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수소원자가 들뜬 상태를 유지하는 시간과 출입하는 에너지의 크기를 소리의 진동수와 연계하여 수소원자의 에너지 상태를 청각화하는 연구를 진행하였다. 이를 통해 수소원자의 에너지 양자화 및 소리의 진동수와 관련된 개념을 연계하고 학생들의 흥미를 유발하는 자료로 활용하고자 한다. 주제어: 수소원자, 양자도약, 소리, MATHMATICA
본연구는 건반악기가 가지는 양자화 된 음의 특징을 파악하고 연속적(슬라이드)이지 않은 음계를 가진 건반악기에 포르타멘토 적용을 연구 목적으로 하였다. 먼저, 대표 모델 악기를 피아노와 바이 올린으로 설정하여 각각의 특징을 파악하고자 각 음들의 푸리에 변환을 통해 만들어진 스펙트럼에서 주파수의 특징을 분석하고 그 경향성을 함수로 나타내었다. 그리고 두 악기의 경향성을 파악한뒤, 피아노에서 나타나는 특징적인 파형을 근간으로 하여 분절되지 않은 새로운 스펙트럼을 만들고자 하였다. 이를 다시 역푸리에 변환을 적용하여 소리를 출력한 뒤, 그 소리를 비교해보며 양자 음의 확장을 하려 했으나, 기술적 문제로 그렇게 하지 못하였다. 우리는 향후연구에서 이러한 문제점 들을 보완하여 타당한 연구결과를 도출해낼 것이다. 주제어: 배음, 건반악기, 분절음, 푸리에 변환, 음계의 확장
최근 지구온난화로 인해 화석연료를 대체하기 위한 새로운 에너지원으로서 연료전지가 각광받고 있다. 연료전지는 수소와 산소의 화학에너지를 전기에너지로 친환경적으로 변환하는 장치이고 이 연료전지의 효율을 높이기 위해서 사용되는 전극 촉매인 백금 촉매는 효율은 높지만 백금은 매우 비싸고 내구성이 약하다는 단점이 있다. 이에 본 연구에선 연료전지의 가격 대비 성능을 높일 수 있는 방법을 탐색하여 연료전지의 상용화에 기여하고자한다. 계산화학을 이용하여 여러 가지의 금속 들의 내구성과 전극촉매로서의 우수한 성능에 대해 탐색해보고 백금과 함께 사용될 수 있는 금속들 탐색해보았다. 금속들의 가격대비 성능을 비교해보고 백금의 역할을 대체할 수 있는 금속들을 탐색 해보았다. 주제어: 계산화학, 수소연료전지, 효율성, 전극촉매, 가격대비 성능
본 연구는 라즈베리 파이를 활용하여 농도를 정확하게 측정하는 일원화된 장치를 개발하는 것을 목표로 하였습니다. 실험 과정에서는 1차 및 2차 실험을 통해 물과 수크로스의 증기압력 곡선을 구하고, 이를 바탕으로 온도와 압력 데이터를 적절히 처리하는 코딩을 개발하였습니다. 특히, 3차 실험을 통해 오차율을 보완하여 정확한 측정 방법을 탐구하였습니다. 또한, 라즈베리 파이를 활용한 농도 측정 장치를 제작하여 실험 결과를 실제 환경에서 적용할 수 있는 형태로 구현하였습니다. 이를 통해 용액의 농도를 정확하게 측정하는 방법과 장치의 가능성을 제시하였습니다. 이러한 연구 결과는 농업부터 화학 분야까지 다양한 분야에서 응용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 주제어: 증기압력, MBL, 라즈베리파이, 용액의 총괄성
본 연구에서는 지진 및 화재 상황에서의 인명 피해를 줄이고자 재난 상황에서 최적의 탈출 경로를 판단하는 인공지능 모델을 제작하였다. 인공지능의 학습을 위해 Unity에서 구현한 건물 환경에서 재난이 발생한다고 가정, 해당 건물 내 사람들을 대피시키는 형식으로 설계했다. 이후 Unity에서 구현된 환경을 ML-Agents를 통해 Pytorch와 연동하여 학습시켰으며, 알고리즘은 PPO를 사용하였다. 구현된 인공지능은 순수 보상값 0.75 정도를 보였으며, 요구조자를 밀어 올리는 등의 현상을 관찰할수 있었다. 인공지능의 성능 개선을 위해 Unity로 구현된 재난 환경을 점검하며 모델을 보완시켰으며, 향후 추가 연구를 통해 알고리즘의 성능을 개선한다면 실제 현장에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 주제어: 재난 대피, 인공지능, Unity, ML-Agents
본 연구는 잠재특이산성토양으로부터 발생하는 산성 배수의 절감 방안을 모색하는 것을 목적으로 한다. 잠재특이산성토양은 일반 산성토양에 비해 중화에 필요한 석회요구량이 높아 토양의 pH를 일정 수준으로 중화하기 어렵다는 문제점이 있다. 본 연구는 기존 중화제의 문제점을 보완하고자 규산염과 산업폐기물인 철강슬래그를 사용한 토양 코팅제를 제작하였다. 실제 생태 회복에 가장 적합한 코팅제 비율은 30ml당 물유리 10 -2 M, 과산화수소수 10 -2 M, 철강슬래그 0.5 g이다. 주제어: 잠재특이산성토양, 철강 슬래그, 토양 코팅제, 산화 반응, 토양 중화
지자기에서 지구의 자극은 지리적 극점과 상관없이 끊임없이 움직인다는 특징이 있다. 이런 변화 하는 지자기가 만약 동물처럼 식물의 생장에 영향을 미친다면 자기장에 따른 식물의 생장, 발아 영향의 분석을 통해 미래의 식물 생태계를 예측할 수 있을 것이다. 또한 이와 더불어 자기장의 농업 에서 사용 가능성 또한 알아볼 수 있을 것이다. 본 연구팀에서는 자기장에 따른 강낭콩의 생장과 발아 결과를 머신러닝을 통해 분석하여 이들을 알아보고자 한다. 주제어: 지자기, 농업, 식물, 머신러닝
현재 수많은 국가 수원에서 검출되는 폐의약품은 심각한 환경오염의 원인으로 주목되고 있다. 하지만 식물에 미치는 영향에 대한 연구는 부족한 실정이었다. 이에 본 연구진은 심각성을 인지하고 폐의약품이 식물에 끼치는 영향을 체세포 분열을 통해 분석하여 수질 오염과 환경 보호에 대한 경각심을 일깨우고자 했다. 연구 결과 덱시부프로펜은 양파와 고추, 개망초의 생장을 저해하는 것으로 나타났다. 고농도의 덱시부프로펜 용액일수록 식물을 말라 죽게 하고 잎의 탈리 현상을 일으켰고 대조군의 경우 식물이 잘 자랐다. 이후 음성 대조군, 양성대조군 양파 뿌리 세포에서 덱시부프로펜이 세포주기에 영향을 준다는 가설을 입증했다. 최종적으로 분자생물학적으로 검증하기 위하여 양파 뿌리 끝의 세포에서 RNA를 추출하여 cDNA를 합성한 후 RT-PCR을 진행했다. 주제어: 덱시부프로펜, 폐의약품, 식물 생장, 세포분열, RT-PCR
버스 탑승객 중 심한 차체진동으로 인해 멀미를 호소하는 경우가 많음. 멀미의 원인인 진동을 최소화 할 수 있는 방법으로 서스펜션 구조를 갖춘 프리미엄 좌석의 개발이 필요하며 개발과정에서 필요한 3차원 진동감쇠에 효과적인 서스펜션 구조를 변인 조작을 통해 찾아내고자 한다.
본 연구에서는 기존의 유체 분석 방법을 보완, 대체할 수 있는 새로운 유체 분석 방법과 장치를 제시하였다. 새롭게 고안한 장치의 핵심적인 원리는 스넬의 법칙으로, 출렁이는 수면에 레이저를 통과시킨 후, 굴절되어 도달한 최종 위치를 이용하여 수면의 각도를 파악하는 것이다. 장치의 신뢰성은 통제된 파동의 진폭, 주기 분석을 통해 확보했고, 이를 이용하여 진폭과 거리 간의 관계에 대한두 가지의 실험을 진행하였다. 그 결과 진폭은 거리의 제곱에 반비례함을 실험적으로 알아낼 수 있었고, 더 나아가 세 지점에서의 분석을 통해 미지 파원의 위치를 파악할 수 있었다. 본 실험 장치는 고려되지 않은 변수가 존재할 가능성이 있는 시뮬레이션과 달리, 실제 유체를 사용하여 모든 변인을 고려할 수 있는 의의가 있다. 주제어: 유체 분석 장치, 레이저, 스넬의 법칙, 파동, 진폭
구글에 홀로그램이란 단어를 친다면 연관검색어중 첫번째로 '홀로그램 제품', 두번째로 '홀로그램 원리'가 뜰만큼 상용화 하지도 않았지만 수요가 많은 홀로그램. 홀로그램은 그동안 많은 영화나 드라마 등에서 등장하였고, 그 특유의 비현실성과 멋들어진 기술은 대중의 흥미를 자극하기에 충분하다.하지만 현재 홀로그램은 연구소 수준에서 가능하지만 상용화 하기에는 멀고먼 길이 남아 있다는 것을 알게되었다. 현실적으로 상용화 가능한 리얼 홀로그램에는 무엇이 있을까 고민하 던중 싸고, 가벼우며 빛의 굴절과 반사가 일어나며 투명한 우리 주변에서 쉽게 볼수 있는 비눗방 울이 눈에 들어왔다. 비눗방울을 사용해 싸고 실용적인 홀로그램을 제작할 가능성을 제시하기 위하여 이 연구를 시작하게 되었다. 주제어: 비눗방울,반사율,얇은 막의 간섭,전기장,홀로그램
미분방정식 관련 문제를 변수분리법, 특성방정식, Numerical Solution을 이용하여 풀이 방법을 익힌다. 이후 미분방정식의 해를 구현하기 위해 파이썬의 모듈, 라이브러리, 패키지를 활용해 미분방정식을 풀 수 있는 프로그램을 구현한다. 실제값과 머신러닝을 통해 예측한 답을 비교하고 오차를 구한다. 이때 node와 layer의 개수, activation function의 종류를 바꾸어 가며 오차가 최소인 node와 layer의 개수, 사용한 activation function을 찾는다. 주제어: 딥러닝, 미분방정식, 수치해석