연도별 연구과제 4 페이지첫페이지로 이동

본 연구는 농구 자유투 슛의 성공률을 높이기 위해 신체 동작 인식 기술인 Mediapipe를 활용하여 슈팅 자세를 분석하고, 최적의 슛 자세를 도출하는 것을 목표로 한다. 자유투에서 딥/딜리버리/ 팔로 우쓰로로 자세를 세가지로 나누어 신체각도를 분석하고자 하였다. 그러나 자세를 정하는 정확한 기 준을 찾기 어려움이 있었고, 자세를 나누지 않고 프로선수 영상에서 각도를 도출하여 아마추어 영 상과 비교하는 방향으로 전환하였다. 또한 연구의 정확성을 높이기 위해 포물선 방정식과 같은 수 식을 사용하였고, 연구 결과 슛 성공률과 상관관계를 이용하여 최적의 자세를 도출했다. 이 연구를 통해 아마추어 선수들이 개선해야할 점을 제시함으로써 자유투 성공률을 크게 높이는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

주제어: Mediapipe, 농구 자세 분석, 자유투, 신체 동작 인식

고대 진시황이 불생불사를 위해 선정했던 불로초는 현재의 한의학에서 여러 인체에 도움이 되는 약 재로써 검증 되었다. 하지만 과학기술이 발달하지 않은 고대 중국의 시대에 그 약재들을 어떻게 선 정할 수 있었을지 또 그 불로초라고 불리는 약재들은 실제로 노화 방지 효과가 있는지 궁금증을 느 꼈고, 고령화사회에 노화와 관련된 연구가 필요하다 생각하여 연구를 시작하였다. 당귀, 인삼, 구기 자, 동충하초의 네 가지 약재를 선정하였고, 추출물을 제작하였다. 약재의 항산화효과를 검증하기 위해 DPPH assay를 진행하였다. 텔로미어에 영향을 주는 텔로머레이스 관련 유전자의 활성을 확인 하기 위해 염기서열을 찾아 프라이머를 제작한 후 예쁜꼬마선충을 추출물이 농도별로 접종된 배지 에 배양 후 RNA를 추출하여 RT-PCR을 진행, 결과를 전기영동하여 나타내었다. 예쁜꼬마선충이 움 직이는 정도와 DPPH assay 결과, RT-PCR 결과를 종합하여 고려하였을 때 가장 탁월한 약재는 10% 구기자, 10% 인삼이라 할 수 있었다. 하지만 이는 한 가지의 약재만을 고려한 것이고, 추후 여 러 약재를 혼합하여 사용했을 떄의 시너지효과를 실험할 계획이다. 또한 예쁜꼬마선충은 인간과 많 은 유전자를 공유하지만 완전히 같은 것은 아니기 떄문에 인간에게도 적용될 수 있는 확장된 연구 를 계획 중이다.

주제어: 노화, 한약재, 항산화효과, 텔로머레이스

로켓을 제어하는 기술은 시대를 지나며 발달하였다. 우리는 화학로켓에 적용되는 여러 기술들이 물 로켓에도 적용될 수 있음을 확인하기 위해 연구를 시작했다. 가속도 센서가 얻은 데이터를 바탕으 로 PID 제어와 여러 번의 개선을 거친 TVC 장치 구현에 성공했으며, 페트병을 이용하여 우리의 목 적에 맞는 형태의 로켓 동체와 발사대를 제작했다. 또한, 공기가 새는 문제를 해결해나가며 결과적 으로 물로켓의 안정적인 비행, 궤도 조정 기술에 기여했다.

주제어: TVC, 단분리, 물로켓, CFD

태양열 발전기나 화력발전기와 같이 물을 가열시켜서 터빈을 발전시키는 등 인위적으로 발생시킨 큰 열을 사용하는 원리 대신 많은 에너지 전환 과정에서 손실되는 에너지 형태인 열에너지를 이용 한 발전기에 대한 관심으로 제벡효과는 반도체뿐만 아닌 모든 전기가 흐르는 소재에 발생하므로 생 활 속에서의 온도차를 이용하여 보편화된 발전기를 개발하고자 했고, 좀 더 저비용의 열전소자를 개발하고자 했다.

주제어: 이온 수용액, 제백효과, 발전기, 환경

본 연구는 Galton board의 핀을 종이접기 패턴으로 대체하여 유체의 흐름을 조작하고, 다양한 비율 로 유체를 분리할 수 있는 구조를 설계하는 것을 목적으로 한다. 종이접기 패턴 중 Miura fold를 활 용하여 비비탄을 이용한 실험을 통해 1:3, 1:4, 1:5 등의 비율로 유체를 나눌 수 있는 분기점을 제작 하였다. 각각의 분기점들을 Galton board의 핀들을 대체하여 설치하였고 최종적으로 퇴적 형태를 상 수함수의 형태로 최적시키는데 성공했다. 이후 3D 프린터를 이용한 분기점들을 새로 제작하고 입구 와 분기점 사이의 간격을 더욱 정교하게 설정하여 연구의 정확성과 재현성을 더욱 높였다.

주제어: 종이접기, Miura fold, 정규분포, Galton board, 통계역학

본 연구는 비행기를 탈 때 갑자기 찾아오는 난기류의 불편을 해소하고 싶다는 생각에서 출발하 였다. 본 연구는 난기류가 생성될 때 생기는 소음의 특징을 분석하고 난기류 생성 시의 패턴을 찾아 난기류를 예측하고자 하였다. 풍동 실험실에서 장애물을 설치하여 풍속의 차이를 만들고, 풍속 차이에 의해 난기류가 생기는 것을 확인하였다. 이후 풍동 실험실 내에 3D 프린터로 제작 된 날개 모형을 두고 풍동을 작동시켜 날개에 작용하는 양력과 날개 위아래에서 생기는 소음을 녹음하였다. 장애물이 있을 때와 장애물이 없을 때로 나누어 확인해 본 결과 난기류 형성 시에 날개 모형에 가해지는 양력과 소음 모두 표준편차가 증가하고, 날개 자체에 가해지는 양력이 줄 어드는 것을 확인하였다. 또한 날개 위와 아래에서 생기는 소음의 FFT 분석 결과 낮은 RPM과 높은 RPM에서 보이는 양상이 다르다는 점 역시 확인하였다. 본 연구는 난기류 형성 시 날개에 생기는 공통적인 변화를 확인하였으며 추가 연구를 통해 난기류가 가지는 특징적인 양상을 찾는 다면 비행기 운행 중 난기류의 예측이 가능할 것으로 보인다.

주제어: 청천난기류(CAT), 유동소음, 양력, 유체역학, 빅데이터 분석

노인들의 경우 족저굴곡근의 약화와 중족골의 강성 부족에 의해 보행 안정성에 문제가 발생하는 경우가 있다. 중족골에 강성을 보조하는 것이 중재전략이 될 수 있으나, 개인마다 보조해야 할 강 성이 다르다는 문제가 있다. 이를 해결하고자 중족골 굽힘 강성 가변 장치를 개발하고 효과성을 검증하였다. 보아와 줄을 이용하여 중족골 부분에 강성을 조절할 수 있는 장치를 만들었고, 계산 과 시뮬레이션을 통해 줄의 강성 변화에 따른 탄성에너지 변화를 제안하였다. 동작분석장치의 결 과를 Trunk의 Stabilogram을 이용하여 측정한 결과 개인별로 적합한 강성이 있으며 중족골 부분 에 강성을 높일수록 보행안정성이 높게 나타나는 결과를 얻었다. 또한 발 안쪽의 강성을 크게 하 는 경우 CoP가 발의 바깥쪽과 발뒤꿈치쪽으로 이동하였으며, 발 바깥쪽의 강성을 크게 하는 경우 발의 안쪽과 발가락 쪽으로 CoP가 이동하는 결과가 나와 중족골 굽힘 강성 가변 장치가 노화에 따른 회내와 회외의 문제를 해결하는 중재전략이 될 수 있다는 결론을 얻었다.

주제어: 중족골, 가변강성장치, 회내와 회외, 운동분석, 압력중심

최근 백신 콜드체인에서 사용되는 Tetradecane의 환경오염을 해결하기 위해 본 연구에서 콜드체 인에 적합한 공융점 범위를 가지며, 잠열이 크고 친환경적인 카프릴산, 라우릴 알코올 혼합물을 대 체 냉매로 선정했다. 공융혼합물 물성 변화를 위해 계면활성제 염을 기본용액에 3,4,5의 wt%로 녹 였고 DSC로 공융점, 잠열, 상분리 여부를 분석했고 그 결과 DLS 3% 용액에서 3가지 기준을 모두 만족하는 그래프가 나타났다. 보냉성 역시 상온에서 기존 냉매와 유사한 온도 변화를 보였다. 따라 서 첨가 용질로서 DLS를 선정하였고, 3% 부근 농도인 2.5, 3.0, 3.5%로 세분화하여 재분석 시, 다 시 3.0%에서 공융점, 잠열, 상분리, 보냉성의 적합성을 확인했다. 따라서 본 연구에서는 공융점을 이용한 친환경 물질로 기존 물질을 대체하는 방법을 제안한다.

주제어: 공융점, DSC, Data Logger, 보냉성, 공융 혼합물

초음파 무선 전력 전송 방식은 수중 기기와 인체삽입형 전자기기에 활용할 수 있는 전력 전송 방 법으로 다양한 매질을 통한 전송과 먼 거리의 에너지 전송이 가능하여 관심을 끌고 있다. 본 연구 는 초음파 트랜스듀서의 송신부와 수신부 사이의 전력 전송에서 관련 변인에 따른 효율과 전송 특 성을 탐구하였다. 선행 연구를 토대로 거리와 각도, 진동수에 따른 전력 전송 효율과, 감쇠 계수에 대한 이론식을 실험 조건에 맞게 정립한다. 공기, 액체 매질에서 실험을 통해 변인에 따라 효율을 분석하고, 그에 따른 이론적 수식과 실제 실험과의 차이를 확인한다. 본 연구를 통하여 초음파 무선 전력 전송의 변인에 대한 특성 및 전송 효율 최적화에 대한 기초 자료를 제공하고자 한다.

주제어: 초음파, 에너지 전송 효율, 감쇠 계수

본 연구는 진화신경망에서 활성화 함수 선택이 학습 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석하고자 하였다. 진화신경망은 기존 신경망과 달리 오차 역전파를 사용하지 않고 유전 알고리즘으로 가중치 를 최적화하기 때문에 기울기 소실 문제를 겪지 않으며, 이에 따라 활성화 함수 선택이 기존 신경 망과 다른 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 대표적인 활성화 함수인 Sigmoid, Tanh, ReLU, Leaky ReLU를 선정하여 Snake Game 환경에서 1000세대에 걸친 30회 반복 실험을 수행하였다. 실 험 결과, Sigmoid 계열 함수(Sigmoid, Tanh)는 ReLU 계열보다 높은 학습 성능과 안정성을 보였으며, 특히 Sigmoid 함수는 가장 안정적인 성능을, Tanh 함수는 초기 학습 속도에서 우수한 결과를 나타 냈다. 반면, ReLU와 Leaky ReLU 함수는 상대적으로 낮은 성능과 학습의 불안정성을 보였다. 이는 활성화 함수의 비선형성 및 대칭성 등 특성이 유전 알고리즘 기반 탐색 방식과 상호작용한 결과로 해석된다. 본 연구는 진화신경망 최적화를 위해 활성화 함수 선택의 중요성을 강조하며, 진화신경망 의 특성에 맞춘 Sigmoid 계열 활성화 함수가 더 적합할 수 있음을 시사한다.

주제어: 진화 신경망, 활성화 함수, 역전파, 기울기 소실

기존 축구 경기 결과를 예측하는 연구에서는 통계학적 기법과 머신러닝을 각각 이용하여 예측하기 만 하였지만 서로 비교하는 분석은 없었다. 따라서 본 연구에서는 통계학적 기법과 머신러닝, 두 가 지 방법으로 축구 경기 결과를 예측해 보고 두 방법을 비교해 보려고 한다. 본 연구의 목적은 축구 경기의 결과를 머신러닝 모델과 수학 · 통계학적 모델을 통해 예측하고 그 성능을 비교하는 것이 다. 웹크롤링을 통해 축구 경기에 대한 다양한 데이터를 얻고, 그 자료를 4종류의 머신러닝 모델, 로지스틱 회귀, 랜덤 포레스트, 서포트 벡터 머신, 인공신경망을 이용하여 결과를 예측한다. 예측한 결과를 팀의 과거 경기 결과를 이용한 통계학적 기법인 푸아송 분포의 예측 결과와 비교하여 어떤 방법이 더 나은 성능을 가지는지 확인한다.

주제어: 푸아송 분포, 머신러닝, 웹크롤링, 축구, 승패 예측

본 연구는 5개의 지역에서 수집된 해수의 pH, 해수 온도, 대기 및 해수 CO2 농도 데이터를 비교 분석해, 해수의 pH 변화 경향과 해수의 pH 변화에 영향을 주는 요인에 대해 알아보았다. 연구 결과 모든 지역에서 해양 산성화가 진행되고 있으며 해수의 CO2 농도가 해수의 pH에 가장 직접적인 영 향을 미치는 것을 알 수 있었다. 해수의 pH 변화는 대기 CO2의 증가도 영향을 주지만 증가된 대기 CO2가 해수의 온도에 따라 녹는 정도가 다르며 해수의 알칼리도, 엽록소 양에 따라 pH 변화에 주 는 영향이 달라진다는 것을 알게 되었다. 마지막으로 머신러닝을 이용하여 미래 해수의 pH 변화 양 상을 예측해봄으로써 해수의 산성화가 지속적으로 발생할 경우의 심각성을 인식할 수 있었다. 현재 빠르게 진행 중인 해양 산성화를 감속시키기 위해서는 해수의 pH 감소 속도를 낮춰야 하며, 이를 위해서는 해수에 녹는 CO2의 양을 줄여야 한다는 것을 알게 되었다. 해수에 녹는 CO2양을 줄이기 위해서는 해수 엽록소 양의 증가가 중요하며 해수의 알칼리도 유지가 동시에 pH 감소 속도를 늦춘 다는 것을 알게 되었다. 이를 통해 해양 산성화를 감속시키기 위해서는 해양 생태계 파괴를 막고, 해양 생태계 보호 및 유지에 힘써야 한다는 결론을 얻었다.

주제어: 해양 산성화, 이산화탄소 증가, 해수 온도 변화, 해수의 pH