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현재 에너지 시스템은 자원 고갈, 기후 변화, 환경 오염 등 다양한 문제에 직면해 있으며, 이를 해 결하기 위해 재생 가능한 에너지 개발이 시급하다. 본 연구는 제주 동부 해안에서 과도하게 번식하 는 구멍갈파래를 활용해 바이오 에탄올을 생산함으로써 지속 가능한 에너지원 확보와 환경 보호를 동시에 이루고자 하였다. 구멍갈파래의 효소적 당화 및 발효 과정을 최적화해 바이오 에탄올 수율 을 극대화하고자 하였으며, 전처리 방법과 공정 조건이 에탄올 전환에 미치는 영향을 평가하였다. HMF 흡착, 염기 전처리, 산 가수분해, 셀룰라아제 처리가 당화 및 발효 효율에 미치는 영향을 비교 분석하여 최적의 조건을 도출하였다. 당화 효율은 염기 전처리 후 셀룰라아제를 처리한 경우가 가 장 높았으며, 에탄올 전환 비율은 HMF를 흡착한 경우가 가장 높았다. 이와 더불어 염기 전처리가 에탄올 전환 속도에 긍정적인 영향을 주고 있음을 추가적으로 확인하였다. 본 연구는 구멍갈파래를 활용해 해양 환경 오염 문제를 해결하고, 동시에 바이오 에탄올을 생산함으로써 지속 가능한 에너 지원으로서의 가능성을 제시하며 제주도의 해양 환경 보호와 에너지 문제 해결에 기여할 수 있는 중요한 시사점을 제공한다. 주제어: 구멍갈파래, 셀룰로오스, 환원당, 바이오 에탄올
본 연구는 청각장애인과의 원활한 의사소통을 돕기 위해 수어 번역 프로그램 개발을 목표로 한다. COVID-19 팬데믹 기간 마스크 착용으로 비수지 신호인 표정이 가려져 의사소통에 어려움이 발생하 였다. 이에 착안하여 손동작 번역에 더해 비수지 신호도 인식하는 번역 시스템을 설계하였다. 연구 는 OpenCV, Mediapipe, Leap Motion Controller, Teachable Machine과 sklearn을 활용해 다섯 단계 로 진행되었다. 최종적으로 수어 번역 시스템이 손동작과 비수지 신호를 결합해 의사소통의 자연스 러움을 높일 가능성을 확인하였다. 주제어: 모션 캡처, 수어, 청각장애인, 의사소통, 머신러닝
제주도는 한라산으로 인해 해안지역의 특징과 산악지형의 특징을 갖는다. 이러한 특징들로 인해 제 주시와 서귀포시의 대기 오염 물질이 다르게 분포하는 양상을 갖는다. 따라서 이러한 특징을 가진 제주도의 대기 오염 물질 분포와 원인을 규명하기 위해 본 연구를 진행하였다. 이를 위해 해안지대 인 고산 지구대기감시소와 산악지역인 1100고지, 제주과학고등학교에서 습성 침적 방식을 이용해 얻은 시료를 Ion Chromatography를 통해 분석하여 각 오염 물질의 양을 정량적으로 측정하였다. 측 정한 오염 물질의 양을 SPSS에서 분석하여 각 관측 지점에서 채취한 대기 오염 물질의 주요 오염원 을 산출해냈다. 또한 시료 중 가장 전기음성도가 높은 시료 채취일의 공기 유입 경로를 HYSPLIT에 서 역궤적 분석을 통해 추출해냈다. SPSS 결과 고산 지역은 3년 동안 비슷한 오염원 양상을 보였으 며 1100고지의 결과값은 3년 동안 계속 변동되었다는 것을 알 수 있다. 이는 1100고지에서의 관측 을 주의 깊에 지켜볼 필요가 있다고 생각된다. 또한 제주과학고등학교에서는 작년 1100고지 결과와 비슷한 양상을 보였다. 역궤적 분석 결과 중국에서 유입된 일자가 많았고 한국을 거쳐 들어온 일자 도 존재하였다. 이는 SPSS 분석 결과에서 해양 기원과 이차반응물의 비율이 높았던 것에 대한 근거 가 된다. 주제어: 습성 침적, 대기 오염, IC(이온크로마토그래피), 제주도
양미역취(Solidago altissima L.)는 국화과에 속하는 외래식물로서 다른 식물의 생장을 방해하고 생태계 균형을 파괴해 2009년 생태계 교란종으로 지정되었다. 국화과 식물 중 일부 종이 항암 효과와 항산 화 효과를 가지고 있다고 널리 보고되어 있지만 양미역취의 항암 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 양미역취의 항암 효과와 항산화 효과를 확인하고자 한다. 각각의 식물 시료를 채취 및 동결 건조 후 열수 추출법과 에탄올 추출 이후 HCT 116 세포주와 HeLa cell 세포주를 5일간 계대배양 하였 고, MTT assay와 DPPH assay를 실행하였다. MTT assay의 경우 연구 과정상 오류 등으로 인해 항암 효과를 판단하지 못하였다. DPPH assay를 수행한 결과 항산화능이 있음이 확인되었다. 그러나 현재 상 용되는 항산화제의 항산화능보다 낮은 항산화능을 보였다. 본 연구를 통해 양미역취의 항산화능을 확인 하였으나, 그 활용 가능성을 탐색하기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 주제어: 양미역취, MTT assay, DPPH assay, 열수 추출법, 에탄올 추출법
본 연구는 커피박을 재활용하여 친환경 바이오 잉크를 개발함으로써 폐기물 문제를 해결하고자 시 작되었다. 커피박에서 추출한 지질을 유성 잉크의 원료로 활용하여 탄소 배출 감소와 자원 재활용 을 목표로 하였다. 연구는 n-Hexane과 Ethyl acetate를 이용해 지질을 추출하고, FT-IR 분석을 통해 성분을 비교했다. 그 결과, Ethyl acetate가 n-Hexane보다 다양한 성분을 효과적으로 추출했 으며, 최적 배합 비율로 제작된 잉크는 시판 잉크와 유사한 점도와 실용성을 보였다. 주제어: 커피박, 탄소중립, 착유, 바이오 잉크
본 연구는 제주도 해안가로 유입되는 해양쓰레기의 심각성을 파악하고, 해류와 바람이 쓰레기 이 동 경로에 미치는 영향을 분석하여 해양 환경 오염의 경로를 파악하는 것에 목적이 있다. 제주 동 부에서 직접 수집한 해양쓰레기를 분류하고, 수조 실험을 통해 부유 정도에 따라 해류와 바람이 쓰 레기의 이동에 미치는 영향을 조사하였다. 실험 결과, 부유물이 가라앉을수록 해류의 영향을 크게 받아 이동속도가 감소하는 경향이 확인되었으나, 이론값과의 오차가 발생하였다. 추후 연구에서는 제주도 전역에서 쓰레기를 수집하고 전향력과 같이 실제 바다에서 관찰되는 현상들을 고려해 오차 를 줄임으로써, 실험 데이터를 기반으로 쓰레기의 이동 경로를 역추적해 보고자 한다. 주제어: 해양쓰레기, 해류, 바람, 이동 경로
Stick-Slip 현상은 일상생활에서 쉽게 관찰할 수 있는 마찰 운동 현상이다. 이 현상이 대표적인 예 인 와이퍼에서는 와이퍼의 마모 등에 의해 Stick-Slip이 발생하며 필연적으로 소음이 발생한다. 이 에 대한 소음을 해결하기 위해 여러 기업들이 해결책을 제시했지만 아직까지는 확실하게 해결되지 못하고 있다. 우리는 이 문제를 역학적 모델링을 통해 해결책을 제시한다. 와이퍼 운동은 마찰력 모 델과 수직력 모델로 구성된다. 마찰력 모델에 대해 이론적 모델을 마련하고 러닝머신을 활용하여 모델의 경향성을 파악하였고 실제 차량을 활용한 실험을 통해 와이퍼 운동의 경향성을 보고자하는 시도를 했다. 따라서 실험 데이터 분석 결과와 이론적 모델 해석을 합쳐 와이퍼 내 소음과 stick-slip의 관계 규명을 목표로 한다. 주제어: Stick-Slip, squeal noise, wiper, friction, normal force
이전 연구에서는 곡면에서 물체의 움직임 예측을 시도 하였으나, 해당 물체에 작용하는 힘을 규명 하지 못하여 예측에 실패하였다. 본 연구에서는 이전의 연구를 보완하여 곡면에서 작용하는 힘에 대해 논하고자 한다. 곡선과는 달리 곡면에서는 이동 경로를 알 수 없기 때문에 운동을 규명하는데 문제가 생긴다. 이 문제를 해결하기 위해 곡면에서의 물체의 운동을 시뮬레이션으로 제작하고자 한 다. 방정식이 x²+y²+z²=20² 인 곡면에서 쇠구슬의 움직임을 Tracker를 사용하여 물체의 움직임 을 (x, y) 좌표로 추적하고 단위 시간당 좌표를 푸리에 변환을 이용하여 시간에 대한 x, y 이동 경 로 함수로 변환한다. 이를 통해 시간에 대한 z 이동 경로 함수를 유도하고 각 경로 함수를 시간에 대미분한다. 이후, z(t)를 일대일 대응 함수로 변형해 해당 z 좌표에 해당하는 시간을 구한다. 각 시간 별 x, y, z 좌표를 얻고, 이를 통해 단위 벡터와 에너지 보존법칙으로 속도와 가속도를 계산하 여 총 힘 벡터를 구하고 중력을 제거해 좌표에서의 수직항력을 도출한다. 주제어: 수직항력, 에너지보존법칙, 곡면, 수치해석
기존 내비게이션 시스템은 2차원 평면상에서의 움직임을 전제로 설계되어 3차원 공간상에서 비행 하는 드론의 경로 탐색에 적절하지 못하고, 풍향, 풍속과 같은 환경적 변수를 충분히 경로 탐색에 반영하지 못하는 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 강화학습 알고리즘인 Deep Q-Network(DQN)를 적용하여 드론의 자율적 최적 경로 탐색 알고리즘을 구현하였다. 알고리 즘을 통해 무작위로 생성된 비행 금지 구역 및 장애물 배치, 풍속, 풍향 등의 다양한 비행 환경에서 비행 금지 구역 및 장애물을 회피하고 바람의 영향으로 인한 간섭을 최소화하면서 목표 지점까지 도달할 수 있는 가장 효율적인 경로를 얻어낼 수 있었다. 향후 연구에서는 해당 알고리즘을 직접 현실 공간에서 드론에 적용하여 해당 알고리즘의 추가적인 유효성 검증이 추가로 이루어져야 할 것 으로 보인다. 주제어: 드론, 자율 비행, 최적 비행경로, 강화학습, Deep Q-Network
본 연구는 제주 지역에서 발생하는 폐감귤박과 폐해조류(괭생이모자반, 구멍갈파래)를 원료로 한 바이오차의 다양한 표면개질 방법에 따른 공기정화율을 비교하였다. 산, 알칼리, 산화제, 금속으 로 개질한 바이오차가 미세먼지와 휘발성 유기화합물(VOCs) 제거에 미치는 영향을 분석한 결과, 괭생이모자반을 HCl로 개질한 바이오차가 비표면적이 크게 증가하여 높은 정화 성능을 보였다. 또한, 폐감귤박과 구멍갈파래 바이오차는 개질 방법에 따라 특정 오염 물질에 대한 흡착 효율이 개선되었다. 본 연구는 제주 폐기물 자원의 업사이클링을 통한 고부가가치 활용 가능성을 제시하 며, 친환경 공기정화 소재로서 바이오차의 실용적 잠재력을 확인하였다. 주제어: 폐감귤박, 폐해조류, 바이오차(Biochar), 표면개질, 공기정화
본 연구는 선박 내 자이로스테빌라이저의 배치가 선박의 안정성에 미치는 영향을 분석하기 위해 수행되었다. 조파장치와 IMU 센서를 활용하여 선박의 Roll 방향 기울기 데이터를 수집하고, 이를 Roll RAO(Response Amplitude Operator)로 변환하여 안정성을 평가하였다. 실험은 3가지 다른 진동수 (3.07 Hz, 2.25 Hz, 1.21 Hz)의 파도를 사용하고, 자이로스테빌라이저의 배치를 6가지 방식으로 변경 하며 진행하였다. 연구 결과, 자이로스테빌라이저의 위치와 개수가 선박의 Roll 안정성에 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히, 파도의 진동수가 높은 조건에서 자이로스테빌라이저를 최적의 위치에 배치했을 때 Roll RAO 값이 감소하여 안정성이 크게 향상되었다. 또한, 파도의 진동수에 따라 최적의 자이로스테빌라이저 배치가 각각 존재하며 해당 배치에서 RAO값이 유의미하게 감소함을 확인 하였다. 이 연구 결과는 다중 자이로스테빌라이저의 배치가 선박 안정성에 영향을 준다는 것을 시사 하며, 해양지원선(OSV)과 같은 선박의 극한 환경에서의 안정성 유지에 실질적인 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 주제어: 자이로스테빌라이저, 선박 안정성, Roll RAO(Response Amplitued Operator), 해양지원선(OSV)
현재 에너지 문제는 화석연료의 유한성과 온실가스 증가로 인한 지구 온난화로 인해 심각해지고 있다. 이를 해결하기 위해 수소와 산소를 이용한 지속 가능한 에너지 생산이 주목받고 있다. 수소 포집 방법 중에서도 물의 전기 분해를 통한 방법이 주목받고 있는 추세이다. 본 연구는 PEM(양이온 교환 막, 고분자 전해질막) 전기 분해의 효율 향상을 주 목적으로 하며, 직접 모델을 제작한 뒤 초 음파의 출력에 따른 전기 분해 효율 변화를 연구하였다. 전류 0.4A를 인가했을 때 전압 약 6V가 측 정되었고, 평균적으로 10분에 약 40mL의 수소가 생산되었다. 또한 초음파의 출력이 증가함에 따라 일정한 전류를 인가함에 따른 과전압이 감소하는 것이 관찰되었다. 이후 전압 값을 5.0V로 고정하 고 시간에 따른 전류 그래프의 적분값을 구하고 경향성을 확인하였으며, 300W 세기를 가졌을 때 모델의 효율이 급격히 상승하는 양상을 보였다. 주제어: 양이온 교환 막, PEM 수전해, 수소, 초음파