연도별 연구과제 29 페이지첫페이지로 이동

본 보고서는 교육 및 연구용 오픈 소스 로봇인 터틀봇과 소프트웨어 우분투(Ubuntu)를 이용하여 선을 따라 이동하는 자율 주행을 구현에 관한 연구를 진행하였다. 이번 과제에서 사용한 우분투는 무료 소프트웨어이며, 손쉽게 조립 및 유지 보수가 가능하기에 이를 활용하였다. 담당 교수님과 조교님들과 함께 먼저 기본적인 내용을 학습하고, 우분투의 CLI(Command-line Interface)를 이용 하여 개별적인 입력어를 학습하고 직접 실행해 보는 방식으로 연구를 진행하였다. 초반에는 ROS2 를 이용하여 실습했으나, 아직 개발한 지 얼마 되지 않아 관련 정보와 오픈 소스 또한 부족하기에 ROS1으로 바꾸었다. 터틀봇에 카메라를 설치하고 ROS 통신으로 터틀봇에 정보를 전송하여 터틀봇을 방향키로 직접 조종하고, 제작한 맵에서 주행시키며 맵을 학습시켰다. 연구 결과로 터틀봇이 검은색 선과 흰색 바탕을 구별하여 검은색 선을 따라 주행하는 것을 성공적으로 수행하였다.

주제어: 터틀봇, 우분투, 자율 주행, 라인트레이서

딥러닝은 input으로부터 오차를 계산하고, 이에 맞게 weight를 변형하여 다시 오차를 구하는 것을 반복하며 프로그램의 정확도를 높이는 기술이다. 딥러닝은 데이터의 양을 늘리고 모델을 규모를 키우면 그에 상응하여 확정적으로 성능 향상을 보이는 특징을 가지고 있다. 기존의 딥러닝 모델에서는 대용량 데이터 처리 시 병목 현상이 발생하여 연산 속도가 지연되는 문제가 있다. 이에 본 연구에서는 딥러닝 모델의 연산 속도를 향상시키기 위해 쓰레딩을 활용하여 연산 병목 현상을 최소화하고, 보다 빠른 딥러닝 애플리케이션 구현을 목적으로 한다. 스레드 개수에 따른 학습 시간의 차이와 정확도를 분석하고 결론을 도출하였다.

주제어: 병렬 컴퓨팅, 멀티 쓰레딩, 컴퓨터 구조, 운영체제

노령화로 인해 노년 부양비가 증가하고 있는 상황에서, 세금을 낼 수 없는 노인들에 대한 지원이 중요해지는데, 다른 세대들이 더 많은 세금을 부담하게 된다. 이를 해결하기 위해 노인들이 경제활 동을 할 수 있도록 건강한 신체를 유지하는 것이 필요한데, 그 방법으로 식용곤충이 있다. 식용곤충은 환경 면으로도 지속할 수 있을 뿐만 아니라 영양가가 풍부하여 노인들의 건강 유지에 도움을 주는데, 특히 흰점박이꽃무지의 유충은 혈전 치유, 혈액 순환에 도움이 되고 간 기능을 강화해준다.
그래서 본 연구에서 흰점박이꽃무지의 유용 물질을 추출하는 연구를 진행하고 'SVIL'과 'RAB 19' 유전자를 유용 물질로 제시하였다.

주제어: Biobig data, Bioinformatics, Genome analysis, Python, Biostatistics 바이오빅데이터, 생물정보학, 유전체분석, 파이선, 생물통계학

고령화사회로 진입함에 따라 심질환 환자의 증가로 심전도 신호를 이용한 심질환의 조기검출 및진단에 관심이 증가하고 있다. 이를 위한 비정상심박의 자동검출시스템은 심전도진단의 비용을 크게 절감시킬 수 있는 까닭에 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 그 중 ‘V’형의 조기 심실수축 심박을 통계값을 이용한 검출기법을 연구한다. ‘V’형 심박은 정상심박에 비해 R-peak 의 전위가 크고 이전 R-peak와의 간의 간격이 짧아지는 특징값을 가진다. 대다수의 정상심박이 가지는 특징값이 정규분포를 가지며, 비정상심박의 특징값을 이를 벗어난 분포를 가지는 것에 기반하여 평균과 표준편차를 이용하여 임계값을 결정함으로써 비정상심박을 검출할 수 있다. 그러나 평균과 표준편차는 비정상심박의 분포와 크기에 따라 변동이 큰 까닭에 임계값의 결정이 난해하다. 이를 개선하기 위해 중간값과 중간절대편차를 이용한 방법을 적용하였으며, 실험을 통해 평균과 표준편차를 이용한 방법보다 안정적인 임계값의 결정이 가능함을 확인할 수 있었다.

주제어: 고령화, 의료, 심질환, 비정상 심박

2023년 7월 한반도 전역에 발생한 대규모 호우 사태로 인해 많은 양의비가 한반도에 내렸고, 그로 인해 여러 피해가 전국에 동시다발적으로 발행하였다. 그러나 비슷한 규모의 호우가 발생한 두지역이라도 해당 지역의 개발 정도에 따라 최종적으로 발생한 피해 정도에서 두 지역이 차이를 보이는 경우도 있는데, 이러한 경우에서 착안하여 '도시화 지수'라는 수치를 제작하여 도시화 정도와 호우 피해 정도 간의 연관성을 분석한다. 상관관계 그래프를 이용해 도시화 지수에 들어갈 요소와 실제 도시화 정도와의 연관성을 분석하여 식이 최종적으로 타당하게 사용될 수 있는지 확인한다.

주제어: 도시화, 호우 피해, 정규화

본 연구는 RNA 수송과 가공에 중요한 역할을 하는 Dbp5와 Gle1 단백질 간의 상호작용 변화 분석을 목적으로 하며 Dbp5의 특정 아미노산 점 돌연변이가 Gle1과의 결합에 미치는 영향을 중점적으로 분석하였다. 이를 통해 변이가 단백질 상호작용에 어떻게 영향을 미치는지에 대해 이해할 높일 가능성을 보여주었다. 이 연구는 유전자 변이가 어떻게 질병을 유발하는지, 그리고 이러한 변이를 어떻게 치료할 수 있는지에 대한 이해를 높일 수 있음을 보여주었다.

주제어: Dbp5, Gle1, Recombinant Proteins, Size Exclusion Chromatography, Protein – Protein Interaction

killed/inactivated 백신, subunit 백신과 같이 면역증강제를 사용하지 않는 백신은 그 효과가 잘나타나지 않는 현상이 있었다. 면역증강제는 면역세포를 활성화시켜 암세포를 인지하게 하는 등 항암제와 함께 사용하여 효과를 높이므로, 백신 보조제와 함께 면역증강제는 현재 백신 및 항암제의 보조제로 사용되고 있다.
CpG는 C와 G가 나란히 연결된 형태로, 체내에서 TLR-9를 통해 면역세포를 자극하여 면역인자를 분비하게 하므로 면역증강제로서 작용할 수 있다. 본 연구에서는 ELISA 기법을 이용하여 CpG 투입 량에 따른 TNF-α의 분비량을 흡광도로 관찰하였다.
실험 결과, CpG를 투여하지 않았을 때보다 125nM 투여했을 때의 흡광도가 평균 0.796에서 평균 1.391로 유의미한 증가량을 보였고, 125nM 이상의 CpG 농도에서는 흡광도가 증가하지 않았다. 이를 통해 대식세포에 CpG를 투입하지 않았을 때보다 투입하였을 때 흡광도가 큰 것을 관찰하였고 CpG가 면역활성에 도움이 된다는 결론을 얻었다.

주제어: CpG, 면역세포, 면역인자, TLR9, ELISA

RNA간섭(RNA interference, RNAi)은 작은 크기의 RNA를 이용해 유전자의 발현을 조절하는 방법으로, 특정 유전자의 발현을 특이적으로 조절할 수 있어 의학 및 생명 분야의 연구에서 광범위하게 적용되고 있다. 하지만 RNA는 혈중 효소에 의해 쉽게 분해되고 크기가 작으며 음전하를 띠고 있어 세포 내 전달 효율이 낮다는 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 작은 간섭 RNA(siRNA)를 녹색 형광 단백질(GFP)이 재조합된 암세포에 Lopofectamine을 이용하여 효과적으로 형질주입하여 녹색 형광 단백질 유전자의 발현을 조절하고, 이를 광학 현미경으로 관찰 및 유세포분석을 통해 분석하였다.

주제어: RNA 간섭, 작은 간섭 RNA, Lipofectamine, 형질주입, 암세포

최근 화석연료의 유한성과 환경문제로 인해 떠오르고 있는 신재생 에너지 중 태양광 에너지를 이용하여 발전하는 태양전지를 이루는 솔라셀의 광활성층 역할을 하고 있는 페로브스카이트는 다양한 장점이 있지만, 수분에 취약하다는 단점이 있다. 따라서 따로 방수과정을 거쳐야 한다는 단점이 있지만 같은 물질이라도 입자들의 덩어리 크기가 일정 크기 이하가 될 때 전기적 특성이 달라지는 점을 이용한 퀀텀닷 형태의 페로브스카이트를 이용하여 공정 과정을 더 쉽게 만들어 보았다. 과연 전지의 효율에는 영향을 줄지 직접 효율을 측정해보는 과정을 거쳤으며, 퀀텀닷의 농도를 각각
50%, 25%, 0%로 스핀코팅 공정을 거친 후 솔라셀의 PCE(Power Conversion Efficiency, 변환 효율) 가 0% 1번 뒷면 3.57, 0% 1번 앞면 0.94, 0% 2번 뒷면 1.66, 0% 2번 앞면 0.82, 0% 3번 뒷면0.59, 0% 3번 앞면 0.23, 0% 4번 뒷면 0.36, 0% 4번 앞면 0.17, 50% 1번 뒷면 3.57, 50% 1번 앞면 0.94, 50% 2번 뒷면 1.66, 50% 2번 앞면 0.82, 50% 3번 뒷면 0.59, 50% 3번앞면 0.23, 50% 4번 뒷면 0.36, 50% 4번 뒷면 0.17, 75% 1번 뒷면 6.34, 1번 앞면 3.16, 2번 뒷면 0.83, 2번 앞면 0.19로 나왔다.

주제어: perovskite, quantum dots, MAPBI3, solar cell, ABX3

시간이 지날수록 사람들은 더욱 현실감 있는 디스플레이를 원한다. 하지만 현재 대중적으로 사용되는 OLED 발광소자는 백색광의 순도가 낮아 색의 구현률이 낮은 편이다. 그렇기에 이러한 문제를 해결할 차세대 발광소자인 페로브스카이트를 연구하여 더 높은 수준의 색 구현율을 가지는 디스플 레이를 만들기 위하여 이러한 연구를 진행하였다.

주제어 : 페로브스카이트, PE-LED, 할로젠 교환반응, 밴드갭

cyclic voltammetry는 물질을 정량적, 정성적으로 분석할 수 있는 대표적인 전기화학적 분석 방법이다. 본 연구에서는 gold bipyramid nanoparticle를 합성하고 이를 3 electrode system 의 working electrode에 코팅하는 방법을 통해 전극 표면을 개질하여 정밀도를 크게 높이는 성과를 내었다. 이 방법을 이용하여 연구팀은 대표적인 바이오 마커의 일종인 oxytoxin을 분석하 였고 이를 통해 개질되지 않은 bare chip 전극보다 개질을 거친 AuBP 전극이 oxytocin에 대한 전류 peak값이 2배 이상 높은 것을 획인하고 AuBP 코팅한 전극의 정밀성을 검증하였다.

주제어: gold bipyramid nanoparticles, cyclic voltammetry, oxytocin, 3 electrode system, seed growth

본 논문에서는 다양한 다공성 구조와 작용기를 가지는 Zr(IV) 기반의 다공성 금속유기구조체(MOFs)를합성하여 비스테로이드성 소염제로 인하 발생한 유기 오염물질의 제거에 대해서 연구하였다. 다양한 작용기에 의해 Zr과의 연결성 등 구조가 달리진 UIO-66과 UIO-66 유도체를 제작하고 생성한 금속유 기구조체(MOFs)의 다공성 특성, 물리적-화학적 특성을 조사하였다. 선행 연구와 연구 과정을 통해 Zr(IV) 기반 금속유기구조체(MOFs)는 수용액에서 비스테로이드성 항염증제를 제거하는 탁월한 흡착 능력을 가지고 있다고 확인했다. 특히, 유기 오염 물질(디클로로페낙, DCF) 제거에 있어서는 보고된 다양한 흡착 소재 중 UIO-66의 흡착 성능이 가장 우수함을 확인하였다. 이것은 MOF 속 배위된 양이온석 Zr이 음이온성 의약품과 높은 친화력(화학적 흡착), 의약품의 벤젠고리와 MOF의 리간드 사이의 흡착이 상호작용을 강화하는 친화력(ㅠ-ㅠ 상호작용)으로 흡착된다는 것을 규명하였다. 따라서, 본 논문의 내용을 통해 유기 오염 물질을 수용액 상에서 흡착 포집 및 분리하는 새로운 대안으로서 MOF 소재를 제시 하고, 환경 보호 및 지속 가능성 분야에서 Zr 기반 MOF의 적용 범위를 확장할 수 있을 것이라고 생각 한다.

주제어: 다공성 금속유기구조체, UIO-66, 디클로로페낙(DCF), 유해 물질 흡착