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망막 이상으로 인한 시각 장애는 직접적인 치료가 어렵기 때문에 인공 시각 기술의 필요성이 대두 되고 있다. 그러나 현재의 인공 시각 기술은 높은 비용과 낮은 품질 등의 제약이 있다. 본 연구에 서는 Python 코드를 활용하여 망막 신경절 세포의 spike timing 데이터를 분석하고, 상호 정보량 (Mutual information)을 계산하였다. 결과적으로 spot 자극과 image 자극은 비슷한 정보량을 가지며, 동일한 자극을 여러 번 제공했을 때에도 일정한 정보량을 나타냈다. 앞으로 다양한 실험 데이 터를 본 연구의 코드에 대입하여 비교한다면 각각의 시각 자극에 대한 정보량과 세포의 반응 차이를 이해할 수 있을 것이며 이를 바탕으로 인공 시각의 품질을 향상시킬 수 있을 것이다. 이 연구는 인공 시각 연구 분야에서 혁신적인 가이드라인을 제시할 것으로 기대되며, 망막 신경절 세포와 유사한 정보량을 전기 신호로 모방하는 기술의 발전은 시각 장애를 가진 개인들에게 혁신적인 시각 보조 도구를 제공하는데 기여할 것이다.

주제어: 인공 시각 기술, MEA, 상호 정보량, 계산 신경 과학

대체육은 환경 문제 및 동물 복지의 관심이 증가하면서 그 수요가 점점 늘어나고 있다. 대체육은 질감, 맛, 영양소 면에서 실제 육류와 유사해지고 있으며, 그 맛을 구현하는 데에는 Heme이 필수 적이다. 현재 Heme은 미생물 유전자 변형 및 해조류 추출을 통해 많이 얻어지고 있다. 지금까지 대체육 산업에서의 heme 추출에 사용되는 해조류는 미역과 다시마였고, 이에 대해 추가적으로 유의미한 양의 Heme을 추출할 수 있는 생물을 찾는다면 대체육 산업이 더욱 확대되어 사육에 사용되는 토지가 줄어들어 환경, 동물 윤리 등의 문제에 큰 도움을 줄 수 있을 것이다. 또한 그 생물이 현재 수요가 없어 낭비되고 있는 자원이라면 더 긍정적인 영향을 줄 것이라고 생각했다. 따라서 본 연구에서는 Heme의 추출 효율이 높은 해조류와 식물을 모색해 대체육 산업의 효율을 증대시키고자 한다.

주제어: heme, 해조류, 대체육, 식물, 헴 추출

정팔면체, 정이십면체, 이십십이면체, 삼각기둥, 육각기둥, 깎은 정육면체 구조의 다양한 텐세그리 티를 제작하였고, 그 중 고무줄, 다이니마 실, 털실로 제작 정팔면체와 이십면체 텐세그리티를 가지고 압축강도 실험을 진행하였다. 텐세그리티를 제작할 때 사용한 고무줄, 다이니마 실, 털실의 인장 강도와 텐세그리티의 압축강도와 어떤 연관이 있는지를 분석하였다. 본래 실은 인장력을 견디는 용도로 사용되지만, 텐세그리티 구조를 통해 압축력을 견디는 힘으로 바꿀 수 있음을 알게 되었다. 정팔면체는 보다 큰 압축력을 견딜 수 있고, 정이십면체는 압축력에 유연한 반응을 보이는 특징이 있음을 알게 되었다.

주제어: 텐세그리티, 안정구조, 인장력, 압축 강도

본 연구는 재난 현장에 투입되는 구조로봇의 구동방식에 따른 안정성을 비교했다. 기본 로봇 틀을 만들고 구동방식을 교체해가며 실제 재난 현장과 유사하게 꾸며진 환경에서 안정성을 비교하는 실험을 진행하였다. 실험은 체크리스트를 만들어 점수를 매기는 방식으로 진행하였고, 안정적인 구동 방식의 특징을 알아보았다.
각 구동계에 대해 평지, 장애물 코스, 8자 코스, 경사면을 이용해 각 코스의 통과시간, 최대등반 각, 비틀림, 견인력, 최대적재하중, 가속력, 제동력, 회전반경, 에너지 효율, 내구도를 측정하였으며각 부분에 대해 가장 우수한 성능을 보인 구동계를 분석하였다.
바퀴형과 메카넘휠형 로봇은 제동력, 견인력은 좋지만 장애물 탈출 능력은 다소 떨어진다는 점에서 비슷한 양상을 띄었지만 메카넘휠형의 성능이 바퀴형보다 대체로 더 우수했다. 캐터필러형은 최대적재량과 내구성, 장애물 탈출 능력은 모두 우수했지만 나머지 부분은 모두 부족했다. 이러한 특성을 고려하여 전기사고, 화재사고, 원전사고 등의 비교적 장애물이 없고 평지위주로 된 재난현장에 서는 메카넘휠형 재난로봇이 유리하고 지진, 해일, 산사태 등의 재난현장은 건물붕괴나 물건파손으로 인해 장애물이 발생하므로 캐터필러형 재난로봇이 유리하다는 결론을 얻을 수 있었다.

주제어: 재난로봇, 재난구조, 로봇공학, 구동방식, 안정성

Aflatoxin은 곰팡이의 2차 대사 산물로 1급 발암물질이다. Aflatoxin은 일반적인 조리 온도에서는 제거되지 않으므로 이를 없애기 위해서는 약 300°C 이상의 온도에서 가열해야 한다. 그 외 Aflatoxin을 없애는 여러 물리, 화학적 방법은 효과적이지만 식품 자체에 영향을 미친다는 단점이 존재한다. 하지만 유용 미생물인 젖산균을 이용하여 Aflatoxin을 흡착하는 방법은 그러한 단점이 없다. 특히 Aflatoxin이 미생물의 Peptidoglycan 층에 결합할 수 있다는 선행 연구를 기초로 서로 다른 종류의 Peptidoglycan 층을 가진 그람음성균과 그람양성균, Peptidoglycan, 3종의 효소를 처리한 균주, 세포벽 추출물의 Aflatoxin 흡착 성능을 ELISA법을 통해 측정하였다. 실험에서 측정된 결과를 토대로 Aflatoxin 흡착 능력은 살아있는 균주, Peptidoglycan, 세포벽 추출물, 3종의 효소 처리군 순으로 효과적임을 알 수 있다. 또한 그람음성균에 Lipase를 처리하면 지질 성분으로 구성된 세포막 성분이 분해되어 흡착 능력이 올라간다. 마지막으로 α-Amylase를 처리하여 Peptidoglycan 을 단당류로 분해하였을 때 더 높은 Aflatoxin 흡착 능력을 가질 수 있음을 확인하였다.

주제어: Lactobacillus, Aflatoxin binding, ELSIA, Peptidoglycan

현대 사회에서 플라스틱은 우리 생활에서 꼭 필요한 물질이지만, 플라스틱 폐기물은 미세플라스틱을 생성하며 자연 분해가 오랜 걸리기 때문에 심각한 환경 문제를 일으킨다. 이 연구는 다양한 종류의 플라스틱을 효과적으로 분해할 수 있는 미생물을 찾는 것을 목표로 한다. PP, PE, PET에 대해 분해성을 가지는 Bacillus sp.와 Rhodococcus ruber, Pseudomonas sp. 세 종류의 미생물의 플라스틱 분해능을 비교하여 플라스틱 혼합물 분해에 가장 적합한 미생물 균주를 알아내었다. 이를 위해 한달 간 일주일 간격을 두고 주사전자현미경으로 플라스틱 표면의 변화를 관찰했다. 본 실험 에서는 플라스틱 혼합물을 분해할 때 Bacillus sp.가 가장 효과적인 미생물인 것으로 확인되었다.

주제어: 플라스틱, 환경문제, 미생물, 생분해, 분해성

본 연구에서는 쌍떡잎식물(뚱딴지, 강낭콩)에게 물리적인 자극을 주었을 때 잎의 소듐 이온 농도 변화, 칼슘 이온 농도 변화, 포도당 농도 변화를 측정, 분석하였다. 물리적인 자극은 모터에 프로펠 러를 달아 자극을 주었고, 자극을 주는 시간을 0분(대조군), 5분, 10분, 15분으로 다르게 하였다. 그결과, 소듐 이온은 일정한 변화를 관측하지 못하였고, 칼슘 이온은 5분까지 농도가 증가하다가 15분에 농도가 감소하였다. 또한 포도당 농도는 5분까지 증가하다가 다시 감소하는 형태를 보였다.

주제어: 식물의 자극과 반응 체계, 물리적 자극, 포도당 농도, 소듐 이온, 칼슘 이온

본 연구는 모노테르펜 혼합물의 대장균에 대한 항균효과 디스크 확산법으로 비교하고자 한다.
천연 항균제의 개발은 가습기살균제 사건과 같은 화학재해로 인해 필수적으로 이루어져야 한다.
테르펜은 신체적 및 정신적 효능이 뛰어나며, 식물에서 단시간 많은 양을 생성할 수 있어 천연항 균제로 적합하다. 용액들의 농도와 혼합 여부에 따른 대장균에 대한 항균 효과를 비교하기 위해 테르펜 20% 희석 용액 및 혼합 용액을 총 16가지 제조한 후 12시간, 24시간이 지난 상태에서 생장 저해 구역의 지름을 측정하여 항균 효과를 비교한다. 생장저해구역의 지름은 알파-테르피네올, L-멘톨, 리날룰, 리모넨, 제라니올 순서로 컸으며 리모넨, 제라니올은 항균 활성이 거의 보이지 않았다. 알파-테르피네올은 혼합 시 항균활성이 감소한 것에 비해 L-맨톨은 모두 증가하였다. 조합중 L-멘톨과 R-리모넨 혼합 조합이 가장 지름이 컸으나, 단일 알파-테르피네올 실험군보다는 지름이 작았다.

주제어: 유기용매추출, 테르펜계열 혼합물, 디스크 확산법, 대장균, 항균감수성

유체에서는 전자기파의 굴절과 감쇠가 필연적으로 일어난다. 바다의 경우에는 수심별로 바닷물의 밀도 등이 다르기 때문에 빛의 경로를 예측하기 어려워진다. 바닷속에서 빛의 경로를 예측하고 해저 탐사 모델을 만드려는 목적을 갖고 유체에서의 전자기파 이동과 수학적 모델링이라는 연구를 시작하였다. 밀도차에 의해 글리세린과 물에서 층의 분리가 일어나기 때문에 글리세린을 실험에 사용 하기로 결정했다. 먼저 물과 글리세린의 다양한 혼합 용액의 밀도와 굴절률을 측정했다. 또, 이런 용액들에서 빛의 감쇠율을 측정했다. 파이썬을 이용해 전자기파의 경로 예측 프로그램까지 만들었다. 이를 통해 밀도나 농도가 변하는 유체의 밀도와 농도 분포를 지속적으로 알 수 있다. 결론적으로 해저 탐사 잠수함 등에서 전자기파를 쏘았을 때 지상에서 측정한 빛의 경로와 세기를 이용해 잠수함의 위치를 알아내는 최종 목적에 근접했고, 머지않아 가능해질 것으로 예상된다.

주제어: 굴절, 연속적 농도 분포, 농도별 굴절률, 전자기파,

stick-slip 현상에 의해 접촉면 사이에서 발생하는 마찰 소음을 분석하기 위해서 설정한 조작변인은 무게, 사포 방수, 표면적, 물체를 끄는 속도이다. 나무도막과 사포를 이용하여 실험모델을 설정하고 이를 모터를 이용하여 끌었는데, 변인을 바꾸어가며 자료를 수집했다. 실험한 결과, 사포 방수가 많을수록 마찰력이 크고 stick-slip 현상의 주기는 감소한다. 무게와 표면적이 커질수록 stick-slip 현상의 주기와 소리크기(dB)는 감소한다. 모터속도가 증가할수록 마찰력은 감소하고 stick-slip 현상이 일어나는 시간과 소리 크기(dB)이 증가한다. 이를 통해 stick-slip 현상에 관련된 요인과 미시적 관점에서 굴곡과 분자간 결합과 힘을 이용하여 해석하였다.

주제어: stick-slip, 마찰력, 소음 분석, 고속 푸리에 변환(FFT)

황색망사점균의 최단거리 파악 성질을 이용하여, 기숙사 모델링과 세계 항구 도시를 이은 구조에서 최단 경로를 파악함 및 경로상의 효율 증가를 연구하고자 하였다. 이를 위해 기숙사 3차원 모델링, 전 세계 항구 도시의 위치 파악 및 모델링, 황색망사점균의 배양을 진행하고, 파이썬을 이용하여 최단경로 찾기 알고리즘을 프로그래밍하였다. 팅커캐드를 이용하여 모델링을 진행하였으며, 키친타올을 배지로 사용하여 점균을 배양했다. 터틀 알고리즘을 이용하여 프로그램과 함수를 찾으려는 노력을 하였다. 황색망사점균의 배양 과정에서의 변인 통제와 3차원 상으로의 번식 경로 데이터 분석의 어려움으로 연구 기간 내에 유의미한 결론은 도출하지 못하였다. 우선적으로 황색망사점균의 배양 조건을 고려하여 연구 과정의 문제점을 보완하여 추가적인 연구를 할 필요가 있다.

주제어: 황색망사점균, 모델링, 프로그래밍, 최단경로

최근 NEO에 대한 관심이 많아지면서 많은 인공위성이 NEO 관측을 위해 발사되고 있다. 본 연구에 서는 이러한 인공위성의 궤도와 시야 방향을 최적화하였다. 감지할 수 있는 거리 함수를 시간에 따라 NEO와 지구의 궤도를 시뮬레이션하여 최초로 NEO가 감지되는 이각과 황위를 구하였다. 이 과정을 NEO에 대해 반복하여 NEO가 감지되는 확률 분포를 그리고, 확률이 최대가 되는 방향을 구하 였다. 인공위성의 궤도를 최적화하기 위해 태양동기궤도, 지구에 의해 태양빛이 가려지는 시간, 지구에 의해 시야가 가려지는 시간을 고려하였다. 장반경에 대해 나머지 요소를 최적화하고 가려지는 최소 시간 비율을 장반경에 대해 그래프를 그려 최적화된 장반경을 구할 수 있었다. 최적화된 시야와 궤도 요소로 인한 이점을 NEOSSat과 비교하였다.

주제어: 근지구천체(NEO), 고이심률 궤도, 궤도 최적화, 망원경 각도 최적화, 태양동기궤도