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본 연구는 유해 해양생물인 불가사리의 다공성 구조를 통한 염료 흡착 특성을 분석하고 친환경 흡착제의 가능성을 확인하고자 하였다. 염료로는 아진계의 메틸렌 블루와 아조계의 메틸 오렌지를 사용하였다. 불가사리는 전처리 후 크기에 따른 흡착 효율을 대표적 흡착제인 활성탄, 제올라이트, 실리카겔 및 펄라이트와 비교함으로써 흡착제로써 사용 가능성을 확인하였다. 불가사리는 메틸렌 블루 흡착은 다소 부족하였으나, 메틸 오렌지 흡착에서는 대등한 성능을 보였다. 본 연구를 통해 불가사리의 염료 흡착제로서의 성능을 확인하였으며, 처리에 어려움을 겪고 있는 유해 해양생물의 처리에 대한 방향성을 제시함은 물론, 간단한 전처리만으로 사용이 가능하여 경제적이고 친환경적인 흡착제로써 충분한 가치가 있을 것으로 기대된다. 주제어: 주제어, Methylene Blue, Adsorption, Starfish, Porous
우주선에 의해 발생한 뮤온이 지표면에 도달하는 현상은 특수 상대성 이론의 시간지연에 의한 것이며 특수 상대성 원리를 검증할 수 있는 방법 중 하나이다. 본 연구에서는 상층 대기 기상 관측 도구인 라디오존데에 뮤온 센서를 탑재하여 고도별로 뮤온의 농도를 측정하고, 고도에 따른 뮤온 농도의 이론적 모델을 수립하여 비교함으로써 시간 지연과 특수 상대성 이론을 검증하는 실험을 제안한다. 또한, 뮤온 생성량에 대한 모델을 세워 그 변화 양상을 제시한다. 그 결과, 뮤온의 속력은(0.975±0.002)c 최다 생성 고도는 약 18km로 측정되었다. 우주선 및 대기의 고에너지 입자 관련 연구에서 새로운 도구인 라디오존데의 활용 방안을 제시하고, 추후 연구의 방향성을 제시한다. 주제어: 시간지연, 뮤온, 특수 상대성 이론, 라디오존데
유조차나 유조선에서는 액체를 수송하는 과정에서 내부 유체가 유동적으로 움직인다. 이 현상을 슬로싱이라고 한다. 유조차나 유조선이 가속하게 되면 슬로싱 현상이 잘 일어나고, 이는 유조차나 유조선이 운동하는 데에 영향을 미칠 수 있다. 이 때문에 슬로싱 현상을 최소화시키는 것이 좋다. 선행 연구에서는 유조선과 같은 선박에서 일어나는 슬로싱에 대해서는 다루고 있지만, 유조차와 같은 차량에서 일어나는 슬로싱에 대해서는 다루고 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 액체를 운반할 용기를 감속시키면서 액체의 양에 따른 슬로싱의 영향과 마찰의 영향을 비교한다. 더 나아가 슬로싱에 의해 변화하는 가속도를 측정해 가장 덜 변화하는 경우의 액체의 양을 도출해내고자 한다. 이 결과를 실제 유조차에서 슬로싱 현상에 의한 영향을 줄이는 데에 응용하는 것을 목표로 한다. 주제어: 관성, 유체역학, 운동 분석, 마찰, 슬로싱
본 연구에서는 연안으로 다가오는 파도와 같이 저항력을 받는 물결파에 관해 탐구한다. 파도는 진행하며 저항력에 의해 파고가 감소하는데, 그 감쇠 정도를 알아내는 것이 본 연구의 목적이다. 우리는 저항력에 의한 파동의 감쇠를 다루는 여러 모델을 만든 후, 실험을 통해 모델들을 검증하였는데, 선형, 제곱형, 그리고 그 둘을 결합한 3가지의 모델이 고안되었다. 이 모델들은 실험 데이터에 피팅하여 검증했는데, 실험 데이터는 수조 내에 펄스를 발생시키고 진행 과정을 촬영하여 트래커로 분석하여 얻었다. 최종적으로는 라그랑주 역학에서 속력에 비례하는 마찰력을 다루는 함수인 레일리 소산 함수를 이용한 모델을 만들었다. 매트랩을 이용해 모델의 해를 수치적으로 도출할 수 있었고, 이를 실험 결과와 비교 분석하였다. 주제어: 유체역학, 저항력, 모델링. 레일리 소산 함수
본 연구는 Cycloid 곡선에 대한 새로운 관점을 제시한다. Cycloid는 높이가 다른 두 점을 연결한 곡선을 따라 원을 굴릴 때 최단 시간에 이동하게 되는 곡선으로, 다양한 분야에서 연구되고 있다. 그러나 타원이 미끄러지지 않고 구를 때 타원 위의 한 점이 이루는 자취인 Elliptical Cycloid와 3차원 구에서의 3D Cycloid에 대한 연구는 현재 거의 이루어지지 않은 상태이다. 본 연구에서는 구와 원 뿔을 활용하여 Epicycloid와 Hypocycloid의 일반식인 3D Cycloid를 도출하였다. 또한, 3D Cycloid를 원기둥에 사영하여 Elliptical Cycloid의 매개변수 표현을 유도하였다. 본 연구를 통해 Cycloid 곡선의 새로운 형태와 특성을 이해하는데 기여하고자 한다. 주제어: 구, 원뿔, 타원, Cycloid, 매개변수
본 연구에서는 유전 알고리즘과 사람 위치 데이터를 활용해 무선 네트워크의 효율적인 공유기 배치를 연구했다. 실생활에서의 Mesh Wifi 사용의 경우 특정 장소에서 Wifi 신호가 약해지는 경우가 빈번히 발생하게 되는데, 이는 공유기의 비효율적 배치 때문이라고 판단했다. 따라서 사람들이 주로 위치하는 장소와 Wifi 신호기끼리의 간섭정도를 고려하여 Wifi 신호 세기를 최적화하는 방법을 개발했다. Heatmap을 활용한 비용함수를 통해 SA 방식과 유전 알고리즘을 통해 구한 Wifi 위치의 최적해를 비교해 성능을 측정했다. 이러한 방식은 역제곱 법칙의 물리적 성질을 공유하는 스피커 배치나 조명의 배치에도 사용될 수 있다. 주제어: 유전 알고리즘, Mesh Wifi
도로 네트워크의 안정성과 효율성을 평가하고, 이를 바탕으로 교통사고와 같이 특정 구간의 도로를 사용할 수 없는 문제 상황에 빠르게 대처하는 것은 중요한 문제이다. 이에 본 연구에서는 여과 이론을 바탕으로 도로 네트워크의 안정성 및 효율성 평가 지표를 구성하고, 서울의 도로 네트워크에 적용하여 각 도로가 전체 도로 네트워크의 안정성과 효율성에 미치는 영향력을 시각화하였다. 국내 도로 네트워크에 여과 이론을 기반으로 한 평가 지표를 도입하고, 그 결과를 시각화한 사례는 존재하지 않아 본 연구는 선행연구와 다른 차별점을 갖는다. 본 연구는 이전에 정의되지 않았던 방식의 도로 네트워크 평가 지표를 새로 제시하고, 현 도로 네트워크의 개선점 탐색 및 보완을 위한 수학적 근거를 마련한다는 점에서 의의가 있다. 주제어: 여과 이론, 도로 네트워크, 안정성과 효율성, 평가 지표 개발, 시각화
자율주행의 기술은 컴퓨터 소프트웨어의 발전에 따라 빠르게 변화하고 있다. 자율주행 자동차는다양한 작업을수행할수있으며, 이러한 기술들은 운전자에게 편의성과 안전성을 제공하는 역할을 한다. 특히 차선 변경 상황에서의 사고와 같이 운전자의 판단력부족이나 주의력 부족으로 인해 발생하는 사고에 있어 자율주행의 기술은 더욱 중요해졌다. 또한 자율주행 자동차의 기술 발전으로 운전자의 개입이 점점 불필요해지게 되었다. 이에 따라 차량 내에서 운전자의 활동은 더욱 자유로워지게 되었고 승차감 개선이 필요해지게 되었다. 본 연구에서는 Artificial Potential Field(APF) Model Predictive Control(MPC)를 이용한 차선 변경 알고리즘을 개발하고 검증하며, 주행성과 안정성만을 고려하던 기존의 제한 조건에 승차감을 추가하여 경로 생성 알고리즘을 만들 것이다. Keywords: 자율주행 자동차, 승차감, 차선 변경,MPC,APF
환경 호르몬으로 알려진 프탈레이트는 다양한 산업에 사용되지만인체에 심각한 악영향을 미칠 수 있는 유기물이다. 이전 연구에서는 초파리를 사용하여 프탈레이트 노출이 생식 주기에 미치는 영향이 연구되었는데 특히 노출은 초파리의 일주기성을 손상시키는 것으로 나타났다 이러한 배경을 바탕으로 본 연구에서는 에 노출된 초파리의 생식 주기에 미치는 영향을 조사할 것이다. 실험 결과, phthalate 노출 그룹의 경우 일주기성이 손실되어 생식 주기와 리듬이 깨지고, 이로 인해 교미의 성공률이 감소할 것으로 예상된다. 또한, RNA-seq 분석을 통해 프탈레이트 노출에 따른 유전자 발현 변화를 확인하였으며, 이를 기반으로 프탈레이트의 영향을 받는 생물학적 반응과 관련된 경로를 예측할 수 있다. 주제어: 환경 호르몬, 프탈레이트, 초파리, 생식 주기와 활동
식물에 양분을 제공하고 식물을 지지해줌으로써 식물을 더 잘 자라게 할 수 있는 배양 배지에 관한 연구는 꾸준히 진행되었다. 대부분의 연구는 배지에 화학 물질을 첨가하여 뿌리를 생장시키는 연구이며, 한 연구에서는 한천 배지 용액에 백수정 파우더를 첨가하여 배지 내 물과 영양분이 존재하지 않는 공간을 조성함으로써 한천 배지 내 애기장대 뿌리의 생장을 촉진하고자 하였다[1]. 우리는 이 연구 결과에서 착안하여 배지에 일정한 공간을 조성함으로써 배지 내의 공간이 애기장대의 뿌리가 생장하는 데에 주는 영향을 확인하고자 하였다. 일정한 크기의 incutissue에 한천 배지를 제작하고, 코니칼 튜브를 이용해 뿌리가 통과할 수 없는 공간을 조성하여 각각의 공간이 애기장대 뿌리의 생장 특성에 주는 영향을 비교하고자 한다. MS 배지, 애기장대, 뿌리 성장, 공간 조성
Blotto game이란, 자신이 가진 재화를 적절히 분배하여 n개로 나누고, 각각의 값을 a(i)라고 했을 때 상대와의 a(i) 값을 총 n회 비교하여 더 큰 수이면 1점을 얻는 방식의 게임이다. 최종적으로 더 많은 점수를 얻은 사람이 승리하며, 본 연구에서는 이 게임을 조금 변형하고자 한다. 변형된 Blottogame은 재화를 분배하는 최초 과정 없이, 순차적으로 매회 승패를 결정하여 점수를 1점씩 가져가 는 방식이다. 이러한 순차적인 Blotto game의 최적 전략을 찾은 후, 이 게임을 적절하게 수행할 수 있는 알고리즘을 프로그래밍하였다. 이 알고리즘은 비슷한 방식의 게임 이론이나, 정보과학에서의 greedy algorithm 등 다양한 알고리즘 분야에서 응용될 수 있을 것이다. 주제어: 게임 이론, 확률과 통계, 다변수, 알고리즘, 최적 전략
가위바위보는 무작위로 승자를 고르는 대표적인 게임이다. 그런데 많은 인원 중에서 한 명을 뽑아야 하는 경우에 가위바위보를 이용하면 시행 횟수가 너무 커지거나 각 사람이 이길 확률이 달라져 불공평해지는 문제가 생길 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 n명이 가위바위보를 해서 한 명의 승자를 고를 때, 시간이 적게 걸리면서 공정한 최적의 로드을 찾는 것을 목표로 한다. 이를 위해 각 n에 대해 최적일 가능성이 있는 로드을 모두 탐색한다. 이때 이 과정에서 각 분할 방법에 대한 평균 시행 횟수와 공정성을 계산하는 일반화된 식을 구한다. 그리고 각 로드에 대한 총 시행 횟수의 기댓값과 각 사람이 뽑힐 확률의 표준편차를 계산하고 이들을 이용해 평가함수를 만든다. 또한 컴퓨터 프로그래밍을 이용해서 주어진 가중치와 n에 대해 평가함수 값을 최소로 하는 최적의 로드를 찾을 수 있었다. 주제어: 가위바위보, 인원 분할, 로드, 공정성, 효율성