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코로나가 일부 지역이 아닌 국내 전 지역으로 확산되며 방역과 검역이 더욱 어려워진 현실이다. 그럼에도 현재 우리나라 코로나 확진자 알림시스템은 지역별 통계에 그치고 있어 감염추세 파악에 점차 어려움을 겪을 것이며, 이를 보완하고자 그래프이론을 활용한 새로운 시스템의 필요성을 제안하고자 하였다. 그래프를 행렬로 변환하고, 행렬을 활용한 코드 설계를 통해 그래프를 시각화하였다. 이를 활용하여 한 지역에서 타 지역으로의 코로나 감염 관계를 파악할 수 있도록 지역 간 확산 관계망 구현을 시도하였다. ▪ 주제어: 코로나, 그래프이론(Graph theory), 확산관계망, 유향그래프, 행렬
본 연구에서는 와류진동 현상을 이용한 날개 없는 풍력발전기 구조물을 이용해 날개 없는 풍력발전기의 진동 특성들을 연구하고 실제 풍력발전기를 제작해 봄으로써 와류진동 현상을 이용한 날개 없는 풍력발전기의 상용화 가능성에 대해 알아보고자 한다. 와류진동 현상을 이용한 날개 없는 풍력발전기 구조물을 이용해 날개 없는 풍력발전기의 진동 특성들을 알아본 결과 봉의 탄성계수와 바람에 의해 상부 구조물에 작용하는 힘이 흔들림 폭과 진동수에 중요하게 작용하였으며, 봉의 흔들림 폭은 탄성계수에 반비례하고 진동수는 탄성계수의 제곱근에 비례한다는 것을 알수 있었다. 또, 바람에 의해 상부 구 조물에 작용하는 힘이 클수록 봉의 흔들림 폭이 증가하여 진동수가 감소함을 알 수 있었다. 마지막으로 진동 운동을 전기로 바꿀 수 있는 전력 생산 장치의 개발이 날개 없는 풍력발전기의 상용화에 매우 중요하다는 것을 알게 되었다. ▪ 주제어: 날개 없는 풍력발전기, 와류진동, 진동 특성, 압전효과, 전자기유도
4차 산업혁명이 가까워진 지금 컴퓨터는 더 효율적인 일 처리를 위한 더 빠른 계산 속도를 필요로 한다. 인공지능과 사물 인터넷과 같은 많고 다양한 정보를 받아들이기 위해서는 빠른 계산 속도가 필요하다. 비록 백만 자리 숫자 2개의 곱셈이 세상을 바꾸진 못하겠지만, 호기심과 더불어 해결해보고자 본 연구를 진행하고자 한다. ▪ 주제어: 기수법, 카라추바 알고리즘, FFT, 연산속도
3D 프린팅을 이용한 의료기기의 위상 최적화를 목표로 하여 연구를 진행하였다. 3D모델링을 시작으로 800이라는 압력 강도를 표준으로 한 구조 해석과 피드백을 통해 수정을 거쳐 결과물을 출력하였다. 수정 이후의 최종 결과에서도 표준 수치에 미치지 못하기는 했으나 처음 시도할 때와 비교해 보았을 때 전체적으로 조금 더 표준에 가까워진 수치를 보였다. 여기서 구조물의 디자인이나 간격 등을 조절해 공극률에 영향을 준다면 더 나은 구조물을 만들 수도 있을 것이다. 이런 보형물의 위상 최적화는 환자의 생존율 향상, 제작 비용 감소 등 실제적, 경제적으로도 큰 가치를 지닐 것이고 이후 유닛셀의 불규칙적 모델링 등 추후의 여러 연구에도 도움이 될 수 있을 것이다. ▪ 주제어: 위상 최적화, 추간체유합보형재, 3D 프린팅
기존에 농사를 지을 때는 농작물에 물을 직접 공급한다. 특히, 실내에서 작물을 키우는 경우에는 일정 시간마다 직접 광을 켜고 꺼야하는 고전적인 방식이다. 현재 스마트팜을 도입한 농가도 있지만 비용적인 측면과 규모 문제 때문에 아직 스마트팜을 도입하지 못하는 농가들이 많으며 특히, 가정에서는 더욱 어렵다. 따라서 본 연구에서는 가정에서도 이러한 제약 없이 스마트팜을 사용할 수 있도록 상용화를 목적으로 진행하였다. 이번 연구에서는 임의로 설정한 각각의 pH 값과 빛의 파장을 변인으로 하여 쪽파를 재배하였다. 재배한 결과를 통해 본 연구에서는 쪽파가 최적의 환경에서 자랄 수 있도록 스마트팜을 구현하였다. 이렇게 구현한 스마트팜 모델은 외부 빛의 광량에 따라 빛을 제어할 수 있는 아두이노와 토양 수분량에 따라 해당 pH의 물을 자동으로 공급하는 아두이노로 구성되어 있다. 본 연구를 통해 추후에 작물의 종류별로 변인을 조사하여 표를 만들고 변인을 추가하는 방향으로 연구를 진행하면 스마트팜 키트가 상용화될 수 있을 것이라 기대한다. ▪ 주제어: 스마트팜, 쪽파, 대량 생산, 인공재배 장치
현존하는 가장 번성한 동물군 중 하나인 절지동물은 고대부터 식용 및 약용으로 활용되어 온 천연자원이다. 그 중 다지류에 속하는 왕지네는 동의보감에 따르면 중풍, 경간, 관절염, 림프선염 등에 효과가 있는 것으로 기록되어 있으며, 민간요법으로 각종 해독, 근육통 완화, 파상풍 등의 약재로 널리 이용되어 왔다. 약제 및 식용으로 사용되는 한방 유용 동물자원의 경우 건조 분말의 형태로 가공되어 유통되기 때문에, 원산지를 명확하게 알기 어렵고 정품이 아닌 위품을 사용하는 등의 문제점이 있다. 이에 명확한 원료 판별과 원산지 추적을 위한 정밀한 분자 유전학적 감별법이 필요하다. 이를 위해서 중국산 왕지네와 국내산 왕지네의 염기서열을 비교하여 분자 유전학적 차이점을 분석하고 염기서열의 차이점을 찾는 연구가 필요하다, 본 연구에서는 종 판별이 가능한 바코드 유전자 염기서열의 좀 더 정밀한 분석을 통해서 중국산 왕지네와 한국산 왕지네를 구별이 가능한 유전자 염기서열을 확보하였다. 또한 분자 생물학적 실험을 수행하여 원산지를 모르는 왕지네의 DNA을 추출하여 염기서열을 해독하였고, 원산지 판별을 수 있는 분자유전학적 염기서열 마커의 유용성을 검증하였다. ▪ 주제어: 왕지네, 분자유전학적감별법, 원산지추적, 바코드유전자, 유전자염기서열분석
타피오카 전분은 글루텐 없이 쫄깃한 식감을 만드는 식재료로 각광받는 식재료이다. 본 연구에서는 최적의 펄을 만드는 제조방식 규정을 목표로, 최적의 펄을 정의하고 펄의 정량적 물성과 제조방식의 변인 간 상관관계를 탐구하였다. 팽윤력과 용해도를 기반으로 한 방법으로 반죽의 호화정도를 비교하였으며 반죽의 점탄성, 펄의 수분함량 등 변수와의 상관관계로 최적의 펄 정의에 대응하는 제조 방법을 찾아내었다. 또한 건강기능성 관점에서 타피오카 펄 제조 시에 설탕 대신 대체당류를 첨가하여 대체당류의 종류에 따른 타피오카 펄의 품질특성을 연구하였다. 대체당류의 종류를 알룰로오스, 나한가로 설정한 후 TPA(texture profile analysis)와 관능평가를 실시하여 물성을 측정하였다. 관능평가 결과, 나한가가 첨가된 펄이 가장 기호도가 높지만 텍스처 특성은 우수하지 않은 것으로 나타났다. ▪ 주제어: 타피오카 펄, 녹말의 호화, 대체당류, 품질특성
본 연구는 바이오스피어2에서 비롯된 실패 원인을 바탕으로 실패를 교훈 삼아서 수조 안에 소비자, 생산자, 분해자를 설정하여 생태계 상호작용을 고려하였다. 아두이노를 사용하여 실험을 설계하여 이산화탄소 농도 등을 측정하고 사용해 얻은 생물 간의 상호작용에 관한 공식을 만들어 새로운 수학적 모델링을 제작할 수 있었다. 이때 얻은 여러 모델링을 종합하여 새로운 데이터를 만들어 내 각각의 생물적 요인들이 어떻게 하면 최적의 효과를 만들어 낼 수 있을지를 연구해 보았다. 수학적 모델링을 통하여 구한 소비자와 생산자 분해자 간의 함수를 바탕으로 소비자 사이 만의 상호작용 또는 종이 바뀌어도 거의 성립하는 새로운 함수식을 생성할 수도 있었다. 또한 더 나아가 일정 주기를 반복하며 관찰하는 방법으로 최적의 폐쇄된 생태계를 제작하였다. 그리하여 추후에 지구에서 떨어진 곳에서도 지구와 같은 생태계를 유지시켜 줄 수도 있다. ▪ 주제어: 아두이노, 에코스피어, 바이오스피어, 수학적 모델링
본 연구에서는 전염병으로 인해 건강과 간단한 검진법에 관심이 높아지는 요즈음 날숨 내 동위원소비를 cryo-trap 방식을 통하여 포집하고 분석함으로서 인체의 건강 상태와 동위원소비와의 상관관계를 예측하고자 하였다. 날숨 내의 동위원소비를 분석하기 위하여 날숨을 액체질소로 포집하는 장치를 진공펌프를 통하여 설계하여 제작하였고 나이, 식사여부, 물섭취여부, 운동여부 등등 다양한 변인으로 날숨을 포집하여 분석해보았다. 그 결과 각각의 변인들마다 동위원소비가 유의미하게 다르다는 점을 알게 되었고, 이후 후속 연구를 통하여 이를 이용한 건강검진법이나 사람 식별장비를 만들 수 있다는 결론을 내렸다. ▪ 주제어: 날숨,cryp-trap,포집,진공펌프,산소 동위원소비, 건강상태
최근 플라스틱 문제가 심각한 사회적 문제로 부상함에 따라 플라스틱을 분해하는 친환경적인 방법에 이목이 쏠리고 있다. 기존의 플라스틱 분해 방법인 매각과 매립 등은 심각한 환경오염을 야기한다는 단점을 지니고 있다. 꿀벌부채명나방의 유충인 왁스웜(wax worm)이 자체적인 효소를 이용하여 플라스틱을 분해하고 에너지원으로 이용할 수 있다는 사실에 착안하여 유충의 플라스틱 분해를 위한 최적 조건과 시험관 내에서 관련 효소만으로 플라스틱을 분해할 수 있는지 탐구하였다. 연구결과, 왁스웜은 플라스틱을 섭취한 후 자체적인 효소 반응을 통해 팔미트산, 리놀레산, 올레산 등의 유기산을 생성할 수 있다는 것을 확인하였다. 37℃에서 플라스틱을 가장 활발히 분해하며, HDPE 플라스틱을 잘 분해했다. 효소 실험의 경우, 37℃, pH 7.4의 조건에서도 플라스틱이 분해되지 않았는데 추가적인 보조인자가 필 요하거나 다른 조건이 주어져야 할 것으로 보여진다. ▪ 주제어: 플라스틱, 꿀벌부채명나방, 왁스웜, 효소, 최적조건
최근 고사양 기기들의 보급 등으로 인해 로드뷰와 같은 곳에 컴퓨터 비전 기술을 활용한 파노라마 영상이 활용되기 시작하지만, 아직 그 활용도가 높지는 않습니다. 이번 연구를 통해 컴퓨터 비전 기술을 활용해서 파노라마 이미지를 만들고, 이를 활용해 VR 기기에 적합한 콘텐츠를 만듦으로써 기존의 평면도나 로드뷰를 전보다 더 직관적으로 볼 수 있도록 개선하려고 합니다. ▪ 주제어: 컴퓨터 비전, 파노라마 이미지, 실내 로드뷰, VR, 네비게이션 콘텐츠
재택 근무 및 온라인 업무 처리가 많아지면서 자신도 모르는 사이에 쌓인 스트레스에 대해 사용자에게 알리고 사용자 환경에 대한 인터랙티브 디자인을 통해 스트레스 해소 방안을 제시하고자 한다. 사용자의 평소 상태에 비해 심박수 및 땀의 변화 정도를 측정하여 큰 변화가 있는 경우 대응책을 제시한다. ▪ 주제어: 스트레스, 마우스, 실시간 건강 체크, 인터랙티브 디자인