연도별 연구과제 21 페이지첫페이지로 이동

본 연구는 콘웨이의 생명 게임(Conway’s Life Game)에서 발생하는 다양한 패턴의 동적 변화와 그 관계를 분석하여 복잡한 시스템의 이해와 기하학적 구조에 대한 통찰을 얻고자 하였다. 특히, 변형된 공간인 토러스 및 클라인 병 구조에서의 패턴을 연구하여, 패턴 간의 상호작용과 주기성을 탐구하였다. 연구 과정에서 특정 초기 조건에서의 패턴이 어떻게 변화하는지, 그리고 주기가 존재하는지에 대한 가설을 세우고 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 결과적으로, 작은 크기의 격자에서 특정 패턴들이 일정한 주기를 가지며 수렴함을 발견하였고, 이러한 연구는 기하학 및 알고리즘 연구에 새로운 방향을 제시할 수 있음을 확인하였다. 향후 연구는 수학적 귀납법을 적용하여 보다 큰 크기의 패턴에 대한 연구를 확장하고, 생명 게임의 이항 연산을 정의하여 현대 대수학과 이산수학의 연관성을 탐구하는 것을 목표로 한다.

본 연구는 다각형 내부에서 브라운 운동을 하는 입자가 각 변에 도달할 확률의 비에 따른 입자의 운동의 시작점에 대해 탐구한다. 브라운 운동을 하는 입자가 다각형의 각 변에 도달할 확률이 모두 같은 경우의 등각 중심을 일반화하여 각 변에 도달할 확률이 서로 다른 경우의 브라운 운동의 시작점인 비등각 중심을 새로 정의한다. 슈바르츠-크리스토펠 변환과 디리클레 문제를 이용하여 비등각 중심의 존재성 및 유일성에 대해 탐구하고, 비등각 중심의 좌표를 구하는 공식을 유도한 다. 또한 브라운 운동에 대한 Python 시뮬레이션을 구현해 비등각 중심의 좌표에 대한 공식을 검증한다.

주제어: 브라운 운동, 등각 중심, 비등각 중심, 슈바르츠-크리스토펠 변환

픽의 정리는 유한한 단순 다각형의 내부 격자점과 경계 격자점의 개수를 통해 다각형의 넓이를 구하는 정리이다. 이는 직사각형 격자 위에 놓인 다각형의 넓이를 빠르게 구해내기에 적절하며 다양한 분야에서 유용하게 사용되고 있다. 본 논문에서는 이러한 픽의 정리를 다양한 격자 구조로 확장 하여 정삼각형 격자, 정육각형 격자 등에서도 적용 가능한 형태로 유도한다. 이를 통해 격자 구조가 넓이 계산에 미치는 영향을 탐구하고, 다양한 격자 구조에서의 픽의 정리 일반화 가능성과 수학적 의미를 명확히 하고자 한다.

주제어: 픽의 정리, 정다각형, 격자, 분할

이 연구의 목표는 유익균까지 모두 제거하는 기존 항생제를 대체할 수 있는 천연물질인 프로폴리 스를 이용해 항생제를 만들 수 있는가에 대한 고찰이다. 프로폴리스와 암피실린이 대장균과 유산 균에 각각 미치는 영향을 확인하여 두 항균 물질이 유해균과 유익균에 미치는 영향을 알아본다.
또한 의약품으로 프로폴리스를 복용할 때 위산을 만나는 경우를 고려하여 pH 2에서의 변성 여부를 확인한다. 이때 항균 효과 확인은 디스크 확산법을 활용하여 진행할 것이다. 이 연구로 부작용의 위험이 적고 안전한 천연 항생제의 필요 요소들을 알아볼 수 있을 것이라 기대한다.

주제어: 프로폴리스, 암피실린, 대장균, 유산균, pH

본 연구에서는 장내 미생물에 대한 인공감미료의 항균성을 평가하고, 인공감미료에 지속해서 노출된 장내 미생물이 항균성에 내성을 가지는지 확인하며, 내성 관련 후보 유전자를 탐색하고자 한다.
이를 위해 4종의 장내 미생물 E. coli, B. subtilis, L. plantarum, L. casei를 대상으로 아세설팜 칼륨(Ace-K)과 사카린(Saccharin)이 각각 포함된 액체 배지에서 16시간 배양한 후, 분광광도계로 흡광도(OD600)를 측정하여 생장 억제 효과를 비교하였다. 그 결과, 고농도의 Ace-K와 Saccharin 처리 시 L. plantarum은 76%, 82%, L. casei는 67%, 96%, E. coli는 90%, 95%의 생장 억제율을 보였으며, B. subtilis을 제외한 3종의 장내 미생물에서 뚜렷한 항균성을 확인하였다. 또한, 다양한 농도의 인공감미료를 첨가한 배지에서 각 미생물의 최소 억제 농도(MIC)를 측정하였으며, MIC 농도 조건에서 L. plantarum과 L. casei를 지속해서 계대 배양하여 내성 균주의 출현을 유도하였 다. 또한, 인공감미료 내성 L. casei 균주를 선별하여 내성 관련 후보 유전자들의 발현 변화를 분석 하였다. 이를 통해 인공감미료 항균성 내성 메커니즘에 관한 기초적인 탐구를 수행하고자 한다.

주제어: 장내 미생물, 인공감미료, 항균성, MIC, 내성 관련 유전자

본 연구는 유류로 인한 토양 오염 문제를 해결하기 위해, 유류 분해 세균을 분리하고 이를 활용한 생물학적 복원의 가능성을 제시하고자 하였다. 인근 저유소에서 유류 오염 토양을 채취하여 TPH(총 석유계 탄화수소)와 BTEX(벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌) 농도를 분석하였으며, 16S rRNA gene 영역에 대한 차세대염기서열 분석법을 통해 유류 오염 토양과 비오염 토양 내 존재하는 세균 군집 구성을 파악 하였다. 분석 결과, phylum수준에서 Pseudononadota의 비율이 높게 나타났으나, Class수준에서는 유류 오염 토양에서는 Alphaproteobacteria가 높게 나타났고, 비오염 토양에서는 Actinomycetes가 높은 비율을 차지하였다. 또한 유류 오염 토양 시료 중에서도 TPH 농도가 높은 시료에서 세균의 종다양성이 낮게 나타났다. 유류 오염이 식물 생장에 미치는 영향을 평가하기 위해 kerosene 농도를 다르게 설정하여 보리 종자를 파종한 결과, 농도가 증가할수록 발아율과 생장률이 감소하였다. 채취한 토양 시료에서 kerosene 함유 최소 배지를 이용해 총 70개의 세균 균주를 분리하고, 이들의 16S rRNA 유전자 서열을 분석하여 BLAST를 통해 6속 21종을 분자생물학적으로 동정하였다. 이들 중 5개 균주를 선정하여 유연 관계 확인을 위해 계통수를 작성한 결과, Bacillus paramycoides, Pseudomonas rhodesiae, Pseudomonas mangrovi, Stutzerimonas stutzeri와 각각 높은 상동성을 보였다. 이 중, B. paramycoides, P. rhodesiae, P.
mangrovi는 kerosene 함유 배지에서 높은 생장률을 보였으며, S. stutzeri는 생장이 미미했으나 독특한 침전물을 형성하였다. 마지막으로, B. paramycoides와 P. mangrovi의 kerosene 분해 효율을 비교한 결과, B. paramycoides가 유류를 효과적으로 분해할 수 있음을 확인하였다. 본 연구는 유류 오염 토양의 생물학적 복원 가능성을 제시하며, 유류 분해 세균 활용의 실질적 응용 가능성을 확인하였다.

주제어: 유류 오염 토양, 세균 군집 분석, 유류 분해 세균, NGS

이 연구는 외떡잎식물 중 사초과와 백합과의 공변세포 구조와 배열의 차이를 비교 관찰하고, 잎에서의 위치에 따른 외떡잎식물 공변세포의 밀도를 일조량과 관련하여 해석하는 것을 목적으로 한다. 외떡잎식물은 사초과인 보리, 귀리와 백합과인 맥문동, 독일붓꽃, 닭의장풀로 구분하였다. 공변 세포의 구조는 형광 현미경으로 명시야로 관찰하고, 분포는 형광현미경과 SEM을 혼용, 밀도는 SEM을 통해 검경하여 잎의 다양한 위치의 사진을 촬영하여 계산하였다. 사초과 식물은 아령형 공변세포, 백합과 식물은 콩팥형 공변세포를 가짐을 확인하였다. 사초과 식물과 백합과 식물의 공변세포 배열이 차이가 난다는 것을 확인하였고, 공변세포 밀도가 잎의 아랫면에서 더 높다는 것도 확인 하였다. 관찰한 식물 모두 잎의 가운데 부분에 가장 많은 공변세포가 분포함을 확인했다.

주제어: 공변세포, 외떡잎식물, 구조, 배열, 밀도

농업에서 작물 재배 시 해충 및 질병 방제를 위해 농약을 사용하는 것은 피할 수 없는 일이 되었 다. 하지만 농약의 과도한 사용은 토양 및 수질 오염을 야기하고, 장기적으로는 인간 건강에도 부정 적인 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 애기장대의 진동 자극에 의한 살리실산 면역 작용 경로 활성화 확인 후 형질전환을 통해 유전자 과발현을 유도하여 식물체의 질병 저항 기작을 강화하고자 하였다. HSPRO2는 식물 질병 저항성 유전자이자 진동 자극에 의해 발현됨이 선행연구에서 확인된 유전자이다. 살리실산 면역 작용경로에 위치한 WRKYs이 HSPRO2 유전자와 함께 진동자극과 살리 실산 처리에 의해 그 발현이 증가하는지 qRT-PCR을 통해 확인하였다. HSPRO2 유전자는 JJ461벡 터에 삽입 후 대장균(DH5α)에 도입하여 클로닝하였으며, 추후 실험을 통해 GV3101 Agrobacterium tumefaciens를 이용하여 과발현 식물체를 제작할 예정이다. 그리고 과발현 식물 체에서 진동자극에 의한 HSPRO2 유전자의 과발현을 확인하고자 한다. 이때 형질전환된 실험군의 HSPRO2 발현량이 대조군의 발현량과 비교해 유의미하게 증진된다면, 친환경적인 방법을 통해 애기장대를 비롯하여 타 식물의 면역작용을 향상시킬 수 있을 것이다.

주제어: 애기장대(Arabidopsis thaliana), 진동 자극, 면역기작, 살리실산, 형질전환

최근 기후 변화로 인해 농작물 재배 환경에 스트레스가 증가함에 따라, 효율적인 작물 재배 및 외부 스트레스 저항성이 중요한 과제로 대두되고 있다. 본 연구는 애기장대(Arabidopsis thaliana)에 OHL(QS 과정에서 분비되는 신호 전달 물질인 AHL의 일종)과 PGPR(식물생육촉진근권세균)을 처리 하여 건조 스트레스 저항성을 높이고 생장을 촉진할 수 있는지를 평가하고자 하였다. 실험군과 대조군을 설정한 뒤, 각각의 군에 OHL과 PGPR을 처리하여 생장 정도와 건조 스트레스 저항성 유전 자(RD29A, RD29B, RAB18)의 발현량을 비교하였다. RNA 추출, cDNA 합성, qPCR 및 전기영동을 통해 유전자 발현 변화를 분석하였다. 연구 결과로는 애기장대의 줄기 길이에 있어서는 처리하지 않은 대조군, OHL만 처리한 실험군, OHL과 PGPR 모두 처리한 실험군에 비해 PGPR만 처리한 실험군에서 줄기 길이가 길게 나타났다. PGPR과 OHL은 모두 건조 스트레스 저항성 유전자의 발현량을 높이는 데 기여하며, 그 정도는 OHL이 PGPR에 비해 조금 더 컸다. 본 연구는 OHL과 PGPR의 조합이 식물의 생장 및 건조 스트레스 저항성에 긍정적인 영향을 미칠 가능성을 시사하고 있으며, 추후 실험에서는 더 명확한 건조 스트레스 조건을 설정할 필요가 있다. 이를 농업에 적용할 경우, 다양한 환경 스트레스에 저항성이 높은 농작물을 개발하는 데 기여할 것을 기대한다.

주제어: PGPR, OHL, 애기장대, 생장 촉진, 건조 스트레스 저항성

중금속에 의한 토양오염 문제가 대두되며 이에 대한 지속가능한 해결책인 식물을 통한 토양정화 또한 주목받았다. 그러나 스트레스 저항성 강화의 측면에서의 연구만 주로 선행되었고 변인에 따른 유전자적 관점에서의 중금속 흡수에 대한 연구는 거의 이루어진 바 없다. 본 연구는 생장 단계 및중금속의 처리 농도에 따른 관련 유전자의 발현을 확인하고자 했다. 애기장대 유체와 성체에 대하여 카드뮴 용액을 처리한 후 qPCR 상대 정량법을 통해 사전에 선정한 유전자들에 대한 발현량을 분석했다. 그 결과 MT2a, NRAMP3의 유전자 발현량이 유의미하게 증가함을 확인하여 Cd의 흡수에 관여함을 도출했으며 성체에서도 해당 유전자에 대하여 유체와 유사한 양상의 발현이 이루어진 다는 결론을 내렸다. 향후 다회의 실험을 통하여 각 유전자에 생장단계 및 중금속 농도에 따른 유전자 발현을 확인하여 식물의 중금속 흡수 메커니즘에 대한 보다 깊은 이해가 가능할 것으로 보인 다. 이를 통해 스트레스 저항성 증대와 토양 정화의 효과 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

주제어: 애기장대, 중금속, 토양정화, 유전자

현재 4차 산업 혁명 시대의 정보 통신 분야에서 가장 중요한 것은 정보의 손실과 오류 없이 올바른 정보를 전달하는 것이다. 본 연구는 이를 목표로 삼았다. 실험 I에서는 4가지의 변인을 설정하고 조정해가며 반사계수와의 관계를 파악하였고, 실험 II에서는 실험 I의 결과를 바탕으로 최소 신호 반사 회로를 설계하였다. 마지막으로 실험 III에는 각각의 전송선에 대한 가장 효율적인 피드백 회로 프로그램을 구성하였고, 실험 IV에서는 전송선을 실제로 제작해 연구를 진행하였다. 최종적으로 실생활에 적용하기 위한 토의를 진행하였다.

본 연구는 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 통해 회전하지 않는 공 주변의 유체 흐름과 공의 움직 임을 분석하는 것을 목적으로 한다. Ansys 소프트웨어의 CFD, Rigid Dynamics, Transient Structural Analysis 모듈을 활용하여 공의 운동을 다양한 조건에서 시뮬레이션하였고, 특히 레이놀즈 수에 따른 카르만 와류의 형태 변화를 관찰하였다. 연구 결과, 레이놀즈 수가 증가할수록 와류 구조가 더욱 규칙적이고 뚜렷해지는 경향을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 무회전 공이 예측하기 어려운 불규칙한 궤적을 그리는 원인을 설명하는 데 기여한다.

주제어: Ansys, 카르만 와류, CFD, 레이놀즈 수