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본 연구는 올해 2021년 초에 파 가격이 급격하게 상승한 일명 파테크라고 불리는 사건을 기상학적으로 분석하여서 파 가격을 예측할 수 있는 프로그램 모델을 개발하고 있다. 기상청과 공수산물 협회에서 자료를 엑셀로 모은 후 정규화 과정을 통해서 csv의 형태의 자료로 정리하였다. 또한 그 이외에 교내에 있는 스마트 팜을 이용하여서 다양한 기후로 파를 자라게 하여서 파 생장에 관한 데이터를 모으고 있는 중이다. 그리고 기상학적 데이터인 평균온도, 강수량과 파 가격의 상관관계에 대해서 분석을 하였고, 선형회귀를 이용하여서 가격 예측 프로그램을 구축하고 평균 기온, 최고 온도와 최저 온도, 강수량 데이터를 입력하였을 때 예측되는 파 가격을 출력하는 프로그램을 만든다. ▪ 주제어: 파테크, 선형회귀, 최소제곱법, 머신러닝
본 연구는 창원시의 시내버스 노선 체계 중 겹치는 부분과 수요가 없는 부분의 버스 운행 횟수를 줄이고, 본 연구의 결과로 얻은 여분의 버스 공급을 대중교통 초과 수요가 발생하는 곳에 공급, 대중교통 서비스의 질을 개선하여 시민들의 대중교통 이용 편의성을 개선하는 데 그 목적을 둔다. 창원시 시내버스의 경우 중복되거나 굴곡도가 심한 곳이 많았다. 따라서 이 연구는 이러한 창원시 시내버스의 노선을 줄기 노선과 가지 노선으로 개편하고, 가지 노선의 경우 높은 굴곡도와 중복도 문제를 해결하기 위해 겹치는 부분을 개편, 또 대중교통 서비스가 충분히 공급되지 못하는 곳까지 대중교통 서비스를 공급할 수 있도록 함으로써 창원시 시내버스의 높은 굴곡도와 중복도 문제를 QGIS 프로그램과 보로노이 폴리곤 기법을 이용하여 해결하였다. ▪ 주제어: QGIS 프로그램, 버스 노선, 줄기 노선, 가지 노선, 보로노이 폴리곤
고등학교 무한급수 교육과정에서 수렴 발산을 소개하는 과정에서 수렴에 대한 설명은 소개되지만, 그 값을 구하는 방법에 대해 제시되지 않아 학생들이 많은 궁금증을 가지고 있다. 이에 호기심을 가지고 이 연구주제를 선정하게 되었다. 수학적인 다양한 증명 방법을 연구하는 과정에서 물리학적인 접근 방법을 떠올리며 깊이 있게 연구하고자 한다. 또한 이 연구를 다양한 분야에 적용해 보는 과정에서 사고의 폭을 넓힐 수 있는 기회를 가지도록 한다. 주제어: 바젤 문제, 물리적 접근, 가우스 함수, 격자점, 무한급수
비 오는 날 일어나는 경우는 그렇지 않은 날에 비해서 압도적으로 많다. 원인 중 하나로 비 오는 날 페인트가 평소에 비해 잘 안 보이는 것을 생각할 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 비 오는 날의 상황을 가정하여 재귀반사량을 측정하여야 하였다. 비 오는 날 페인트의 시인성을 분석하기 위해, 우드락에 페인트를 도포하여 분무기로 물을 뿌려 비 오는 상황을 가정하였다. 또한, 재귀반사량은 휘도계를 이용하여 휘도를 측정하여 확인하였다. 자동차의 광원은 손전등으로 대체하여 실험을 진행하였다. 본 연구에서 사용한 페인트는 백색과 황색의 유성 페인트를 사용하였고, 휘도계는 TES-127을 사용하였으며, 광원은 1200lm LED손전등을 사용하였다. 손전등의 높이는 41cm로 설정하였고, 페인트의 면적은 52cm*12cm으로 도포하였으며, 손전등에서 지면에 내린 수선의 발과 페인트 가장 가까운 변까지의 거리는 22cm으로, 광원이 페인트의 면에 비추는 입사각은 57.5도로 실험을 진행하였다. ▪ 주제어: 글라스 비드, 휘도 측정, 재귀 반사, 시인성, 물방울
기존의 사회적 거리두기가 제시하는 거리에 물리학적 근거가 부족함을 느끼고, 정량적인 수치에 기반한 거리 두기 기준을 확립하기 위하여 본 연구를 진행하였다. 빌딩 정보 모델링 프로그램 중 하나인 Revit을 이용하여 수업 시간 교실을 구현하였으며, 학생 간의 간격과 마스크의 종류를 조절하며 CFD(전산유체역학) 프로그램으로 입에서 나온 감염 유발 기류의 움직임을 분석하였다. 그 결과 책상의 배치 간격과 방향에 따라 기류의 영향이 달라진다는 점을 알 수 있었으며, KF94, KF80, 덴탈마스크 모두 현재 거리두기 기준인 2m에서 감염 유발 기류 를 완전히 차단할 순 없었다. 이는 현재 방역수칙에 오류가 있음을 밝혀냈고, 가림막 설치나 인원별 간격 배치 변화의 정당성을 밝혀냈다는 점에서 중요성을 가진다. ▪ 주제어: CFD, 호흡기 바이러스, 마스크, 거리두기, 기류
화재 발생 시, 초기 진압과 피해 확산 방지가 화재 진화를 위한 것 중 가장 중요하다. 하지만 일반 소화기를 사용할 경우, 소화기 분말을 처리하기가 어려운 단점이 있고, 허약한 사람들은 소화기를 옮기기 힘들며, 사람이 발견하고 꺼야 한다는 단점이 있다. 일반 소화기의 문제점 해결과 많 은 사람이 화재가 발생하면 당황하고 소화기의 위치를 찾기 힘들어 소방관이 오기 전까지 초기 화재진 압이 힘든 단점을 해결하기 위해, 처리가 간편한 화재 초기 진압용 무인 모듈을 연구하여 본다. 불에 직접 담요를 덮어 화재를 진압하는 질식 소화 효과, 몸에 붙은 불로부터 신체를 보호하는 보호 덮개의 기능, 가볍고 부드러우며, 내산, 내알칼리, 내화성으로 각종 화재의 초기 진압을 돕는 소방 담요 를 사용하여 화재를 진압한다. ▪ 주제어: 화재 진압, 질식 소화, 무인 소화 모듈, 간편한 처리
본 연구에서는 아두이노를 활용하여 초음파 센서, 온습도 센서, 그리고 온습도 조절 기기를 융합하여 실내 온습도를 효율적으로 조절하는 방법을 탐구한다. 효율적인 온습도 조절을 위해 센서로 받아들인 값을 활용해 필요한 알고리즘을 제작하고, 이 알고리즘을 실제로 아두이노를 이용해 센서와 온습도 조 절 기기를 융합한 데 적용하여 프로그램을 통해 온습도 조절을 탐구할 것이다. 그뿐만 아니라 블루투 스 모듈을 활용하여 각종 센서에서 받아들인 값을 무선 통신으로 다른 기기에 보내 사용자가 제어할 수 있게 함으로써 사물인터넷의 기본 원리를 탐구해본다. 본 연구를 통해 효율적인 에너지의 이용 방 안을 모색하고 앞으로 나아가 생활 환경에 영향을 미치는 다른 요소들에 적용해보고, 블루투스 모듈을 활용해 온습도 조절 기기를 제어함으로써 사물인터넷의 기본적 원리를 탐구해볼 수 있다. ▪ 주제어: 아두이노, 온습도 센서, 초음파 센서, 인원수, 온습도 조절
유해해양생물 불가사리는 탄산칼슘 성분의 다공성 구조를 가지고, 중금속 흡착에 효과적이다. 또, 플라스틱 대체제로 주목받는 균사체는 뛰어난 바인딩 성능을 가졌다. 본 연구에서는 불가사리 분말을 균사체로 엮어 이중 다공성 구조를 이루는 중금속 흡착제를 개발하고자 한다. 단백질 분해 공정을 통해 불가사리에서 다공성 구조를 추출했고, 탄산칼슘 층을 올린 PDA 배지 위에 느타리버섯 균사체를 배양해 탄산칼슘-균사체 복합체를 제작했다. ICP를 이용해 불가사리 골편과 탄산칼슘-균사체 복합체의 중금속 흡착능을 확인하고, 불가사리-균사체 복합체로 확장할 때 강성을 높일 수 있는 다양한 배양 법에 대해 고찰하였다. 따라서, 본 연구의 흡착제는 기존 중금속 흡착제의 친환경적인 대체재로써 활용될 수 있을 것으로 전망한다. ▪ 주제어: 불가사리. 버섯 균사체. 중금속 흡착제. 다공 구조.
본 연구의 목표는 항균성이 확인된 천연 물질인 히노키티올을 이용하여 항균 필름을 제작하는 것 이다. 알긴산 나트륨과 젤라틴, 가소제인 소르비톨을 혼합하여 stock solution을 제작하였으며, 비이온 성 계면활성제인 lauryl glucoside를 이용하여 소수성인 히노키티올을 이에 분산시켰다. 자연 건조 결 과, 입자가 고루 분산된 항균 필름이 산출되었다. Disk diffusion 실험을 통하여 유의미한 항균성을 얻을 수 있는 히노키티올의 최소의 양을 알아냈으며, 필름 물성 테스트를 통하여 소르비톨의 양에 따른 필름의 기계적 특성을 분석하였다. 위 연구를 통해 PET 필름을 대체할 수 있는, 분해능이 우수 해 환경에 악영향을 주지 않는 천연 항균 필름의 효과를 확인하였다는 점에서 의의가 있다. ▪ 주제어: 항균 필름, 히노키티올, 천연, 항균성, 인장 강도
코로나19가 장기화되면서 코로나 예방을 위한 사회적 거리두기의 필요성이 대두되었다. 이에 따라 본 연구에서는 초음파 거리 센서와 인체 감지 센서를 이용하여 인체를 감지하고 거리가 2m 이내일 때 부 저가 울리게 하는 벨트를 고안하였다. 실험에 사용한 초음파 거리 센서와 인체 감지 센서의 원리와 성능 을 알아보기 위하여 센서의 세팅 값을 변수로 한 실험을 진행하였고 이에 따른 결과를 거리 두기 벨트 에 적용하였다. 또한 벨트가 인식할 수 없는 사각지대의 넓이와 길이를 계산하기 위해 인체 감지 센서의 배치와 개수, 인식각에 따른 차이를 분석하고 결과를 얻어 정확도를 높였다. 실험에서 도출한 값들을 이 용해 센서를 조율하고 배치하여 다가오는 사람의 속도 따른 인식 오차를 실험 진행하여 벨트의 정확성 및 실용성을 검증하였다. ▪ 주제어: 인체감지센서, 초음파센서, 사각지대, 아두이노 우노
화석 연료의 고갈 및 환경 문제를 해결하기 위해 다양한 형태의 신재생 에너지가 개발되고 있다. 파력 발전에 주로 이용되는 Wells Turbine은 기하학적 구조에 의해 유체 흐름에 상관없이 같은 방향으로 회전한다. 본 연구에서는 유체를 밀어내며 한 방향으로 회전하는 Wells Turbine에서 앞선 날개에 의한 수평적 유체 흐름이 있을 것이라 예상하였고, 이에 의한 난류를 저감할 수 있는 터빈 날개를 설계하였다. 그 방식으로 단면이 funnel 형태인 유체 관을 만드는 방법을 제안하였고, CFD(Computational Fluid Dynamics) 수치분석을 이용해 난류의 저감을 검증하였다. 또한, 슐리렌 장치를 이용해 날개 단면에서 유동을 관찰하고, Wells Turbine에 적용했을 때의 효율을 실험적으로 비교하였다. 날개의 조건을 변화시키며 난류를 최소화할 수 있는 터빈을 설계하였다. ▪ 주제어: Wells Turbine, 난류 저감, 공기 통로, 발전 효율 증가
본 연구는 sEMG를 이용해 손목 없이 팔의 근육만으로 제어가 가능한 자유도 2의 인공 손목을 개발하려는 목적으로 진행되었다. 선천적 혹은 후천적인 이유로 손목 이하의 신체가 없는 사람들도 정상인들이 팔 근육을 이용해 손목을 움직이 는 것과 똑같은 방법으로 손목 이하의 신체를 움직일 수 있게 하기 위함이다. sEMG를 통해 기존의 의수보다 훨씬 직관적으 로 조작할 수 있도록 제작하는 데 초점을 맞췄다. sEMG 센서와 자이로 센서를 통해 sEMG와 손목이 특정 축과 이루는 각도를 측정하여 sEMG만으로도 각도를 알아낼 수 있는 ANN을 학습하였다. 학습된 ANN은 실제 사람의 손목 골격 구조와 손목이 움직이는 원리에 착안하여 설계된 하드웨어와 결합시켰다. 본 연구에서 제작한 인공 손목은 sEMG 센서, ANN, 리니어 서보모터를 거쳐 실제 사람의 근육 구동 방식과 유사하게 인공 손목을 제어한다. ▪ 주제어: 근전도, 인공 손목, 의수, 2 자유도