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원통 모양의 실린더형 용기가 수평방향으로 흔들릴 때 용기 내부의 액체에서 발생할 수 있는 공진및 정상파 파동을 이해하고 어떤 변인들이 이러한 현상들과 연관이 되어 있는지 탐구를 통해 확인한 다. 지면과 나란한 방향으로 규칙적으로 진동하는 진동 테이블을 제작하고, 이를 활용하여 액체가 든실린더 용기가 수평방향으로 진동이 발생할 때 용기 내부의 액체에서 발생하는 파동들의 진폭, 간섭 현상 등이 테이블의 진동수, 용기의 크기, 액체의 높이, 액체의 종류 등에 따른 변인들과 어떤 연관성이 있는지 탐구하고자 한다. 이를 통해 파동의 공진 및 정상파 현상을 직접 관찰 및 이해할 수 있으 며, 만약 실험을 통해 특정 변인과 연관성이 확인된다면 이를 활용하여 용기의 공진 및 슬로싱 현상을 줄이는 장치나 방법 등을 개발하여 일상에서 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 주제어: 공진, 정상파, 파동
본 연구의 목적은 snail ball 현상의 원리를 확인하고 snail ball 효과를 최대로 하기 위한 조건을 찾는 것이다. 본 연구는 같은 유체를 용기에 넣는 양에 따라 달라지는 snail ball 현상을 연구하였다. 경사면에서 굴려 시간을 측정하고 용기 윗면 중심의 x축-시간 그래프를 분석하였다. Snail ball을 경사면에 굴렸을 때, 속도-시간 그래프에서 주기가 나타났다. 유체의 질량을 달리했을 때 속도 -시간 그래프의 개형은 바뀌지 않았지만, 주기는 달라졌다. 그래프를 통해 용기는 정지하거나 느려진 뒤, 다시 구르는 운동을 일정한 주기를 가지고 한다는 것을 알 수 있었다. Snail ball의 굴림 운동 초기에는 특이하게 이동하는 것을 볼 수 있었다. 유체 벽면에 꿀이 발려지지 않아 꿀이 발려진 상황보다 더 느리게 꿀이 벽을 타고 흘러내렸기 때문이다. 꿀이 벽면에 다 발려진 후부터는 주기가 짧아졌다. 본 연구결과를 바탕으로 snail ball 효과를 최대로 할 수 있는 상황을 설계하여 건설 현장에서 활용하면 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 주제어: 토크, 유체가 차지하는 비율, 마찰력, 질량중심, 점성
본 연구는 동결 건조한 녹조 분말을 이용한 친환경 단열재의 제작에 관한 연구이다. 수질에 큰악영향을 끼치는 녹조 현상을 해결하는 것은 매우 중요하며, 이를 해결하는데 기여하기 위하여 녹조 현상을 일으키는 조류를 이용하여 유의미한 단열 성능을 가진 단열재 제작에 관하여 연구하는 본 연구를 수행하고자 하였다. 녹조의 주원인에 해당하는 조류를 배양한 이후 그 형태를 관찰하기 위하여 광학현미경을 이용하였으며, 이후 동결건조한 녹조 분말을 광학현미경, 전자현미경(SEM)을 활용하여 관찰하였다. 이후 퍼티에 동결건조한 녹조 분말을 혼합하여 제작한 단열재와 녹조 분말을 혼합하지 않은 단열재의 시간에 따른 온도를 비교하여, 녹조의 단열 성능을 확인하고자 한다. 이에, 본 연구를 통하여 녹조를 이용한 단열재가 실제로 사용 가능하고 의미 있는 수준의 단열 성능을 가졌는지를 확인하고, 이를 통하여 수질 환경 개선의 가능성이 큰 녹조의 단열재 사용 가능 여부를 확인한다. 주제어: 녹조, 단열, 단열재, 동결건조, 적정기술
본 연구를 통해 방사형 육각형을 정의하고 방사형 육각형이 될 수 있는 조건을 기하학적으로 해석 했고 이를 구할 수 있었다. 방사형 육각형의 방사중심을 찾을 수 있는 방법을 외접원을 이용하여 제시하였으며, 육각형의 여섯 꼭짓점 중 서로 이웃하지 않은 세 점을 꼭짓점으로 하는 두 삼각형에 대해서도 방사중심의 개념을 적용하여 성질을 밝혔다. 또한, 방사중심을 갖는 육각형에서 한 대각선이 육각형의 방사중심에 의해 이등분될 때의 최대 넓이를 고등학교 수준 이내의 절대부등식과 최소/최댓 값을 구하는 정리를 활용하여 보였다. 그리고, 방사중심을 한 꼭짓점으로 하는 여러 삼각형의 외심 사이의 관계를 합동을 이용하여 증명하였다. 방사형 육각형 중 방사 대칭 육각형에서 성립하는 여러 정리들을 회전과 합동을 이용하여 보이기도 하였다. 주제어: 방사형 육각형, 방사중심, 방사 대칭 육각형
본 연구는 삼각형에서 정의되는 Macbeath inconic과 Orthic inconic의 사각형으로의 확장에 관한 연구이 다. 기존 Macbeath inconic과 Orthic inconic을 사각형으로 확장하면서 그 정의와 확장된 사각형의 Macbeath inconic과 Orthic inconic이 가지는 성질에 대해 탐구하였다. 이러한 연구를 통해서 우리는 사각형의 Macbeath inconic에 대해 확장된 정의를 포함하여, 존재할 사각형의 조건과 장축, 단축 길이, 넓이, 변의 분할비 등 다양한 성질을 찾을 수 있었다. 또한 Orthic inconic에 대해서도 사각형에서 확장된 정의와 존재 조건, 그리고 넓이비와 분할비 등의 여러 성질을 찾을 수 있었다. 이러한 연구는 삼각형에서 정의되는 특수한 타원의 확장이 어떻게 일어나는지 알아보는데 기여할 것이다. 주제어: Macbeath inconic, Orthic inconic, 초점, 사각형
본 연구에서는 기존에 내접원과 방접원을 바탕으로 정의된 Mandart Inellipse를 내접 타원과 방접 타원을 바탕으로 확장하여 삼각형 및 사각형의 Expansion Mandart Inellipse에 대해 탐구하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 내접원과 방접원을 각각 내접 타원과 방접 타원으로 확장해 삼각형의 Expansion Mandart Inellipse를 정의하였으며 삼각형의 임의의 내접 타원에 대한 Expansion Mandart Inellipse의 존재성과 유일성을 증명하였다. 둘째, 내접 타원의 분할비에 따른 삼각형의 Expansion Mandart Inellipse의 넓이를 도출하였다. 셋째, 삼각형의 내접 타원과 Expansion Mandart Inellipse의 교점을 세 꼭짓점으로 하는 삼각형과 중점 삼각형의 닮음 관계를 발견하고 교점 중 하나가 닮음의 중심이 됨을 증명하였다. 넷째, 삼각형의 Expansion Mandart Inellipse의 분할비에 관련된 성질을 사각형으로 확장하여 사각형의 Expansion Mandart Inellipse를 정의하였으며, Expansion Mandart Inellipse가 존재하는 사각형의 조건에 대해 발견하였다. 다섯째, 사각형의 내접 타원과 Epansion Mandart Inellipse 가 존재하는 사각형의 조건에 대해 탐구하였다. 본 연구에서는 기존의 수학적 개념을 확장한 개념을 정의하고 그 성질에 대해 탐구하였다. 따라서 본 연구는 수학적 개념을 더 넓은 범위로 확장함으로써 수학의 발전에 큰 공헌을 할 것이라 기대한다. 주제어: Expansion Mandart Inellipse, 내접 타원, 방접 타원, 닮음 중심, 확장
본 연구는 다각형의 각 꼭짓점에 임의의 수를 배치한 다음 가장 큰 수를 일정한 비율에 따라 이웃한 꼭짓점 으로 분배하는 것을 ‘시행’으로 정의할 때 그 ‘시행’을 무한히 반복하여 최종적으로 수렴하는 도형의 모습에 대한 연구이다. 주제어: 수의 분배, 수열, 행렬, 수렴값, 일반화
본 연구는 구슬이 굴러가는 길을 직접 이어나가는 블록 장난감인 CUBORO를 어떻게 하면 더 재미있게 즐길 수 있을까 하는 의문에서 시작하였다. 주어진 조건 하에서 구슬이 나무 블록으로 이루어진 경로 위에 더 오래 있게 하는 경로를 만들기 위해, 블록 배열과 구슬의 초기 속도가 주어졌을 때 구슬이 경로 위에 머무는 시간을 계산하는 프로그램을 만들고자 한다. PASCO 포토게이트를 이용해 각 블록의 종류에 따른 함수를 구한 다음에, 재귀함수를 사용하여 주어진 CUBORO 블록 배열에서 구슬이 얼마나 오래 경로 위에 머무는지 계산하는 프로그램을 제작한다. 더 나아가 그리디 알고리즘 혹은 브루트포스 알고리즘을 사용해 일정 조건(ex. 블록 배열의 높이가 일정, 사용하는 블록의 개수가 일정) 하에서 구슬이 경로에 가장 오래 머물게 되는 블록의 배열을 구하는 프로그램 또한 만들 수 있을 것이다. 주제어: CUBORO, 합성함수, 최적화
본 연구는 2차원 노노그램을 3차원 공간으로 공간으로 확장시킨 3차원 노노그램의 성질을 탐수함을 목적으로 한다. 노노그램이란 퍼즐의 한 종류로 격자판과 단서가 주어지는데, 단서를 보고 격자판의 칸의 색칠 여부를 알아내어야 한다. 기본적인 노노그램은 2차원 평면에서 진행되는데, 본 연구의 주제인 3차원 노노그램은 2차원 노노그램을 쌓아 마치 큰 정육면체 픽셀로 이루어진 입체도형의 형상을 띤다. 본 연구에서는 첫째, 2차원 노노그램을 확장한 3차원 노노그램과 최적화를 정의했다. 둘째, 2차원 노노 그램의 다양한 성질에 대해 탐구하였다. 셋째, 알아본 2차원 성질을 바탕으로 3차원 노노그램의 다양한 성질들을 수학적으로 분석하였다. 마지막으로, 모든 힌트가 1로 주어진 특별한 케이스에 대해 연구하며 라틴스퀘어와의 연관성에 대해 알아보았다. 주제어: 노노그램, 3차원, 라틴스퀘어
물꽃현상은 녹조현상을 일컫는 말로, 물꽃현상이 발생한 곳의 수중 생태계 환경에 피해를 준다. 녹조를 효율적으로 제거할 수 있는 장치는 다양하게 개발되어있지만, 대부분 강, 하천 등 대규모 수중 환경 개선을 위해 사용하고 있어 소규모 연못의 녹조를 제거할 때 이 장치를 그대로 사용하기 어렵 다. 연못에 발생한 녹조를 제거하기 위해서 수온을 낮추는 노력이 필요한데, 수면에 산란율을 높이면 태양에너지의 투과량이 감소하여 수온이 낮아질 수 있다. 따라서 수면에 잔물결을 일으켜 산란율을 높이는 장치를 고안하게 되었다. 과학상자와 3D 모델링 출력물을 이용하였으며, 물레방아를 활용 하여 잔물결을 발생하도록 하였다. 잔물결 발생을 통한 물꽃현상 방지 효과와 부유물 제거 효과를 통해 깨끗한 수중 환경 조성에 기여할 수 있다. 주제어: 지구온난화, 녹조, 물레방아, 물결
인공지능 스피커를 만들기 위해서는 기본적인 툴이 필요하다. 자연어 처리 과정을 수행할 수 있는 트랜스포머를 완전히 새로 만들수는 없기에 CloudSpeech를 이용한다. 또한, CloudSpeech로 파일을 받은 뒤, 리눅스로 코딩을 하기 위해 라즈베리파이를 이용하게 된다. 라즈베리파이는 교육 목적으로 제작된 싱글 보드 컴퓨터로, 기본적으로 AIY Speaker Kit 내에 포함되어 있는 것을 사용하여 연구를 진행한다. 리눅스는 강력한 보안을 자랑하는데, 연구 과정에서는 이를 인증하기 위해 Secure Power Shell에서 공통으로 지정한 비밀번호를 입력하여 리눅스를 사용하게 된다. 주제어: 토큰화, 트랜스포머, 자연어, 리눅스, 라즈베리파이
본 연구에서는 기계식 기어에서 마찰에 의한 에너지 손실과 마모, 소음 등 문제점을 해결할 수있는 마그네틱 기어(Magnetic Gear)에 관해 연구했다. 특히 토크 밀도가 높은 동축 자력 기어 (Coaxial Magnetic Gear)를 이용했다. 내외부 로터의 자석 개수를 1:1로 하며, 중앙에 폴피스가 있는 기어를 디자인하고, 전자기장 프로그램(Ansys Maxwell)으로 시뮬레이션하여 자기장과 토크의 변화량을 분석했다. 그래프의 분석 결과 힘을 가해 회전시킨 기어의 토크는 일정한 주기로 변하는 것을 관찰했으나, 토크 리플 현상 또는 코깅 토크 현상에 의해 정확한 역방향 토크가 관찰되지 않았다. 주제어: 마그네틱 기어, 동축 반전 기어