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Anaerobic bacteria의 일종인 Rhodopseudomonas Palustris가 전기화학적 증착법에 따른 특수한 금속혼성체 및 유-무기 복합체 구조물로 전처리된 극판 상에서 보이는 exoelectrogen 성능에 대해 기질 기반의 radical reaction으로 분석 및 정량화하고, 기존의 일반적인 무기 전극과 R.palustris templete 기반 전극 표면 구조물과의 비교를 시행한다. 또한 전극 계면의 부착 부위에 biofilm의 자발적인 형성 활성의 상승(biofilm plasticity)이 전극이 유기 cathode로써 작용하는 것과 어떠한 관계가 있는지 cyclic voltammetry(CV)를 통한 환원 기질 별 전압주사속도 비교로 확인한다. SEM을 통해 전극 표면의 활성 부위의 표면적과 부착 계면의 입체적 규모 및 구조 확인을 진행하고, 구조적인 현상의 원리와 전극으로써의 효율의 상관관계를 물리화학적으로 분석 및 해석하였다. 주제어: R.palustris, exoelectrogen, biofilm plasticity, cyclic voltammetry
최근 국악기와 서양 악기의 협주가 증가하고 있으며, 가야금 등 몇몇 악기들은 이 흐름에 맞추어 현대식으로 개량되고 있다. 이러한 서양악과 동양악의 조화를 수학적으로 분석하기 위해 서양의 어쿠스틱 기타와 동양의 개량되지 않은 거문고를 비교하며 각각의 악보, 음률 등 차이를 조사하고 분석하였다. 또한, 음악적 요소들을 수학적으로 변화시킬 수 있는 P, L, R 변환을 조사하며 이론적 바탕을 마련하고, C 언어를 통해 음악적 사이클을 찾는 코드를 작성하였다. 사이클을 찾는 과정은 각 음을 노드로 만든 후 노드를 연결했을 때 첫 노드와 다시 연결되는 구조가 나타날때 사이클이라고 하고, 이를 저장하였다. 이후 국악의 대중화를 위해 국악에 기반한 작곡 프로그램을 개발하였다. 주제어: 괘, 사이클, (m, R)-평균율 모델, 괘율, 센트
본 연구에서는 곡면에서의 운동방정식을 이용하여 물체가 곡면에서 운동하는 궤적을 분석하는 방법에 관해 알아보고자 하였다. 곡면의 종류는 직선 곡면, 반구 곡면, 원뿔곡면 총 3가지를 분석하 였다. 직교좌표계, 원통좌표계 등 여러 가지 좌표계를 사용하여 각 곡면에 맞는 좌표계를 이용하여 운동방정식을 세웠으며, 운동방정식을 시각 에 관해 풀어서 각 축에서 에 대한 매개변수 형태로 나타내었다. 또한 에 대한 매개변수 형태로 나타낸 식을 파이썬 시뮬레이션 앱을 통해 직선 곡면, 반구 곡면은 2차원, 원뿔곡면은 3차원에서 보았을 때 경로를 나타내었다. 본 연구를 통해 많은 곡면에서의 물체 운동식과 그래프를 관찰함으로써 주어진 곡면에서의 물리적인 현상을 분석할 수 있을 것이며 실생활에서 볼 수 있는 여러 가지 곡면에 대해서 분석할 수 있을 것이라 생각한다. 주제어: 원뿔곡면, 매개변수, 운동방정식, 시뮬레이션 그래프
액체란 우리의 일상생활에서 밀접하게 관련이 있고, 액체가 충돌하는 상황을 자주 목격할 수 있다. 그 예시로 상황커피 방울이 튀는 것, 물방울이 튀어 얼룩이 지는 것을 들 수 있고 이 같은 상황은 우리들에게 불편함을 준다. 이런 일상생활 속 액체가 충돌하여 생기는 불편함을 개선하 고자 액체가 고체 표면에 충돌 했을 때 표면 구조에 따라 되튐이 어떻게 나타나는지에 대한 연구를 계획하게되었다. 플라스틱 판을 바꿔가며 워터펌프로 물줄기를 발사해 분석하기 위해, 표면의 기울기와 유속에 따른 되튐거리에 대한 보조 실험을 진행하였다. 그 후 보조실험의 결과로 플라스틱 판을 6개 제작하여 각각 워터펌프로 물줄기를 쐈을 때의 액적의 개수, 평균 속력, 되튐거리를 분석하였다. 연구 결과 평면판으로 실험했을 때 물줄기가 부딪혀 튀지 않고 옆으로 흘러내려 애적이 발생하지 않았고 유체의 속력도 다른 판보다 낮아 평면판에서 가장 좋은 판이 라는 결론을 얻었다. 또한 판의 종류에 따른 액적의 개수 그래프를 통해 홈 판에서 액적이 더많이 튀며, 꼭짓점 판에서 액적이 덜 튄다는 결론을 얻었다. 주제어:표면구조, 유체, 유속, 액적, 상호작용
최근 폴더블 및 웨어러블 기기와 같이 디바이스의 모양 변화가 자유로운 전자기기 개발이 진행되면서 유연하고 가공하기 쉬운 반도체 물질 개발의 중요성이 늘어나고 있다. 본 연구에서는 반도체적 성질을 띄는 직경 1-2 nm 크기의 단일벽 탄소나노튜브와 폐지, 셀룰로오스 가루를 물리적으로 물에 섞은 후 수용액 공정을 통해 반도체 종이를 제작하였다. 주사전자현미경 측정을 통해 반도체 종이 표면의 형태를 관찰하였다. 종이의 온도가 증가할수록 저항이 감소하였고 광루미네선스에서 밴드 갭이 2.06 eV로 측정되어 제작한 종이가 반도체의 특징을 가지고 있음을 확인하였다. 홀효과 실험을 통해 반도체 종이의 고유의 극성이 p형임을 확인하였고 수송자의 농도를 측정하였다. 또한 종이 형성 전 수용액에 15-Crown-5를 첨가하여 반도체 종이의 극성을 p형에서 n형으로 바꿀 수 있었다. 본 연구에서는 탄소나노튜브 기반 반도체 종이를 화학약품을 거의 쓰지않고 폐자원을 재활용하는 친환경, 수용액 공정을 통해 간단히 만들었다. 이를 통해 사용자가 종이를 직접 가공하여 n및 p 형 반도체 소자를 직접 만드는 기술에 대한 가능성을 보여줬다. 주제어: SWCNT, 폐지, 반도체
덴드리머는 3차원의 신나노소재로 세계적인 주목을 받고 있다. 중심부, 내부반복요소, 말단기로 이루어져있고 구의 형태를 띈다. 이 각각의 세부분을 필요에 맞게 조절해 합성할 수 있는 특징을 가지고 있어 다양한 성질을 띄게 할 수 있고 이에 따라 다양한 용도로 사용할 수 있어 다양한 연구가 이루어지고 이루어졌다. 본 연구에서는 자성 중심부를 가지는 PAMAM 덴드리머를 사용하여 중금속인 카드뮴과 납을 흡착 후 수거 하여 덴드리머의 범용적인 중금속 흡착능을 확인하려 한다. 이는 PAMAM 덴드리머의 특징인 아민기 말단의 특징을 활용하는 것이다. 또한 자성은 이를 이용해 흡착 후 덴드리머를 회수할 때 사용하기 위함이다. 그러나 실험 도중 상황에 의해 Methylacrylate대신 metha methyl acrylate를 사용하게 되면서 덴드리머가 합성되지 못하였고 이로 인해 중금속 흡착능을 측정할 수 없었다. 결론적으로 합성이 이루어지지 않아 흡착능을 확인할 수 없었으며 위 오류를 보완, 추후 연구에서 흡착능을 측정함과 동시에 원 연구 주제였던 이를 이용한 재사용까지 연구를 진행하려고 한다 주제어: 자성중심 PAMAM덴드리머, 납, 카드뮴, 흡착능.
칼슘이온의 변화를 빛으로 시각화하는 Calcium imaging 기술은 Ca2+ 이온 관련 신호전달 기작 및 신경활동 연구에 큰 기여를 하고 있다. 이 기술을 더 광범위하게 적용하기 위해서는 생체투과성이 더욱 좋은 Calcium indicator가 필요하다. 대표적인 Calcium indicator로는 칼슘이온과 결합하면 469nm의 청색광을 발광하는 aequorin 단백질이 있지만, 469nm의 파장은 생체 투과성이 떨어진다. 이를 해결하기 위해 aequorin의 청색광에 흥분하여 보다 긴 파장의 빛을 방출하는 형광단백질을 결합시키면 aequorin의 발광 파장을 보다 길게 바꾸어주는 효과를 기대할 수 있다. 따라서 본 연구는 aequorin 단백질과 mBeRFP라는 형광단백질을 결합시켜, 그 사이의 에너지 전달 현상인 BRET(bioluminescent resonance energy transfer)를 분석하고, 이 복합체가 생체투과성이 향상된 장파장의 Calcium indicator로써 기능할 수 있는지 확인하고자 한다. 나아가 인공지능 모델을 활용해 이미징 과정에서 조직의 깊이에 의한 효과를 제거하고 칼슘 지시체의 발광 세기를 도출하는 시스템을 구축하여 비침습적 칼슘 이미징을 위한 toolbox를 확장하고자 하였다. 주제어: mBeRFP, Aequorin, 칼슘 이미징, BRET, 생체투과성
정적 환경에서 높은 반복정밀도를 가진 로봇은 공장에서 매우 높은 정확도로 작업을 수행하며, 보행로봇은 달리기나 곡예 등 고난도의 역동적 움직임을 구현할 수 있다. 이러한 높은 기술 발전 수분에도 불구하고 로봇은 일상생활 전반에서 사용되지 않는다. 이는 로봇의 비용이 높고 오작동이 잦으며, 로봇 제어에 제한된 환경을 가정한 키프레임 알고리즘이 이용되기 때문이다. 본 연구는 실생활에 적용가능한 로봇 개발을 목표로 액추에이터와 자세 제어를 연구했다. 본 연구를 통해 일상 생활과 같은 불확실한 환경에서 안정적으로 작동할 수 있는 보행 로봇의 개발을 기대할 수 있다. 주제어: Back_EMF / Gait Control / Robotics
소행성 연구는 초기 태양계 환경과 행성 방어전략을 연구하기 위해 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 관측을 통해 얻은 소행성의 측광 데이터를 통해 물리량을 얻은 후, 소행성들의 특성 분포를 파악할 것이다. 나아가 근 지구 소행성군의 특성을 분석하고, 현재 소행성 분류 체계에 대해 이해하며, 할 수 있다면 개선하는 방법에 대해서도 연구할 것이다. 이로써 소행성의 특성에 관해 더 깊이 이해하고 태양계 메커니즘을 설명할 것이다.
파고계를 직접 제작하여 원리를 정확하게 이해하며 그 과정에서 필요한 여러 물질의 특성에 대해 알아보고자 한다. 물에 잠긴 니크롬선의 저항 변화를 이용하여 수심을 측정할 수 있는 저항식 파고계 회로를 설계하여 제작하였다. 좀 더 안전한 회로를 고안하여 부품을 교체하여 추가 실험을하여 저항식 파고계를 완성하고자 한다. 현재까지 논의된 데이터 처리 방법은 파고계를 통해 얻은 데이터를 아두이노의 Serialplotter기능을 이용해서 그래프로 그리고 구체적인 값은 영상 촬영을 통해 분석한 Tracker의 데이터와 비교하는 것이다. 완성된 2차원 조파 수조는 다양한 해파 실험에 이용될 수 있을 것으로 생각된다. 해안에서 일어나는 다양한 해안 침식 작용에 대해 연구할 수 있는 좋은 실험도구로 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 주제어: 파고계, Wave probe, Arduino
로봇 공학과 인공지능의 발전으로 다양한 분야에서 로봇을 활용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 로봇이 물리적 작업을 수행하거나 게임을 하는 등 인간과의 상호작용이 늘어나고 있는 추세이다. 이에 따라 로봇을 이용한 게임 연구에 대한 관심도 커지고 있다. 본 연구는 6관절 로봇을 활용해 틱택토 게임을 구현하고, 게임 알고리즘을 통해 컴퓨터가 최적의 수를 선택하게 하는 동시에 로봇 팔을 사용하여 게임이 자동으로 진행되도록 하는 것을 목표로 한다. 틱택토는 간단한 규칙을 가지고 있지만, 전략적 사고와 예측 능력이 필요한 게임이다. 연구는 6관절 로봇의 작동 원리와 관절 각도를 설정하는 방법을 이해하는 것에서 시작되었으며, 이를 통해 틱택토 칸마다의 관절 각도를 실험적으로 찾아내었다. 이후 게임 알고리즘을 구현하고 6관절 로봇을 실제 게임에 적용해 최적의 수를 선택하는 과정을 연구하였다. 이 연구는 기존의 컴퓨터 계산에만 의존하던 기본적인 게임 이론을 넘어, 로봇 팔의 사용을 통해 현실 세계에서의 시각적 요소를 추가하는 새로운 접근 방식을 제시한다. 주제어: tic-tac-toe, 게임이론, 로봇, 인간과 상호작용, 로봇 팔
본 논문은 색각 이상자가 서로 다른 영역을 구분하는 동시에 원본 이미지에서의 색간거리 관계가 유지되도록 이미지를 보정하는 동역학적 색보정기법을 제안한다. 보정 과정의 첫단계는 이미지를 각각 하나의 색으로 대표되는 영역들로 분할하는 것이다.다음으로 대표 색들을 동역학적 기법으로 재배치한다. 여기서 대표색들은변형된모스퍼텐셜로기술되는힘을받아운동한다. 이단계의 주요한 목표는 색각 이상자가 서로 다른 영역을 구분하는 것으로,이미지를 의도적으로 과보정한다. 마지막 단계에서는 원본 이미지와 과보정된 이미지 사이에서 최적의 선형 내삽을 찾는다. 내삽의 지향점은 색각 이상자와 정상인의 시각을 모두 고려한 최종 이미지를 생성 하는 것으로, 본연구에서는 내삽을 최적화 문제로 접근하고 담금질 기법을 적용하였다. 결과적으로, 제안한 색 보정 기법이 다양한 이미지에서 성공적으로 동작한다는 사실을 검증하였다. Keywords: color vision deficiency, color correction, image processing, visual computing