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지구온난화의 가속으로 인해 전 세계적인 식량난이 우려되는 지금, 고온저항성 식물의 개발은 아주 중요한 과제이다. 그러나 이를 위해서는 각 식물의 고온내성 유전자를 밝혀내야 한다. 따라서 무에서 고온내성 유전자 중 하나를 알아낸다면, 앞으로 유전자 변형 작물의 연구에 기여가 될 것이다. 본 연구는 무 종자를 이용하여 무 배양 및 고온 노출, Total RNA 추출, cDNA library 제작, PCR 및 전기영동 총 4가지 단계의 실험을 거쳐 무에서의 고온내성 유전자를 확인하였다. 그 결과, 여러 후보군 중에서 CAT1만이 무에서 고온내성을 가진 유전자였다. 왜 여러 후보군은 고온내성을 가지고 있지 않고, CAT1만이 고온내성을 가졌는지에 대해서는 여러 가지 물질들의 농도 측정 등의 추가 실험이 필요하다. 주제어: 지구온난화 / 무 / 고온 저항성 유전자
이 연구는 미세 중력 환경에서 암세포의 변화를 조사하고, 이러한 변화가 우주 환경에서 발생할 수있는 암의 형태 및 진행에 미치는 영향을 이해하는 것을 목표로 한다. 현재 미세 중력 환경에서 우주 탐사가 활발해지면서, 이와 관련된 연구의 중요성이 더 커지고 있다. 암의 특성과 미세 중력 환경에서의 변화를 연결짓기 위해 다양한 유전자와 신호 경로를 조사하였고, 이를 통해 미세 중력에서 암세포의 특징적인 변화 및 생존 메커니즘을 파악하고자 하였다. 특히 DAPK2와 TNF와 같은 유전자들이 미세 중력에서 어떻게 작용하는지 연구하였으며, 이러한 유전자의 역할과 관련성을 상세히 분석했다. 연구 결과는 미세 중력에서 암세포의 특성 및 유전자 발현에 대한 중요한 정보를 제공하며, 이를 통해 우주 환경에서의 암의 진행 및 치료에 대한 향후 연구 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. 향후, 더 많은 실험 데이터를 수집하고, 미세 중력에서의 암세포 변화에 대한 근거를 강화해야 할 것이고, 유전자 선택과 분석 방법을 논리적으로 개선하여 보다 신뢰성 있는 결과를 얻을 계획이다. 이러한 연구는 우주 환경에서의 인류 건강 및 치료에 대한 중요한 통찰을 제공할 것으로 기대된다. 주제어: 미세중력, 암세포, 유전자 분석, 유전자 발현, 암 치료
최근 ChatGPT의 등장으로 인공지능 기술에 대한 관심도가 높아졌다. 인공지능이 최적화 문제를 해결할 때 사용하는 해법 중 하나는 라그랑주 승수법이다. 본 연구에서는 라그랑주 승수법과 인공지능 기술의 관계를 이해하고, 실생활 속의 최적화 문제에 라그랑주 승수법을 적용한 후 Sagemath 코드를 통해 해결하는 것을 목표로 하였다. 텀블러 제작 업체가 텀블러를 제작할 때 얻을 수 있는 최대비용을 계산하는 문제를 만들어냈고, 이후 부등식 제약조건을 추가해 카루시-쿤-터커 조건까지 확장했다. 이후 이를 Sagemath 코드로 풀이하였다. 그 결과 복잡한 계산 없이도 제약조건을 만족하는 최적해를 찾아낼 수 있었다. 본연구는 라그랑주 승수법의 활용도를 높이고, 인공지능에서의 라그랑주 승수법의 중요성을 입증하는 데 쓰일 수 있다. 제시어: 인공지능의 기본 원리, 라그랑수 승수법, KKT 조건, sagemath
본 연구는 미용 산업에서 발생하는 폐 머리카락으로부터 케라틴 단백질을 추출하는 과정을 수행 하였다. 이러한 추출 과정은 환경 친화적인 바이오플라스틱 합성을 위한 기반 연구로서 중요한 의미를 가진다. 실험에서는 Cell strainer와 거름 종이를 이용한 두 가지 필터링 방법을 통해 케라틴 용액을 추출하였고, 이를 FT-IR 분석으로 비교하였다. 결과적으로, Cell strainer 필터링 방법을 통해 추출된 침전물은 FT-IR 분석 결과 케라틴과 일치하는 것으로 확인되었다. 이후 케라틴의 추출 효율을 높이기 위해 본 연구는 케라틴 추출 단계에 한정하여 실험을 진행하였으며, 다음 단계로는 실제로 바이오플라스틱을 합성하고 그 특성을 분석하는 연구를 계획하고 있다. 이를 통해 미용 산업에서 발생하는 폐 머리카락을 재활용하여 환경에 더욱 친화적인 소재를 개발하는데 기여하고자 한다. 이러한 연구는 지속 가능한 소재 산업의 발전과 환경 보호에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다. 주제어: 인모, 케라틴, 추출, 바이오 플라스틱, 생분해
PET는 전 세계에서 32%가 수거되지 않아 환경 오염의 핵심 원인이다. 최근 연구에서는 PET 처리 방법으로 오염을 최소화하는 생분해에 초점을 맞추고 있다. 생분해 효소 중 Ideonella sakaiensis 에서 분리한 PETase가 대표적인 플라스틱 가수분해 효소이다. 다만 PETase를 비롯한 대부분의 가수분해 효소는 결정성 플라스틱을 유의미하게 분해하지 못하는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 열과 초음파, 두 가지 과정에 걸쳐 플라스틱을 비결정화하였으며 시차주사열량계(DSC)를 이용하여그 정도를 평가하였다. 실험 결과, 220℃ 20s 열처리와 93㎛ 진폭으로 초음파 처리를 한 시료가 가장 비결정화가 잘 되었으며, 초음파 처리를 한 시료가 기존 시료보다 비결정화가 더 잘되는 것을 확인하였다. 주제어: 플라스틱, 비결정화, 초음파, 생분해
물병 던지기는 물병을 던지며 회전을 발생시켜 바닥에 착지할 때 세워지도록 하는 행위이다. 본 연구는 물병 던지기의운동 원리를 분석하여 정리하는 것을 목표로 한다. 이를 응용하여 다양한 분류공정 등에 활용 가능성을 기대한다. 본 연구에서는 물병을 일정하게 던지며 데이터를 얻을 수 있는 장치를 구현 및 제작하고, 이를 이용하여 장치가 물병을 던지는세기를 조절하며 물병 무게에 따라 필요한 에너지, 발사속도와 발사 각도를 측정하였다. 데이터를 얻은 결과 물병의 질량과 필요한 에너지는 정비례하며, 발사속도와 발사 각도가 일정하다는 것을 확인하였다. 주제어: 포물선 운동, 물병 던지기, 회전 운동, 공학
한국의 고령화 문제가 심각한데, 고령 인구가 이미 18.4%로 초고령 사회로 진입하면서 어르신들의 안전 문제가 대두되고 있다. 기존의 보행기는 불편한 어르신들에게 제한적이며, 휠체어는 팔이 약한 어르신들에게 불편함을 줄 수 있다. 전동 휠체어는 운동 부족 우려가 있어 건강을 악화시킬 수 있다. 이에 우리 팀은 어린이용 보행기를 차용하여 노인용 이동 보조장치를 개발했다. 이 장치는 부딪힘 방지와 걷기 운동 도우미로 기존 모델을 대체하며, 관성측정장치와 모터로 걷기를 도와 건강과 편의를 모두 고려한 맞춤형 솔루션을 제공한다. 주제어: 아두이노, 보행기, 압력센서, 걸음패턴
본 연구의 목적은 배드민턴 경기에서의 셔틀콕 인/아웃을 자동으로 판정하는 시스템을 개발하는 데 있다. 크기가 작고 속도가 빠른 셔틀콕의 특성상 배드민턴 경기에서는 오심이 발생할 확률이 높다. 이를 해결하기 위하여 여러 심판이 배정되지만, 이는 많은 인력을 필요로 하며 경기 진행 동안 심판의 심리 적/체력적 한계로 인한 영향도 무시할 수 없다. yolov5 모델을 이용하여 노란색 플라스틱 셔틀콕을 학습시키고, 허프 변환을 이용하여 배드민턴 코트의 라인을 추출하는 과정을 거쳐 셔틀콕과 인/아웃 라인의 직선 방정식을 파악하였다. 셔틀콕이 바닥과 충돌 시에 속도의 방향이 급변하는 것을 이용하여 낙하 순간을 파악하고, 셔틀콕의 운동 경로와 셔틀콕을 인식한 바운딩 박스의 교점으로써 착지 좌표를 구하 였다. 인/아웃 라인의 직선 방정식으로 부등식을 세워 인/아웃을 판정한 결과 84%의 정확도를 보였다. 향후 프레임 간격이 좁은, 더 성능이 좋은 장비를 이용한다면 정확도를 높일 수 있을 것이다. 주제어: 배드민턴, 셔틀콕, 판정, AI, yolov5
한국에서 화재 원인 중 2위로 꼽히는 전기화재를 문제점으로 인식하고, 전선을 현재 점검 주기보다더 자주 점검하는 로봇을 고안하였다. 전선을 추적하기 위해 적외선 센서 기반의 라인트레이서를 채택하였다. 전선의 상태 및 온도를 YOLOv5 이미지 분류 모델로 판단하고, 그 결과와 로봇의 좌표를 사용자에게 전송하여 로봇의 진행 여부를 사용자가 결정하게 하였다. 이미지 분류 모델은 0.81 의 정확도를 보였다. 홀 센서로 전선 주위 자기장을 측정하여 이상 전류로 전선의 결함을 검출하였 다. 로봇을 기반으로 하면 결함의 좌표를 전송하기에 TDR기술보다 오차가 적고, cm 단위의 오차를 보인다. 본 연구의 로봇 시스템은 전기화재를 예방할 뿐만 아니라 변형하여 공중에 와이어가 사용되는 곳에 응용할 수 있다. 주제어: 로봇, 전기화재, 전선, 이미지분류, 예방
최근 전자기기의 성능이 증가함에 따라 냉각에 필요한 방열판과 그 효율에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만 소형 장치의 칩셋의 경우 방열 성능이 부각되지 않았기에 그런 장치들의 방열성능을 평가할 수 있는 장치가 존재하지 않았다. 또한 대류가 유체의 이동을 유도하는 것이 분명해보이나, 풍속계를 활용하는 실용적이고 즉각적인 측정 장치가 존재하지 않는다는 점이 대두되었다. 또한 그런 작은 장치에 대해 구현하기 위한 한계가 많이 존재하기에, 그 한계를 넘어 보아야할 필요성을 느끼게 되었다. 이 연구는 소형 냉각 장치의 방열 성능을 평가하기 위한 측정 장비를 제작하고, 방열 성능의 기준을 제시하는 것을 목표로 한다. 주제어: 방열 성능, 히트싱크, 풍속, 유체 흐름
본 연구는 사용자가 턱걸이(풀업) 수행 시 사용되는 주 근육의 근전도를 측정하여, 사용자의 자세를 평가하는 시스템을 구성하는 연구이다. 측정된 주 근육의 근전도를 바탕으로 사용자의 주요 근육의 협응을 평가하는 것을 기본 원리로 한다. 주어진 근전도 값을 정량적으로 활용하기 위해, 본 연구에 서는 동적인 근육 동작에서 근전도 센서를 정규화할 수 있는 지표를 찾는 것을 목표로 했다. 특히, 다양한 전처리 방식과 더불어, 선형 회귀 분석과 로그 함수형 회귀 분석 모두 유효한 의미를 가지는 분석이라고 결론 지어졌으며, 개개인에 맞춰서 최적화된 회귀 분석 방법을 결정하는 방식의 시스템을 구축했다. 풀업 과정에서 측정된 이두근과 광배근의 EMG 신호를 회귀 예측하여, 그립 너비에 따른 두 근육의 개입률 변화가 유의미한 경향을 보였음을 확인했고, 예측된 두 근육의 수축력 자체는 의미 없는 값이지만, 두 수축력 간의 비율에 턱걸이 숙련도와 유의미한 관계가 있음을 밝혔다. 해당 지표를 사용자가 자세를 교정하는데 도움이 될 수 있을 것으로 보인다. 주제어: 근전도 신호, 홈트레이닝, 회귀 분석, 근력 운동
새로 방문하는 건물에는 건물 내부 구조 및 위치를 알려주는 로봇이 필요하다. 특히 물품 배송과 같은 기능도 있다면 더욱 필요하다. 이 연구는 세종과학예술영재학교를 방문하는 사람들과 교직원 들을 위한 서비스 로봇을 제작하는 연구로 라이다 센서와 라즈베리파이, 엔코더 부착 모터를 사용 해서 만든 로봇과 ROS, SLAM을 활용한 자율주행을 제작한다. 그 과정에서 가상환경에서의 시뮬레 이션 과정과 함께 로봇을 표시하기 위한 URDF 파일을 제작하기도 하고, 실제 이륜구동 로봇의 주행을 위해 모터 속도의 PID 제어를 진행한다. 주제어: 서비스 로봇, ROS, LiDAR, SLAM, 자율주행