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회절 공식과 Snell의 법칙 등을 통해 회절격자의 격자 주기에 알맞은 프리즘의 쐐기각을 계산하고, 아크릴 직각프리즘을 연마하고 회절격자를 부착해 그리즘 분광기를 제작하였다. 제작한 그리즘 분광기를 DSLR 렌즈 앞에 배치한 상태에서 백색 LED, 기체 방전관을 촬영하여 나타나는 스펙트럼 데이터를 분석함으로써 그리즘 분광기의 실제 성능을 검증하였다. 또한 프리즘과 회절격자를 결합한 채로 카메라 앞에 고정할 수 있도록 하는 하우징을 설계하고, 실제로 출력한 후 개선 방향에 대해 고민하였다. ▪ 주제어: 그리즘, 분광, 프리즘, 회절격자, 스펙트럼
이 연구는 저조된 지질에 관한 관심을 높이고 지질에 관하여 연구하고자 하는 이들에게 자료를 제공할수 있도록 도감을 제작하고자 하는 연구이다. 도감을 제작하는데에 있어 크게 2부로 나누어 1부에서는 기본적인 암석들과 선정된 특정 지역에서 산출되는 암석에 관한 도감을 제작하였다. 2부에서는 선정된 특정 지역의 지층 분포를 수평적, 수직적으로 나누어 나타내었고 각 지층의 구성 요소들과 특징에 대하여 서술하였다. ▪ 주제어: 지층, 도감, 암석, 지질
정확한 진원 결정은 지진 연구에 있어서 매우 중요하다. 결정된 진원은 지진의 조기경보에 관한 연구나 지진재해도 작성등에 사용될 수 있고, 이 외에도 여러 지진학적 연구에서 많이 사용되기 때문이다. 지진의 진원은 기록된 지진파형의 도달시간과 계산을 통해 얻은 이론적인 도달시간과의 차이를 최소로 하는 방법으로 결정된다. 이론적인 도달시간을 계산할 때에 속도모델을 가정하여 사용하기 때문에 그 속도모델이 실제 연구지역의 매질의 속도를 잘 반영하는 것이 중요하다. 그래서 우리는 3차원 속도구조 모델을 사용하여 제주도와 그 근처 해상에서 발생한 39개의 지진들의 진원을 결정하였다. 추가적으로 진원 결정에 사용한 관측소들의 배열이나 개수, 그리고 S파의 부재가 진원결정에 미치는 영향을 확인하기 위해 다양한 관측소 그룹을 사용하여 진원을 결정하여 그때의 가능도 함수의 크기와 모양을 비교 분석 하였다. ▪ 주제어: 진원결정, 3차원 속도모델, 가능도 함수
현대사회에 들어서며 전 세계적인 도시화로 인해 고층 건물의 수가 증가하게 되었고, 이로 인해 빠른 속도를 띄는 빌딩풍의 발생 빈도가 늘어나게 되었다. 본 연구에서는 빌딩풍을 활용하는 방안으로, 덕트와 건물 배치를 종합적으로 설계하여 도시 내 순환하는 바람의 세기를 높일 수 있는 방안을 알아보고 자 하였다. Flow Design과 풍동장치로 실험한 결과 미풍에서는 테두리를 부착한 반열림형 하단 출구 덕트, 약풍에서는 테두리를 부착한 기본형 덕트, 강풍에서는 추가 구조물을 부착하지 않은 폐쇄형 하 단 출구 덕트가 가장 큰 풍속 증진을 일으켰다. 건물의 배치는 Basic Model, Divided Model, Repeated Model, A-type Model 의 4가지로 설계하여 풍속 증진 효과를 살펴 보았다. A-Type Model 은 풍력원에서 거리가 멀어져도 풍속과 풍량을 거의 일정하게 유지할 수 있었고, Basic Model은 풍력 원과 가까운 거리에서 풍속 증진 효과를 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 앞의 Basic Model로 박리류를 거쳐 풍속을 올린 후 뒤편의 A-type Model로 빠른 풍속을 유지시키는 건물 배치를 제안하게 되었으며 이에 따라 차례대로 나타나는 강풍, 약풍, 미풍 발생지역에 각각 폐쇄형 하단 출구 덕트, 테두 리를 부착한 기본형 덕트, 테두리를 부착한 반열림형 하단 출구 덕트를 배치하여 도시 공기 순환을 높 이는 통합적 도시 구조시스템을 제안하였다. ▪ 주제어: 빌딩풍, 풍력 증진, 덕트, 도시 건물 배치
석영의 슬립 시스템을 이용한 석영지온계는 암석의 변형 온도를 제공해 지각 진화의 역사를 알려준다. 인천 영종도 백운산의 석영편암을 채취해 결정 방향성을 분석하고 석영지온계를 이용해 한반도 중부의 변형 역사를 추정했다. 편광현미경 관찰 결과 석영편암 내 광물들은 대부분 중립질의 석영이었고 일부 백운모도 관찰되었다. EBSD 분석을 통해 얻은 극점도(pole figure)상의 열림 각도는 60-78°였고, 이는 400-600℃의 중온 변형 환경을 지시한다. 석영의 결정은 타형이고 높은 평편비(aspect ratio)를 보이므로, 변형에 의해 석영편암의 패브릭(fabric)이 형성된 것으로 보인다. 이를 한반도 지사에 대입하면 중생대 초 한중 지괴와 남중국 지괴가 충돌했던 시기에 석영편암이 변형되었음을 유추할 수 있다. ▪ 주제어: 석영편암, 석영지온계, SEM-EBSD, 열림각도(Opening Angle), 대륙충돌대
현재 지진피해의 정도를 예상할 때 지진의 규모값을 통해 예측한다. 단층의 형태에 따라 피해 형태 와 진도가 눈에 띄게 바뀌었기 때문에 ‘단층의 형태’를 고려하는 것 또한 규모 못지않게 중요하다. 그 러나 기존의 시스템에서는 단층에 대한 정보가 크게 부각되어 있지 않아 지진에 대한 정보를 실시간으 로 관측할 때 어려움을 겪게 된다. 이런 문제점을 보완하기 위해 본 연구에서는 단층면에서의 정단층 과 역단층의 진원 기구해를 나타내고 이를 기반으로 해 지오지브라 프로그램을 사용하여 경사각과 단 층의 형태 등의 진원 정보를 입력하면 그 진원값에 대한 진원 기구해가 표현되도록 하였다. 실제로 사 용했을 때 효용성을 검증함으로써 기존 지진 분석 형식의 문제점이 해결 가능하다. 또한 학생과 일반 인들에게도 이해하기 쉬운 지진 발생 메커니즘을 교육 목적으로 활용할 수 있다. ▪ 주제어: 지진, 진원, 진원 기구해, 단층
경기과학고등학교 과학영재센터 옥상에는, 한국천문연구원에서 2020년에 설치한 유성체감시네트워크 관측장비가 있다. 이는 DSLR 카메라 2대와 동영상 촬영 카메라 2대를 이용해, 유성을 촬영하기 위해 매일 밤하늘을 촬영하여 저장한다. 그러나 잦은 오작동과 사진 촬영 과정에서 발생하는 관측 공백이 있어 관련 연구에 사용하는 데 불편함을 겪고 있는 상황이다. 따라서 본 연구에서는 여러 DSLR 카메라와 렌즈의 특성을 비교하고, 유성체감시네트워크와 같이 온 하늘을 촬영하기 적합한 카메라와 렌즈를 선정한 뒤, 라즈베리 파이를 이용해 카메라를 통제할 수 있는 방법을 마련하였다. 이후 이 장비들과 장비들에 전력과 인터넷을 공급하는 연결선 등을 외부 환경으로부터 보호할 수 있는 장치를 설계하고 제작하여 유성체감시네트워크의 옆에 설치한다. 이 장치는 기존의 유성체감시 네트워크의 한계를 보완하면서, 독자적인 유성체 감시 시스템으로 작용하며 변형 및 개조를 통해 후속 연구에서 적극적으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다. ▪ 주제어: 유성체감시시스템, allsky camera, 한계점보완, 동영상촬영
흑점에 대한 실험적 이해를 높이기 위하여 이온성 수용액을 사용하여 자기장 아래에서 대류 현상을 관찰한다. 적외선 카메라를 통해 유체의 흐름을 파악하고 흑점이 생성되는 원리와 연관지어 실험을 분 석하여본다. ▪ 주제어: 흑점, 자기장, 광도 곡선, 실험적 이해, 전하의 대류
점점 증가하는 대기 중 CO2 농도를 줄이기 위해 zeolite의 흡착 성질과 TiO2의 광환원(광분해)을 이용하고 자 하였다. 두 물질을 배합하여 보다 뛰어난 CO2 감소 효과를 보는 것을 목적으로 한다. 시료의 배합비를 (0 : 10), (3 : 7), (5 : 5), (7 : 3), (10 : 0)으로 달리하여 반응기에 5000ppm의 CO2 가스를 흘려보내 시간에 따른 CO2 농도 추이를 분석하였다. CO2 유량을 300㎖/min로 하여 시료 2g을 반응기에 넣고 7시간 30분 동안 UV를 쏘여 주며 실험한 결과 이산화티타늄 제올라이트 배합물을 3:7로 구성했을 때 CO2 농도 감소 폭이 가장 컸다. 이를 바 탕으로 추후 TiO2와 zeolite의 배합물을 이용해 필터와 같은 제품을 제작하여 이산화탄소 제거에 실용적으로 이 용하는 방안을 연구하고자 한다. ▪ 주제어: 지구온난화, 이산화탄소, 이산화티타늄, 제올라이트, 촉매
공룡 발자국은 온전한 모양이 흔하지 않아서 연구에 어려움이 많고, 이를 극복하기 위해 다양한 정량적인 연구가 시행되어 왔다. 본 연구는 정량적인 공룡 발자국 분석을 위해 가상의 공룡이라 정의할 수 있는 4족 보행 로봇을 이용하여 질량, 속도에 따른 발자국 개형의 변화를 측정하고, 이를 야외 실제 공룡 발자국과 비교하여 공룡의 특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 로봇의 속도와 질량에 따른 발자국의 깊이를 측정하고 그래프로 변환하였다. 도출한 그래프는 오차 범위가 가장 적은 함수로 변화하였다. 또한, 야외 공룡 발자국도 동일한 과정을 거쳐 함수를 도출하였다. 연구 결과 로봇이 무거울수록 발자국의 깊이가 깊어지고 발자국 양 말단의 기울기가 커지며, 속도가 빠를수록 발자국의 깊이가 얕아지고 발자국 양 말단의 기울기가 작아졌다. 또한, 보행 주체의 질량이 속도보다 발자국 형태에 더 큰 영향을 끼치는 변수인 것을 알아내었다. 이러한 특징을 수성구 매호천에서 발견된 공룡 발자국에 적용했을 때, 체중이 많이 나가는 대형 용각류의 발자국 화석임을 알게 되었다. ▪ 주제어: 공룡 발자국, 발자국, 공룡 질량, 공룡 이동 속도, 발자국 모델링
본 연구는 대기 오염 물질이 빗물을 통해 녹아들어 다른 지구 권역까지 연쇄적인 오염을 일으키는 순환의 고리를 끊고자 지역과 환경 요인에 따른 대기 중 오염 물질이 빗물에 녹아드는 정도를 파악하는데 목적을 가진다. 빗물의 Ammonia, Chloride, Sulphate의 농도를 분석해 환경조건에 따라 빗물에 녹아드는 정도가 어떻게 변화하는지, 도심과 외곽에서는 빗물의 성분이 얼마나 차이나며 그 이유가 무엇인지에 관해 연구하였다. 향후 연구에서 연쇄적인 오염을 끊기 위해 빗물에 녹아드는 오염 물질을 제거하기 위한 방법을 고안할 수 있다. ▪ 주제어: 대기 성분과 빗물의 성분, 자동화학분석기를 통한 화학적 성분 분석, 환경오염의 연쇄적 반응, 지역별 강우의 성분적 차이
본 팀은 제주 화순 해빈의 방파제 건설 사업으로 지속적인 모래 유실에 대한 문제가 제기되고 있으나 실질적 연구가 이루어지지 않았다는 점을 알게 되어, 이에 대한 연구를 진행하여 방파제 건설이 화순 해빈의 변화에 미치는 영향에 대해 탐구하고자 하였다. 이를 연구하는 과정에서 화순 해빈의 항공사진을 통해 면적 및 지형 변화를 분석하였고, 화순항 방파제 공사 이후 모래 퇴적 현상이 발생하는 인근 사계 해빈 모래와 화순 해빈의 모래를 비교 분석하여 그 관련성을 찾고자 하였다. 연구 결과, 화순 해빈의 면적은 지속적인 감소양상을 보이며 모래가 유실되고 있었고, 해빈 서쪽의 모래가 연안류를 따라 흘러가다 방파제에 가로막혀 해빈 동쪽에 퇴적되는 현상을 볼 수 있었다. 또한 화순 해빈과 사계 해빈의 모래 비교 분석을 통해, 두 해빈의 기원 암석은 동일하나 사계 해빈의 모래에서 특정히 화순 해빈 모래와 겹치는 점을 찾을 수 없었기에, 화순 해빈에서 유실된 모래가 사계 해빈에 퇴적되는 것은 아니라는 결론을 내릴 수 있었다. ▪ 주제어: 위성사진을 활용한 해안선 변화 분석, 해빈의 성분 분석, Arc GIS, 분광색차계, X선 형광 분광법(XRF)