연도별 연구과제 35 페이지첫페이지로 이동

본 연구는 개발도상국에서 쉽게 구할 수 있는 친환경 물질인 키토산의 항균 효과를 검증하고자 수행되었다. 꽃게와 메뚜기로부터 키토산을 추출하여, 이를 적외선 분광법을 통해 기준 키토산과 비 교한 결과 스펙트럼 개형에 다소 차이가 있었다. 키토산의 항균 효과를 확인하기 위한 디스크 확산 법에서는 키토산의 낮은 수용성으로 인해 대장균에 대한 억제 영역이 뚜렷하게 나타나지 않았다. 이에 최소저해농도(MIC) 실험법을 이용하여 항균 활성을 평가하였고 균의 성장 정도를 비교하기 위 해 분광광도계를 사용하였다. 그 결과, 약 pH 5에서 키토산의 MIC가 400ppm임을 확인하였다. 이 결과는 키토산이 산성을 띠는 개발도상국의 수질 환경에서 일정 농도 이상 존재하는 경우 항균 효 과를 발휘할 수 있음을 보여주며, 향후 수질 개선 소재로서의 활용 가능성을 시사한다. [

주제어: 키토산, 항균, 수중, 세균 제거, 검증] I.

본 연구는 외부 동력 없이 중력과 관성만으로 보행을 유지하는 사족 수동 보행자의 물리적 특성과 보행 안정성 분석을 목적으로 보행자의 구조적 요인과 경사면의 환경 요인을 조작하여 경사면에서 보행 실험을 수행하였으며, IMU와 FSR 센서, 그리고 Tracker 영상 분석을 통해 좌우 진동각도 RMS, 보행 주기 Q 값, 가속도 및 각가속도의 변동계수를 측정하였다. 수동 사족 보행은 주로 몸체 의 좌우 진동 유지에 의존하므로 이를 고려한 각가속도에 대해 식을 유도하였다. 다리 질량이 증가 하여 전체 질량이 증가하면 보행 안정성이 향상되며, 다리 길이의 경우 중력 복원 토크가 최대가 되는 균형 지점에서 보행 안정성이 최대가 되는 것으로 나타났다. 외부 환경 요인으로는 대체로 경 사면의 경사각이 작을 때 보행 안정성이 저하되며, 경사면의 마찰계수가 작은 경우 보행 안정성이 저하되지만 마찰계수가 매우 큰 경우에는 보행 자체가 제한받음을 확인하였다. 이 연구 결과를 토 대로 외부 환경에 따라 적절한 사족 보행자 설계에 시사점을 줄 수 있을 것으로 기대된다. [

주제어] 수동 보행, 사족 보행자, 보행 안정성 I.

이 연구는 오델로 게임의 승률을 계산하는 모델을 구현하여 더 정확한 승률을 계산하는 방식을 탐 구하였다. 승률에 영향을 주는 변수를 × 정사각행렬로 표현한 변수행렬을 정의했으며, 변수행렬 의 행과 열은 변수의 상태, 항은 상태 전이의 가중치다. 행렬의 곱셈을 통해 각 변수의 상태에 대 한 점수를 변수행렬의 항에 대한 식으로 표현하고 규칙을 찾아 점화식을 구하였다. AI의 자가대국 을 활용해 도출한 승률 통계로 외부 변수와 내부 변수를 구하고, 점수를 반환하는 최종 휴리스틱에 대입하였다.

주제어: 마르코프 체인, 체인 룰, 가중치, 전이확률행렬 I.

본 연구는 좌표 집합을 기반으로 한 새로운 양자내성 암호체계, NTRU-LWE 하이브리드 암호를 설계하고 그 안정 성을 탐구하는 데 목적을 둔다. NTRU와 LWE는 대표적인 격자 기반 양자내성 암호로, 각각 높은 보안성을 지니지 만 키·암호문 크기, 연산 복잡도, 효율성 측면에서 한계를 가진다. 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 두 암호를 결합하고, 좌표 집합을 직접 암호문으로 활용하는 새로운 구조를 제안하였다. 특히 암호문을 Real Points Set(최종암호 메시지)과 Fake Points Set(거짓암호 메시지)로 구분하고, 두 집합을 연결하는 퍼뮤테이션을 LWE 암 호로 전송함으로써 복호 과정에서 보안성을 강화하였다. 좌표 집합을 다항식으로 변환하여 NTRU로 암호화하고, LWE를 통해 퍼뮤테이션을 전달받아 최종 암호문을 복원하는 절차를 구현하였다. 본 연구의 결과는 좌표 데이터를 효율적으로 암호화할 수 있는 새로운 방법론을 제시하며, 양자컴퓨터 시대에도 안전한 정보 보호 기술의 발전에 기 여할 수 있을 것으로 기대된다. [

주제어] 격자암호, 양자내성암호, NTRU, LWE, 보안성 I.

본 연구는 가위바위보 규칙과 주사위 굴림이 결합된 ‘가위바위보 체스’의 최적 전략을 규명하기 위해 4×4, 6×6의 소규모 보드에서 수작업 분석을 수행하고, 이를 바탕으로 8×8 환경에서 적용 가능한 네 가지 알고리즘(CRM, LSR, GVM, MPMS)을 설계한 것이다. 자체 개발한 시뮬레이터로 전 략별 점수화 및 선택 정책을 실험한 결과, 점수 상위 선택일수록 뚜렷한 승률 향상이 나타났으며(1 순위 98.5%, 5순위 51.1%, 10순위 8.5%, 최후순위 0%), 안전성을 고려한 고순위 선택이 장기적으로 가장 유리함을 확인하였다. 탐색 깊이와 고정 가중치의 한계가 있으나, 선택적 확장과 가중치 학습 등을 통한 성능 개선 가능성을 제시한다. 가위바위보 체스, 게임 이론, 알고리즘, 필승 전략 I.

본 연구는 현대 자본주의 사회에서 심화되고 있는 경제적 불평등 현상을 수학적으로 모델링하고 분 석함으로써, 불평등 심화의 메커니즘과 정책적 대응 가능성을 탐구하는 데 목적이 있다. 연구 방법 으로 보드게임 부루마불을 현실 경제에 근접한 모형으로 재구성하였으며, 플레이어 수를 명으로 일반화하여 초기 자본, 사회적 기회 불균등, 정책 개입 등의 변수를 반영하였다. 시뮬레이션은 HTML 기반 시스템을 통해 자동화하였으며, 플레이어별 현금, 부동산, 주식, 부채 데이터를 축적하 여 분석하였다. 연구 결과, 불평등은 시간이 지남에 따라 점진적으로 확대되다가 약 30턴 이후 급격히 심화되는 임 계점(critical threshold)이 존재함을 확인하였다. 초기 자본의 차이와 사회적 기회의 불균등은 불평등 심화를 가속화하는 주요 요인으로 작용했으며, 특히 초반 부동산 점유율의 차이가 장기적인 자산 집중에 큰 영향을 미쳤다. 불평등의 양상은 로렌츠 곡선(Lorenz curve)과 지니계수(Gini coefficient) 를 통해 정량화되었고, 자산 집중의 비선형적 가속화는 로지스틱 성장 모형(logistic growth model) 으로 근사할 수 있었다. 또한 정책적 개입은 단순한 제도 도입만으로는 충분하지 않았으며, 세율· 이자율·자산가격 변동 규칙과 같은 세부 설계가 불평등 완화 효과를 좌우하였다. 본 연구는 단순화된 보드게임 모형을 활용하여 불평등의 임계점 존재와 확산 메커니즘을 수학적으 로 규명하였다는 점에서 학문적 의의를 지닌다. 또한 불평등이 일정 시점 이후 급격히 심화된다는 사실은, 정책적 개입이 사후적 대응이 아닌 임계점 이전의 예방적 개입으로 이루어져야 함을 시사 한다. 향후 연구에서는 보다 다양한 정책 시나리오와 현실 통계 자료를 접목하여 모형의 설명력을 강화하고, 복잡계 이론과 기계학습을 결합한 장기 예측 모형으로 발전시킬 수 있을 것이다.

주제어: 불평등 현상의 임계점, 빈부격차의 수학적 모델링, 부의 양극화, 경제현상의 시뮬레이션, 사 회현상의 수학적 분석 I.

본 연구는 ×  토러스 구조에서 콘웨이의 생명게임 오실레이터의 주기적 특성을 정수론적 관점에 서 분석하였다. shift 연산과 크로네커 델타를 이용하여 토러스 구조를 수학적으로 모델링하고, 다 음 세대 예측 함수 M′ ⊙M 을 도출하였으며, M 일 때 정물이 된다는 필요조건을 증명하였다. ×  토러스에서 에 따른 최대 주기를 분석한 결과, ≤≤ 범위에서 lcm(이 짝수) 또는 lcm(이 홀수)라는 공식을 발견하였다. 이는 이동 속도 , 모양 주기 인 우주선 구조에서 실현되며 lcm gcd  로 설명된다. ≥에서 는 상태 공간 확대로 기존 공식이 적용되지 않으나 ≥lcm이 상한으로 작용함을 확인하였 다. 또한 ≥에서 오실레이터 비율이 100%로 수렴하는 경향성을 발견하였다. 본 연구는 유한 토 러스에서 셀룰러 오토마타의 주기성에 정수론적 접근을 시도한 점에서 의의가 있다.

주제어: 콘웨이 생명게임, 토러스 구조, 오실레이터, 주기성 분석, 정수론 I.

본 탐구에서는 인공지능 기술을 활용한 약물 상호작용 예측 모델을 개발했다. 약물의 화학적 구 조와 유전적 특성을 동시 분석하는 CNN과 GNN 결합 모델 설계 후 FDA 승인 약물 데이터를 학습 에 활용했다. 학습 결과 모델은 낮은 평균 손실값과 높은 예측 정확도를 보였다. 1,2-Benzodiazepine과 1,2-Distearoyllecithin 조합은 안전, Abacavir와 Acetaminophen 조합은 위험으 로 정확히 판정했다. 두 약물의 동일 대사경로 이용이라는 임상적 사실과 완벽히 일치한다. 개발한 시스템은 다제 복용의 약물 치료의 안전성을 높이고, 의료진 의사 결정 지원, 맞춤형 의료에 기여할 것이다. 향후 다양한 임상 데이터를 활용한 검증과 실제 의료 현장 적용을 위한 추가 탐구가 필요 하다.

주제어: 약물 상호작용, 분자 그래프 신경망, 합성곱 신경망, 신약 개발, 데이터 분석 I.

본 연구는 주사제 분할투여의 한계를 해결하기 위한 새로운 약물 전달 시스템을 제시한다. MOF는 높은 표 면적과 세공 구조를 통해 약물의 적재 효율을 극대화하고, 작용기 상호작용으로 초기 누출을 억제할 수 있 다. 본 연구에서는 Fe, K, Ca, Zr 기반 MOF를 합성하여 약물 전달체로서의 성능을 비교하였다. 먼저 SEM으 로 구조를 분석하였을 때 Zr-MOF는 가장 균질한 결정 구조와 넓은 세공 분포를 보였으며, 이는 약물 적재 에 유리한 형태로 확인되었다. Hep3B 세포를 이용한 MTT assay에서는 CD-MOF와 Zr-MOF가 높은 생체 적 합성을 나타냈으며, 특히 Zr-MOF는 높은 농도에서도 세포생존률이 80% 이상으로 가장 우수하였다. HPLC를 이용한 약물 흡착 시험에서는 Fe-MOF가 가장 높은 초기 흡착 속도를 보였으나, Zr-MOF가 안정적이고 지 속적인 약물 보유 능력을 나타냈다. 종합적으로 Zr-MOF는 생체 적합성과 약물 전달 효율 면에서 가장 우수 한 특성을 보여, 향후 표적 약물 전달 시스템의 핵심 소재로서 높은 활용 가능성을 제시하였다. 이 결과가 차후 정밀 약물 전달 시스템 개발에 기초 자료를 제공할 것으로 기대한다.
주제어: MOF(Zr-MOF, CD-MOF, Fe-MOF, Ca-MOF), 약물 흡착, 약물 전달, 생체 독성

본 연구는 혈액 오염 폐기물의 친환경적 처리를 위한 대체 소재로서 생태 교란종 기반 셀룰로스 나노섬유 (Cellulose Nanofiber, CNF)의 활용 가능성을 평가하고자 한다. 단풍잎돼지풀과 가시박에서 추출한 나노 셀룰 로스를 기반으로 CNF를 제작한 후 시판 CNF 및 대조군과 SEM을 통해 구조를 비교하였으며, 접촉각을 이용 한 친수성 판단, 물벼룩 생태 독성시험으로 물성을 종합적으로 분석하였다. 최종적으로 대용 혈액(Hartman 용 액)에서 팽윤 실험을 진행하였을 때 단풍잎돼지풀과 가시박 유래 CNF가 대조군(솜)은 물론 시판 CNF보다 약 1.3-1.5배 높은 팽윤비를 나타냈음을 확인하였다. 또한, 혈액 폐기물의 흡수 효율 측면은 물론 물벼룩을 활용 한 생태독성 실험에서도 낮은 유영 저해율을 기록하며 생분해성 고분자로서의 안전성을 입증하였다. 이 결과는 생태 교란종이라는 저활용 자원을 고기능 친환경 소재로 전환할 가능성을 보여주며, 다양한 응용 분야에서 지 속 가능한 대안이 될 수 있음을 시사한다. [

주제어: 혈액 폐기물 흡수체, 생태 교란종, 셀룰로스 나노섬유(CNF), 흡수능] I.

본 연구는 바이오매스의 종류와 표면 개질 방식을 달리하여 제조한 바이오차의 중금속(Pb2+, Cd2+) 및 미세플라스틱 제거율이 가장 우수한 바이오차를 선정하고, 흡착 메커니즘을 규명하여 중금속 및 미세플라스틱의 동시 제거가 가능한 정수용 필터의 설계 가능성을 제시하고자 한다. 이를 위해 6종 의 바이오매스를 열분해 및 표면 개질하여 바이오차를 제조하고 중금속 및 미세플라스틱과의 흡착 실험을 진행하였다. 연구 결과 Pb2+, Cd2+ 모두에서 CaCl2로 표면 개질한 불가사리 바이오차의 흡 착 성능이 대조군(활성탄)과 비교해 월등히 뛰어난 흡착 능력을 보였다. 또한 미세플라스틱 흡착 성 능은 MgCl2로 표면 개질한 귀뚜라미 바이오차가 가장 우수하였다. 본 연구는 다양한 바이오차와 표 면 개질 용액에 따른 중금속 및 미세플라스틱 제거 효과를 확인하였으며, 지속가능한 환경 개선 및 미래 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. [

주제어: 바이오차(Biochar), 흡착(Adsorption), 중금속(Heavy Metal), 미세플라스틱(Microplastic), 표면 개질 (Surface Modification)] I.

알로에 점액–키토산 복합 겔을 제조하고, 조성별(PBV: A–E) 중금속(Pb, Cu, Cd) 흡착 성능과 쉐이드 볼 응용 가능성을 평가하였다. AAS 결과, Pb·Cu는 알로에점액:키토산용액의 혼합비 2:4에서 96 h 잔존농도가 가장 낮았고(Pb 0.923 ppm, Cu 0.578 ppm, 흡착률로는 각각 53.9%, 42.2%), Cd는 3:3에 서 근소 우세(Cd 0.277ppm, 44.6%)였다. SEM에서는 B,C 겔에서 다공성 유사 구조가 관찰되어 높은 흡착과의 관련성을 나타내었다. 쉐이드볼 실험에서 알로에–키토산 겔은 순수 한천 대비 Pb 약 27%, Cd 약 19% 추가 제거를 보여 ‘차광+흡착’이 가능한 쉐이드볼 적합 소재로서의 잠재력을 확인하 였다. 본 연구는 생체유래 소재를 활용한 수질 정화 기술의 대안 가능성을 제시하며, 향후 기초 자 료로 활용될 수 있다.

주제어: 알로에 점액질, 키토산, 중금속 흡착, 쉐이드볼 I.