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대전지방의 도시열섬 현상을 연구하기 위하여 2017년부터 대전지역의 6개 지역에 온도계를 설치하여 자료를 수집하고 있다. 본 연구에서는 코로나 전후의 도시열섬강도 비교를 위하여 2019과 2020년 2월부터 5월까지의 자료를 비교 분석하였다. 연구 결과 거리두기를 했을 때의 효과는 있으나 단계별 거리두기 효과는 크지 않았으며, 교통량의 변화가 도시열섬 강도에 영향을 미쳤다. 대기 오염물질 중 영향을 미친 것은 PM10, PM2.5, NO2와 CO이었고 이 중 가장 크게 영향을 준 물질은 NO2였다. 이를 통해 대전도시열섬을 낮추기 위해서는 화석연료 사용의 자동차를 줄이는 대책이 필요할 것으로 사료된다. ▪ 주제어: COVID-19, 도시열섬, 사회적거리두기, 대기오염물질, 풍속
본 연구는 흰 무지개 또는 안개 무지개라고 불리는 무지개의 발생 조건에 대해 탐구하는 것을 목적으로 하며, 모형화를 통해 실험실의 환경에서 흰 무지개 발생에 대해 재현시켰다. 일반적인 무지개는 비가 오고 난 뒤나 폭포등에서 쉽게 관찰할 수 있지만 흰 무지개를 본 경험은 드물 것이다. 이러한 원인은 흰 무지개의 생성조건이 까다롭기 때문에 그런 것 일 수도 있지만 하얀색이고 안개에서 나타나기 때문에 무지개라는 것을 알아채지 못했을 수도 있다. 모형화를 통해 어떤 자연의 상황에서 흰 무지개를 관측할 수 있는지에 대해 알아내기 위해 본 연구를 진행하게 되었다. ▪ 주제어: 흰 무지개, 안개무지개
교과서 속 정밀히 관측된 천체들을 직접 관측한다면 어떤 차이가 발생할지에 대한 의문에서 시작한 본 연구는 일반적으로 사용하는 소형 망원경과 카메라를 이용하여 산개성단을 직접 관측한 후 Astro Image J, MAXIM DL, Deep Sky Stacker 등의 천체 관련 프로그램을 이용하여 산개성단을 분석했다. 관측 및 분석자료를 바탕으로 산개성단의 색-등급도를 얻어내고, 이를 바탕으로 성단의 거리, 나이, 밀집도 등 성단의 물리량을 계산했다. ▪ 주제어: 산개성단, 보정지수, 색-등급도
지구온난화로 인해 발생하는 저지대 침수피해를 효율적으로 막을 수 있는 방법으로서, 이탈리아 베네치아에서 사용되고 있는 모세 프로젝트를 개선해 보고자 한다. 우선적으로 우리나라에 적용 할 수 있는 모델을 만들어 보며 향후 개선점과 적용방안을 모색하고자 했고 모세프로젝트를 적용시킬 지역으로써 호우나 태풍으로 인한 침수피해가 발생하며 지역적으로 가치가 높은 광안리를 택하여 지형을 모델링 하였고 blender을 사용해 시뮬레이션을 진행 한다. 그 후 3D프린터를 사용 해 부유 플랩형 방파제를 제작하여 방벽이 제대로 가동하는지 여부와 개선점을 찾고자 한다. 또한 과학상자를 활용해 파도 발생 장치를 만들어 시험 해 보며 프로젝트의 개선점과 향후 다른 지역에서 모세프로젝트를 효율적으로 사용 할 방법에 대해 탐구 할 것이다 ▪ 주제어: 모세 프로젝트, 부유 플랩형 방파제, 광안리, 침수 피해
매년 여름 꾸준히 피해 사례가 제보되는 이안류에 대하여 이안류의 발생 정도에 대한 분석과 연구의 필요성을 느꼈다. 따라서 본 연구에서는 이안류가 발생하는 조건을 알아보고, 실제 이안류 사고가 많은 부산 해운대 해수욕장을 분석하며 이안류에 대한 연구를 진행했다. 이안류의 세기와 발생에 영향을 주는 ‘쇄파’의 에너지를 분산시킬 방안들의 효율을 실험적으로 분석하며, 이안류 형성을 효과적으로 억제할 방법을 제시하였다. 본 연구를 통해 해운대 해수욕장의 곡률을 분석하였고, 이안류를 방지할 시스템으로써 제시한 다공성 구조물의 설치와 해안선을 변형시켜 에너지 분산하기를 실제 실험과 시뮬레이션을 통해서 효율을 분석하였다. ▪ 주제어: 해운대, 이안류, 쇄파, 에너지 분산
극지방 빙하 융해의 경우 전 세계적인 문제로 인식되고 있고 많은 언론에서 그 위험성을 다루고 있으나 복잡한 자연 현상이라는 점과 연구 지역의 접근성 등의 이유로 융해의 원인이 명확하게 밝혀지지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 빙하 융해 현상에 대한 원인 파악을 위해 실제 그린란드 주변 수온 및 중력 데이터 분석을 실시하였고, 에크만 수송과 그린란드 빙하 융해와의 연관성을 밝히기 위해 빙하 축소 모형을 이용한 실험을 수행하였다. 또한 머신러닝을 이용하여 미래의 그린란드 주변 수온 변화 양상을 예측해봄으로써 표층 수온 이외에 바람과 같은 다른 요인이 빙하를 융해시킨다는 결과를 도출할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 하면, 향후 빙하 융해 현상 연구에 대해 주변 지역 기온 또는 표층 수온에만 주목하는 것이 아니라 조금 더 시각을 다각화하여 지 구 시스템의 관점에서 복합적으로 이해할 수 있어야 한다는 결론을 내릴 수 있다. ▪ 주제어: 그린란드, 빙하 융해, 에크만 수송, 실험실 환경 빙하 축소 모형, 머신러닝
대기오염의 많은 비중을 차지하고 있는 VOCs는 휘발성이 커 대기 중에 증기 형태로 존재하기 때문에 호흡기로 흡입하기 쉽고 이는 인체 곳곳에 악영향을 줄 뿐만 아니라 독성이 강한 톨루엔, 벤젠 등은 악취를 유발하기도 한다. 이러한 VOCs가 기존의 감축 방식보다 높은 효율로 감소한다면, 인체에 가해지는 건강상의 문제를 줄일 수 있고, 더 나아가 도로를 이용하는 사람들에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있다는 장점이 있다. 그뿐만 아니라, 본 연구를 아스팔트 이외에도 VOCs가 많이 방출되는 조선소, 주유소 등 우리 주변에 존재하는 곳에도 적용할 수 있다. 또한, 그래프로 예측한 어떤 물질이 VOCs의 방출량 감소가 가장 효과적인지 인지하고 VOCs 양의 감소에 따라 대기 중 오존의 양이 저감해 환경 개선에 많은 도움을 줄 수 있다. 더 나아가 발생하는 유기화합물의 양과 오존 형성 간의 관계를 파악함으로써 앞으로의 오존 발생량을 예측할 수 있는 코드를 짜고, 이를 통해 올바른 대책을 마련할 수 있는 토대가 된다. ▪ 주제어: VOCs, 물, 광촉매, 모래, 아스팔트
케플러가 주장한 정다면체와 행성 궤도들 사이의 관계는 오차범위가 커서 틀렸다고 주장되었다. 하지만 물리적인 근거는 어디에서도 찾을 수 없었다. 우리는 케플러의 이론에 대해 수학적인 모형을 제시하고 물리적인 가능성을 탐구하고자 하였다. 먼저, 케플러의 이론에 오차범위를 다시 한번 계산하여 행성들 사이의 궤도 섭동현상과 큰 관계가 있을 것으로 생각하여 행성들 사이의 질량비를 조사했지만, 궤도와 관련된 근거는 찾을 수 없었다. 수학적 관계를 알기 위해 다양한 수학 수식들을 사용하여 비들을 조사하였더니 정다면체의 변과 공전궤도 반지름의 관계, 정다면체의 면이 이루는 각도와 행성 궤도의 적도 경사와의 관계 두 가지를 찾을 수 있었다. 이를 통해 케플러의 이론이 수학적 모형을 분석하고 물리적 의미를 추론해볼 수 있었다. ▪ 주제어: 케플러 정다면체, 케플러 법칙, 공전 궤도, 태양계, 외계 행성계
울릉도 석간주의 XRD 결과, 적철석 등의 발색광물이 검출되지 않았다. 이에 확산 반사 분광분석 후 Kubelka-Munk 함수를 2차 도함수 변환한 결과, 400~470nm, 500~620nm 구간에서 각각 침철석 과 적철석의 존재를 나타내는 최솟값 부근의 진폭 Y1과 Y2를 확인했다. 이 Y1과 Y2의 크기가 각각 두 산화철 광물의 함량과 직접적 연관성이 있음이 규명되었다. 적철석 광물안료 합성으로 700℃와 1000℃에서 각각 알루미늄(Al) 몰 비가 0.1씩 커지는 0~0.5[x=Al/(Fe+Al)]의 분말을 회수하였다. 700℃ 에서는 모두 적철석이, 1000℃에서는 x=0~0.2에서 적철석을, x=0.3~0.5의 경우 적철석 이외에 알루미나 가 추가 확인되었다. x가 커질수록 모두 적색도(a*)와 황색도(b*)가 증가되는데, 특히 1000℃에서 x가 커질수록 a*와 b*가 선형적으로 뚜렷이 증가하는 경향성을 보였다. 전자현미경 분석결과, 700℃와 1000℃에서 모두 x가 증가할수록 입도가 큰 폭으로 감소했는데, 입도 감소가 a*와 b* 증가의 주원인이 됨을 확인하였다. 적색 개발 안료의 울릉도 석간주 대체 가능성을 분석한 결과, 700℃와 1000℃ 합성 분말 중 x가 0.2보다 큰 경우가 이에 해당되었다. 개발 적색 안료는 전통 석간주의 색상을 충족할 뿐 아니라 열적 안정도도 높아 향후 보존과학 분야에서 활용이 기대된다. ▪ 주제어: 석간주, 적색 안료, 적철석, 침철석, Kubelka-Munk 이론
천문학 지식은 광학과 천체 망원경에 관한 지식으로 대표되고, 관측 경험을 천체 망원경을 이용하여 관측할 수 있는가와 관련된다. 이후 우리는 관측 계획을 수립하고, 계획에 따라 천체를 관측한다. 관측 계획은 관측하고자 하는 타겟 설정, 관측 시기 결정, 관측 정보 확인 등으로부터 시작한다. 이와 같은 일련의 관측 계획을 수립한 이후에는 관측하고자 하는 장소를 물색해야 하는데, 일반적으로 안전하면서 광해가 적은 곳을 관측 장소로 선택한다. 만약 최적의 관측 장소가 결정된다면 타겟 설정, 관측 시기, 관측 정보 확인 등을 과정을 수월하게 해결할 수도 있다. ▪ 주제어: 소광, 대기 소광 계수, 광해, 등급
천체를 분광 관측하면 다양한 천체의 물리적 특성을 확인할 수 있다. 우리는 다양한 성능을 가진 간이 분광기부터 성능이 우수한 분광기를 제작하고, 이후 스펙트럼 분석 소프트웨어를 이용하여 천체의 스펙트럼을 분석해 천체의 특성을 분석해 보고자 연구를 시작하게 되었다. 우리는 연구를 통해 융합적인 지식을 획득하고, 분광기 제작 방법에 따라 분광기를 제작하는 방법을 학습할 것이다. 빛에 관한 법칙과 스펙트럼에 관한 지식을 통해 광학을 학습할 것이다. 나아가 천체 관측을 통해 천체의 특성을 연구하는 방법을 배울 것이다. ▪ 주제어: 분광기, 망원경, 회절격자, 그리즘, 스펙트럼
일상생활에서 가장 많이 사용하는 전자기기인 스마트폰에는 다양한 센서들이 탑재되어 있다. 모든 핸드폰에 내장된 조도센서로 광도를 측정하고, 아두이노에 연결된 서브 모터로 회전 운동 장치를 구현하여 광도곡선 변화를 탐구해보고자 한다. 또한, 진자운동, 용수철 상수·중력가속도 측정 등 스마트폰 센서로 실험을 진행해 그 결과를 분석해 볼 것이다. 조도 센서로는 외계행성과 쌍성의 식 현상으로 나타나는 광도 곡선을 측정해보고 결과 그래프에 나타난 실험 데이터로 탐구를 진행하였다. 이를 통해 광도곡선이 얻어지는 과정과 과학적 사실을 이해 할 수 있었다. 스마트폰 센서의 측정값을 활용할 수 있는 phyphox 앱을 활용해 중력 가속도와 용수철 상수를 구하는 실험을 진행했다. 기존에 센서로 실험하는 방식의 단점인 데이터 처리를 훨씬 간편하게 진행했다. 또한 실험을 진행하는데 있어서 사람이 아닌 기계를 통해 진행하여 오류나 오차가 훨씬 줄어들어 정량적인 탐구를 진행하는데 있어 장점이 있었다. ▪ 주제어: 스마트폰 센서, 광도 곡선, 식 현상, 진자 운동, 용수철 상수