연도별 연구과제 34 페이지첫페이지로 이동

미생물에 의해 생성되는 생물막은 배관과 같이 인간이 만든 환경에서 자주 생성되며 미생물막의 형성을 억제하는 방법을 이해하는 것은 중요한 문제이다. 본 연구에서는 전기장, 여러 pH값의 산성 도, 그리고 배양 온도의 변화 세 가지 조건에 따른 생물막 형성의 변화를 관찰하여 생물막을 억제할 수 있는 외부 요인을 조사하였다. 각 조건에서의 영향을 확인하기 위해 액체 배지에서 배양한 미생물을 플레이트 상에서 생물막을 형성하도록 하여 대조군, 전류 및 단일 방향의 외부 전기장을 가한 실험군, 배양 온도를 25, 30, 37℃로 조절한 실험군을 구성하고 O.D값을 측정하였다. 실험 결과, 전류와 단일 방향의 외부 전기장이 생물막 형성을 억제할 수 있음을 확인하였고, pH가 7에서 벗어날수록 생물막 형성이 감소하며 높은 온도일수록 생물막이 잘 형성된다는 결론을 얻었다.

주제어: 생물막, 전기장, 산성도, 온도

최근 모기의 개체수와 대륙 간 이동이 증가함에 따라 대한민국에서 모기에 의한 피해 정도는 계속 증가하고 있다. 이에 따른 다양한 모기 제거 장치가 많이 출시되고 사용되고 있는 가운데 이 연구는 향을 이용한 모기 퇴치 방안에 대해 고안해보게 되었다. 모기가 주변으로 오지 못하도록 멀리 보내는 방법들과 달리 본 연구에서 모기가 선호하는 향을 이용해 모기를 유인하는 방법을 구상하였다. 실험은 네오 박스를 이용해 공간을 분리한 후, 각 방에 림버거 치즈와 시판 모기 유인제를 두고각 박스 안의 모기 개체수 변화를 측정했다. 실험 결과 림버거 치즈 편에 모기가 많이 있다는 것을 관찰한 후, 림버거 치즈와 모기 유인제를 동시에 실험하여 림버거 치즈의 효과를 확실히 확인하였다. 이 실험을 통해 모기 선호 향에 대한 이해도가 증가할 것이고, 새로운 모기 제거 방식의 가능성을 제시할 것이다.

주제어: 모기, 포획 트랩, 곤충 유인 물질, 유인향, 선호도 비교

인공위성 수의 증가는 천체 측광의 방해라는 문제를 일으키며, 이는 결국 지상에서의 천체 측광 관측에 악영향을 끼칠 수도 있다. 이를 우려하여 경각심을 일깨워줄 수 있도록 본 연구에서는 인공위성이 천체 측광 관측에 영향을 끼치는 영향을 알아보고자 한다.
연구를 위해 첫째, 밤하늘 전체적으로 인공위성이 지나가는 빈도수를 확인하기 위해서 행성용 카메라를 개조하여 전천카메라(All SKY CAMERA)를 제작하여 설치 및 관측하였고, 둘째, 방위별 인공위성의 빈도수와 영향을 분석하기 위하여 해가 진 직후 동시에 동쪽 하늘과 남쪽 하늘, 북쪽 하늘의 일주운동 사진을 두 시간씩 촬영하여 분석하였다. 셋째, 인공위성이 실제 측광 관측에 미치는 영향을 분석하기 위하여 학교의 망원경을 이용하여 천구의 적도 부근의 천체를 중심으로 그부근을 deep sky 촬영하였다. 전천카메라와 DSLR로 촬영한 사진 및 동영상에서 인공위성으로 의심되는 몇 개의 물체를 발견하였으며, 예상한 만큼 많은 인공위성이 관측되지는 않았다. 학교의 망원경으로 관측한 결과 한시간 동안 6개 이상의 인공위성을 발견하였으나 주변 별의 측광 관측에 직접적인 영향을 주는 여부는 측정하기가 쉽지 않았다. 추후에 산개성단을 집중적으로 촬영하여 목적성을 결정하고, 인공위성이 지나가는 순간 별의 상대적 밝기 변화를 분석한다면 인공위성이 측광 관측에 미치는 직접적인 영향을 측정할 수 있을 것이다.

주제어: 인공위성, 측광 관측, 전천카메라, 일주운동, CCD, 겉보기 등급

루크다항식은 제한된 수열(Restricted Permutations)에서 아주 강력한 도구로 사용될 수 있다. 제한된 수열은 개체배열에서 중요한 개체 집합을 찾아낼 수 있으므로 아주 의미가 있는 순열이라 볼 수 있다. 루크다항식을 n차원으로 확장시키기 전, 우선 3차원에서의 루크 다항식을 구해보고자 하였다. 루크 다항식이 좀 더 일반적인 형태로 확장되어 있다면 이 역시 예상치도 못한 곳에 유용하게 사용될지도 모른다고 기대한다. 루크다항식을 차원을 더 높여 확장한 것은 기본적인 형태 틀은 2차원 루크 다항식과 비슷하기 때문에 비슷한 곳에 더 잘 쓰일 수 있다고 기대된다. 또한 비숍 다항식 역시 생각해 봄으로써 또 다른 방향의 루크다항식의 사용방법 역시 알게 될 수 도 있음을 기대한다.

드론이 다양한 분야에 사용되고 있기에 발생할 수 있는 사고를 예방하기 위해 알고리즘을 개발하고 적용하여 드론이 기울어지는 문제 해결하기 위한 탐구를 하였다. 아두이노 기반 드론을 이용하여 PID 제어 알고리즘을 입력하고 지지대를 이용하여 드론이 기울어지더라도 사고가 일어나지 않게 공간을 마련한 후 실험을 진행하였다. yaw, roll, pitch 축의 각도를 측정하고 변화에 따라 4개의 모터 값을 업데이트하며 드론의 수평을 맞춘다. 상보 필터를 통해 드론의 현재 각도를 찾고 p항, i항, d항의 계수를 실험에 따라 조절하면서 최적의 계수를 설정하여 드론이 더욱 정확한 평형을 유지할 수 있게 되었다. 또한 예측 불가능한 상황 속에서 동체가 기울어졌을 때 사용자에게 블루투스를 통해 경고 메세지를 보낼 수 있다.

주제어: 드론, PID 제어 알고리즘, 평형, 각도, 계수

성단을 연구하기 위해서는 가장 먼저 성단의 구성원을 판별하는 작업이 선행되어야 한다. 이를 위해서 가장 좋은 방법은 성단의 구성원으로 판단되는 모든 후보 항성들에 대해 거리를 측정하고 그결과를 바탕으로 3차원 지도를 만드는 것이다. 이는 매우 높은 정밀도로 위치를 측정할 수 있어야 가능하기에 대부분의 지상 망원경의 관측으로는 거리 측정이 몹시 어렵다. 우리은하의 항성에 대해 위치 정보를 정확하게 측정하기 위해서 가이아 우주 망원경이 발사되어 관측을 수행중이다.
이번 연구에서는 가이아 우주 망원경의 자료를 활용한 선행 연구를 바탕으로 지상 망원경 자료를 활용하여 성단의 구성원을 판별하는 기계학습 모델을 구축하였다. 기계학습에 사용한 자료는 SDSS 와 2MASS로 가시광선에서 근적외선 파장대에서의 겉보기 등급 자료를 활용하였다. 알고리즘으로는 로지스틱 회귀, 서포트 벡터 머신, 확률적 경사 하강법 그리고 K-최근접 이웃 알고리즘을 이용하여 학습을 진행하고 결과를 비교하여 최적의 알고리즘을 선별하였다. 최적의 알고리즘으로 서포트 벡터 머신이 채택되었으며 이후 사용되는 매개변수를 다양하게 조절하여 최적의 모델을 구축하였다.
약 85%의 정확도로 성단의 구성원을 판별할 수 있는 최적의 모델을 완성하였으며, 가시광선과 근적외선 자료는 지금까지도 누적된 자료가 많고, 앞으로의 관측도 쉽고 많이 계획되어 있으므로 다양한 방면으로 활용 및 응용이 가능할 것으로 기대된다.

주제어: 기계학습(Machine Learning), 성단, 항성 분류

본 연구에서는 혈액 관찰 및 분석 작업의 편의성 개선에 이바지하고자 백혈구를 인식하여 개체의 위치를 특정함과 동시에 외곽을 경계로 주변을 블러링해주는 인공지능을 제작하고자 한다. 백혈구를 인식하여 개체의 위치를 특정함과 동시에 외곽을 경계로 주변을 블러링하여 그 인식성을 높이도록 했다.
더 나아가, 현미경과 기기를 연동하여 관찰 영상을 실시간으로 처리할 수 있도록 했다. 현미경 영상 내백혈구의 위치를 자동으로 특정해 줌으로써 관찰자가 일일이 위치를 찾아야 하는 번거로움을 개선할수 있을 것이다. 본 연구에서는 인식할 수 있는 대상이 백혈구로 한정되었지만, 후속 연구를 통해 다른 세포나 조직/바이러스 등 다양한 대상에 이를 적용하여 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

주제어: 인공지능, 현미경, 영상 내 개체 인식, 이미지 프로세싱

이 연구의 목적은 북미 원산의 박과 덩굴 식물로, 강한 유해성으로 인해 생태계 교란종으로 지정된 가시박에서부터 PDRN을 추출하여, 추출한 PDRN의 효능을 검증하는 것이다. PDRN은 조직재생 활성물질로, 손상부위에 항염 효과, 세포 증식, 조직 재생의 효과를 나타내는 DNA 조각이다. 본 연구에서는 기존에 연어에서 추출하는 PDRN 양이 매우 적다는 단점을 보완하고자 가시박을 새로운 PDRN 공급원으로 제시하고자 하였다. 가시박의 잎, 새순, 덩굴손, 열매에서 DNA와 PDRN을 추출하 였고, 각각의 수율, 농도 및 순도, 크기를 측정하고 분석하였다. 분석 결과 새순에서 추출한 DNA, PDRN의 수율, 농도, 순도가 가장 우수했고, 그 다음으로는 잎이 우수했다. 가시박 PDRN의 크기를 전기영동을 통해 분석한 결과 세 가지 PDRN 모두 500~1000bp 정도의 크기를 나타냈다. 이후 가시 박에서 추출한 PDRN과 약품으로 사용되는 PDRN을 비교하기 위해 제브라피쉬의 상처 치료 속도를 비교하는 방법으로 가시박 PDRN의 효능을 검증했다.

주제어: PDRN, 가시박, 세포 재생, DNA

20년동안 방치한 달걀의 색이 붉게 변한 현상의 원인을 규명하기 위해 달걀을 16주 동안 보관하여 매주 RGB값을 추출하였다. 또한 XRF, ICP를 이용한 정성 및 정량분석을 통해 함유된 원소의 양을 측정 하였다. 이후 python을 이용하여 20년, 30년 후의 변화를 예측하는 인공지능 모델을 제작하여 측정된 데이터를 활용하였다. 이를 통해 원인 미상의 달걀 변색 현상에 대해 고찰해 보고자 한다.

주제어: 달걀, 변색, 색차, XRF, ICP

간이푸코진자 실험에서 진자 변위를 도출한 결과, 진폭이 변하는 삼각함수 형식의 그래프 개형을 도출 하였다. 그래프가 의미하는 바에 대하여 고민하였고, 진자 운동과 회전 운동의 진동수가 비슷할 경우 파형 중첩을 통해 나타나는 맥놀이 현상 그래프와 유사한 결과가 두출되는 것을 알게 되었다. 실험을 일반화하여 회전좌표계에서의 진자 운동을 분석하고, 이를 이용해 진자운동과 같은 역학적 운동을 파동 으로 변환하고 이를 직접 소리로 표현하고자 한다.

주제어: 진자, 회전좌표계, 파형중첩, 맥놀이, 함수발생기

본 연구는 Mathematica 소프트웨어를 활용하여 피아노 음의 조화수열 관계를 탐색하고, 이러한 관계를 바탕으로 한 작곡 방법론을 개발하는 것을 목표로 한다. 첫 단계에서는 피아노의 음계와 그것이 생성하는 조화수열에 대한 깊이 있는 수학적 분석을 수행한다. 두 번째 단계에서는 Mathematica 프로그램을 사용하여 음계들을 임의로 숫자로 치환하여 반복되는 음계들을 파악하고 반복되는 음계를 파악하여 음계의 진동수로 다시 치환하여 그 속의 관계와 조화수열을 파악한다.
우리가 발견한 조화수열은 음악 작곡에 중요한 역할을 하는 요소들로, 이들의 시각적 표현은 새로운 창작 방식에 대한 통찰력을 제공할 것이다. 마지막 단계에서는 얻어진 정보와 인사이트를 바탕 으로 새로운 작곡 방법론을 개발한다. 본 연구는 그 자체만으로도 가치있지만, 그 결과물은 다양한 분야에서 활용될 가능성이 있다. 예컨대, 교육 분야에서는 학생들이 음악과 수학 사이의 관련성을 보다 실질적으로 이해하는데 도움될 수 있으며, 창작자나 연주자들은 본 연구를 통해 새로운 창작 아이디어나 해석 방식 등 다양한 영감을 얻을 수 있으리라 생각된다.

주제어: 피아노, 양자화, 조화수열, mathematica

본 연구에서는 두 음이 조화를 이루는 데에 있어 생기는 여러 가지 관계들을 파악해 조화를 수학적 으로 엄밀하게 정의하고자 하였다. 이러한 정의를 나타내는 데에 있어 우리는 두 음이 가지는 파동의 합성파가 본래의 파형과 유사한 진동수비를 가질수록 조화로울 것이라는 가설을 세워 이를 검증 하기 위한 연구를 진행하였다. 파동 간의 유사도를 측정하기 위해 선형대수학에서 사용되는 벡터 간의 유사도를 함수 간의 유사도로 확장시켜, 이를 파동에 대입하여 여러 방법으로 합성파와 본래의 파동 간의 유사도를 측정할 것이다. 이에 더 나아가 파동들을 기하학적으로 나타내어 어떤 모양과 관계를 가지고 있는지 나타내어 볼 것이며 이를 통한 조화로운 음의 관계성을 파악할 것이다.

주제어: 조화, 유사도, 파형, 진동수, 위상