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무인배달로봇은 온라인 쇼핑의 급증, 인건비 상승, 코로나와 같은 대인접촉 제한과 같은 상황으로 인해 급성장하고 있다. 대다수의 무인배달로봇은 자율주행 기술을 기반으로 목적지까지 이동한다. 물품을 빠른 시간 안에 손상 없이 배달해야 한다는 목적성 때문에 최적화된 속도를 구현하는 주행 모델이 필요하다.
 본 연구에서는 인공신경망 기반 강화학습을 통해서 자율주행 무인배달로봇이 목적지까지 운반하는 물품을 빠르고 안정적으로 이동할 수 있는 최적화된 속도를 구현하는 알고리즘을 개발한 후 가상의 실험 환경을 구현해서 알고리즘이 유효한지 검증하고자 한다.  
 또한, 그 과정에서 보상체계와 환경, 인공지능 학습에 대한 알고리즘을 적절히 수정해 실험에서 로봇이 음식을 빠르고 안정적으로 전달할 수 있도록 하였다.

▪ 주제어: 강화학습, 인공신경망, 자율주행, 무인 배달, 주행 안정성

지구에서 일정 규모 이상의 움직임을 파악하기 위해서는 전향력에 대한 이해가 필수적이라 할 수 있으나 전향력을 정확히 관찰하기 위한 면밀한 실험 환경을 조성하지 못하거나 이 힘을 글이나 수식으로만 이해하고자 하는 시도가 일반적이었다. 이에 본 연구에서는 전향력을 정확하게 이해할 수 있고 힘의 크기를 정량적으로 측정할 수 있는 실험 장치와 측정 방법을 개발하고, 힘의 측정 방법에 대한 정확도를 알아보고자 하였다.
우선 기존의 실험 장치들의 단점을 개선하고자 회전원판에 투입된 공과 회전원판의 초기 각속도를 같게 할 수 있으며 비관성 좌표계에서 관찰이 가능하도록 실험 장치를 구성하였다. 이후 실험 장치에서 얻은 영상을 Tracker를 이용해 분석하여 공의 위치와 움직임을 추적하였다. 도출된 속도와 가속도 변화 양상이 매우 불규칙해 Tracker가 공의 움직임을 정확히 추적하지 못했음을 인식하고, Matlab curve fitting tool을 이용해 좌표평면상에서 공의 위치를 정확하게 나타내는 수식을 도출하였다. 이 수식에서 획득한 속도 및 가속도 값들을 이론식으로 계산한 이론값과 비교해봄으로써 전향력 실험 장치와 측정 방법의 정확도를 확인하였다. 본 연구의 결과를 이용하여 학습자가 전향력을 측정할 수 있는 정확도 높은 실험 과정을 구성해 보고 힘의 크기를 직접 측정해봄으로써 전향력의 개념을 명확히 이해할 수 있을 것이라 기대한다.

▪ 주제어: 전향력, Tracker, 위치 추적 기법, curve fitting, 결정 계수

백악기 탄도분지의 하부에는 범람원 이질암층이 고토양화된 고토양이 분포하는데, 이 고토양층 내에는 토양 기원으로 생성된 캘크리트(pedogenic calcretes)가 산출된다. 분말형은 고토양층 내에 작은 밝은색의 산점상 덩어리로 나타나는데, 사장석 광물을 교대하거나 입자들 사이 공간에 침전되기도 하고, 입자들을 코팅하기도 한다. 단괴형은 뿌리구조인 리졸리스가 빈번하게 발달하는데, 미크라이트와 스파라이트가 공동이나 수축 균열된 곳에 침전되어 있다. 괴상형은 수 매가 확인되며 단괴형에 비해 밝고 치밀하다. Mack & James (1992)의 발달 단계(I~VI) 중 III 단계까지만 발달되는데, 이와 같은 성숙도는 형성 당시의 기후, 충적평원 퇴적작용의 지속시간, 제방까지의 거리와 밀접하게 관련된다.
연구 결과를 종합해볼 때, 백악기 탄도분지 내 고토양층에 분포하는 캘크리트는 건조 내지 아건조 기후의 충적평원 범람원 환경에서 생성되었음이 밝혀졌다.

▪ 주제어: 탄도분지, 고토양, 캘크리트, 리졸리스, 토양 기원(pedogenic).

세상에는 다양한 기상 현상이 있고, 사람들은 그것을 보고 신기해하지만, 그것의 원리는 알지 못한다. 우리는 사람들이 신기하다고 여기는 기상 현상의 생성 원리를 사람들이 알 수 있도록 직접 재현해보기로 하였다. 빙정에 의해 일어나는 현상인 해기둥을 재현하기 위해 빙정 모형의 유체 안에서 낙하할 때의 기울기에 따른 확률 분포를 구하고, 거울을 이용해 빛을 반사하는 장치를 만들어 사람의 눈에 들어오는 해기둥의 상을 스크린에 쏜 후 그것을 확률 분포에 따라 투명도를 조절한 후 합성하여 전체 해기둥의 상을 구한다. 이 연구를 통해 해기둥의 실제 모습과 유사한 밝기 분포를 가지는 해기둥 모형을 만드는 데에 성공하였다. 이 연구를 통해 사람들은 해기둥과 그 생성 원리에 대해 더 많은 관심을 가지게 될 것이다.

미세먼지는 1급 발암물질로, 인체에 심각한 악영향을 미칠 수 있다. 현재 대기 오염물질 예보는 지역단위로 이루어지고 있다. 예보 수치에 의존해서 다양한 사회활동이 진행되며, 이는 학교 수업에도 영향을 미친다. 이렇게 예보된 수치는 한 지점에서 측정하여 그 지역을 대표하기에, 실제 우리가 생활하는 공간과는 많은 차이가 있을 수 있다. 이런 이유에서 실제 학교에서의 미세먼지 농도를 중량법을 이용하여 측정해보았으며, 인근 고속도로 진입로에서 동시간 측정을 통해 미세먼지 농도를 비교해 보았다. 향후 포집된 미세먼지의 성분 분석 및 SEM 관찰을 의뢰하여 광물학적 특성을 밝히고, 발생 원인을 규명하고자 한다.

▪ 주제어: 미세먼지, 광물, SEM, 입자상 오염물질, 발생원인

최근 전 세계적으로 CO2 감축을 위한 노력들이 이루어지고 있으나, 건축 분야에서 CO2를 효과적으로 감축할 수 있는 방안은 부족한 부분들이 많은 것이 사실이다. 그래서 CO2를 효과적으로 흡수할 수 있는 새로운 방안을 목표로 하였고, 공극률이 높으며 친환경적인 제올라이트를 활용하여 시멘트를 제작했다. 이를 위해 이미 CO2를 흡수한다고 알려진 제올라이트 3X, 13A, 그리고 그 이외의 제올라이트 종류인 4A, 5A의 CO2 흡수량 및 수증기 흡수량를 측정했고, 그 결과 제올라이트 4A, 13X, 3A, 5A 순으로 많이 흡수한다는 것을 확인했다. 제올라이트 종류별로 시멘트를 제작하여 CO2 흡수량, 수증기 흡수량을 측정한 결과, 4A, 3A, 13X, 5A 순으로 CO2를 많이 흡수하는 경향을 보였다. 제올라이트 4A가 가장 수증기에 대한 친화도가 떨어져 CO2를 가장 많이 흡수한 것으로 판단되며, 저습도 환경에서는 13X, 5A도 충분한 효과를 가질 수 있을 것으로 판단된다. CO2 흡수성 시멘트를 실생활에서 활용할 때 고습도 환경에서는 제올라이트 4A를 첨가한 시멘트를 사용하는 것이 가장 효율이 좋다고 판단된다.

▪ 주제어: 제올라이트, 이산화 탄소 저감, 시멘트, 건축공학
 

CCD를 이용한 천체 측광 관측 시 bias, dark, flat frame을 촬영하여 전처리(preprocessing)를 하여 오차를 줄여야 한다. 그런데 flat frame을 얻기 위해서는 시간 등의 조건이 정확히 맞아야 하고 촬영해야 할 이미지의 수나 필터의 종류가 많아 사람의 손으로 설정하고 촬영하기에는 매우 번거롭다. 따라서 프로그램을 이용해 시간대나 상황에 맞춰 flat frame 촬영을 자동화 할 필요가 있다. 본 연구에서는 flat frame을 자동으로 촬영하고, 기존 프로그램들에서 나타나는 Dithering등의 문제점을 해결하는 프로그램을 작성하였다.

▪ 주제어: CCD photometry, preprocessing, auto telescope, ASCOM standard

본 연구는 GSHS 0.6m 천체망원경의 측광 및 분광 관측 추적 성능을 점검하고 개선점을 찾아보고자 하였다. 연구결과 GSHS 0.6m 천체망원경이 300초 이내의 단기 노출을 이용한 변광 천체의 관측에는 충분한 성능을 보였으며, 분광 관측을 위한 어댑터 개선이 추적 성능의 향상을 보였다. 그러나 관측대상 주변에 가이드 별이 없을 때 현재 가이드 시스템을 사용할 수 없는 단점이 있어 차후 외부 가이드 CCD를 이용한 가이드 시스템 구축이 필요하다고 판단된다.

▪ 주제어: 천체망원경, 구동 시스템, 가이드 시스템

우리는 제주 지역에서의 유입기류의 경로별 미세먼지 분석을 통해 미세먼지의 원인을 분석하기 위해 이 연구를 진행하게 되었다. 제주 지역의 미세먼지를 직접 포집하여, IC(이온 크로마토그래피)를 이용하여 미세먼지의 농도를 분석하였다. 또, 이때의 NOAA/ARL READY HYSPLIT Trajectory 모델을 사용한 등온위 후진궤적을 사용하여 유입기류의 경로를 파악하여 경로별 미세먼지의 농도를 분석하여 미세먼지의 원인을 찾아내고, 각 날짜의 국가별 경제활동량을 조사하였다. 본 연구를 통하여 중국에서 온 기류의 평균적인 미세먼지의 농도가 한국이나 일본, 태평양에서 온 기류의 미세먼지 농도보다 높은 것을 알 수 있었고, 국가별 경제활동량이 높아질수록 미세먼지의 농도가 높아졌으며, 결론적으로 한국과 중국에서 제주 지역의 미세먼지에 영향을 주었고, 중국이 제주 내의 미세먼지에 더 큰 영향을 주었음을 알 수 있었다. 코로나사태로 인한 중국의 경제활동량 감소에 따라 중국에서 온 기류의 미세먼지 농도가 낮아짐을 알 수 있다.

▪ 주제어: 코로나19와 대기 중 미세먼지, 제주 지역 미세먼지 원인, 경제활동량 감소와 미세먼지, PM2.5

이 연구에서는 철도 자갈 도상 재료로써 다양한 암석의 적용 타당성을 평가해 보았다. 강도 및 탄성 등이 가장 우수한 암석을 찾기 위해 SiO2 함량비, 생성과정 등을 변인으로 화강암, 현무암, 사암, 세일, 편암, 편마암을 이용한 자갈 도상 모델을 제시하였다. 기존 자갈 도상에 사용되는 깬 자갈과 진동흡수 성능을 비교하기 위해 ballast box 모형에 진동을 가했을 때 가속도 크기의 평균, 총 이동 거리, 감쇠진동가속도 추세선 기울기를 성공적으로 추출할 수 있었고, 다양한 모델에 대한 실험이 이루어질 시 자갈 도상 재료로의 적용 타당성을 평가할 수 있을 것으로 보인다.

주제어: 철도, 자갈 도상, 암석, 교통공학, 진동흡수
 

이 연구에서는 흡음재의 구조에 따른 흡음 성능에 대해 분석하고자 했다. 아파트나 상가, 공연장 등의 건축물에서는 다양한 구조의 흡음재를 활용하여 흡음의 효과를 높인다. 구조의 특성에 초점을 두고 최적의 효율을 낼 수 있는 형태를 고안해내는 것이 목적이다. 일반적인 흡음재에 적용되는 반구 형태와 무반향실에 적용되는 사각뿔 형태, 교량의 지지 부분이나 과속방지턱에 적용되는 sin 함수 형태를 활용하여 흡음효과를 비교하였으며, 구조물 개수에 따른 흡음효과를 비교하였다. 구조를 변인으로 한 실험에서는 반구 형태가 가장 좋은 흡음효과를 보였고, 구조물 개수를 변인으로 했을 때는 4＊4 반구 형태가 가장 좋은 흡음효과를 보였다. 후속적으로는 구조물의 개수를 추가했을 때의 흡음 성능에 대해 정량적으로 분석해보고자 한다.

주제어: 흡음, 흡음률, 3D프린팅, 구조

 결로 현상은 건축물에 곰팡이를 발생시키고 인체에 해로운 영향을 주는 등 여러 피해를 준다. 이 지하 공간 결로 현상의 주된 원인 중 하나는 환기 부족으로 인한 외기의 출입이 적다는 것이다. 이를 예방하기 위해 현재 일반적인 건축물은 기계식 환기에 의존하지만, 이는 많은 소음과 유지, 관리 비용이 발생한다는 문제점이 있다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 지하 공간을 불균등 가열시켜 친환경적으로 환기를 시킬 수 있는 자연 환기 시스템을 구상해보고자 한다. 지하 공간을 불균등 가열 시 대류 현상에 의해 공기가 순환하게 된다. 다양한 실험들을 통해 지하 공간을 불균등 가열했을 때 내부 공기가 굴뚝을 통해 빠져나가는 것을 확인할 수 있었고 이 결과를 이용하여 지하 공간의 자연 환기 시스템을 구상했다.
주제어: 불균등 가열, 결로 현상, 자연 환기, 대청마루, 대류(5개 이내)