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잡색이란 식물의 잎 또는 줄기와 열매에 다른 색의 영역이 나타나는 것을 말한다. 코로나19이후 잡색식물이 특별한 색을 가진 조경식물로서 인기가 많아지고 있다. 하지만 잡색 식물이 시간이 갈수록 잡색이 사라져 그 특별함을 잃는 등의 문제가 발생하고 있었다. 따라서 잡색 형질의 원인 규명은 중요한 문제로 떠오르고 있다. 본 연구는 Aglaonema commutatum을 대상으로 식물에 나타나는 잡색 형질의 원인을 알아보는 데 목적을 두었다. 연구 방법으로 빛의 세기가 다른 환경에서 Aglaonema commutatum을 생육하여 역전사-PCR과 qPCR을 통해 잎에 나타나는 잡색 형질 유전자의 발현량을 상대적으로 비교한다. 또 이를 분석하여 생장 과정에서 빛의 세기와 잡색 사이 관계를 분석한다. 주제어: 아글라오네마, 잡색 형질, PCR, 빛의 세기
본 연구에서는 Kamagataeibacter hansenii의 유전체(gDNA)를 조작하여 quorum sensing 기작을 통해 생성되는 bacterial cellulose의 인장력을 향상시키는 것을 목표로 한다. Kamagataeibacter hansenii의 cellulose 생성 과정에서 중요한 역할을 하는 bcsAB2 유전자는 gDNA에 위치하고 있으며, 동일한 gDNA에 위치한 bcsAB1 유전자와 비교했을 때 더 얇은 망의 cellulose를 형성한다. 본 연구에서는 CRISPR-Cas9 시스템을 이용하여 bcsAB2 유전자를 제거하기 위해 in-fusion cloning 기법으로 제작된 pCas9 플라스미드를 활용할 예정이다. 이후 생성된 cellulose를 추출한 후, 물리적 시험과 주사전자현미경(SEM)을 통해 기존의 cellulose와 비교하여 영률이 향상되었음을 확인할 것이다. 주제어: Bacterial cellulose, Kamagataeibacter hansenii ATCC 53582, gene deletion, mulching film
일반적인 단일 진자의 운동 분석은 고등학교 수준에서 가능하지만, 이중 진자 이상이 되면 고등학교 범위에서 배우는 뉴턴 역학으로는 분석이 불가능하게 된다. 그래서 순간적인 상황에서 물체가 최소 작용의 방향으로 움직인다는 라그랑주 운동계의 아이디어를 차용해 이중 진자 운동의 특정 순간에 진자가 받는 힘을 이용해 운동을 불연속적으로 분석했고, 그 결과를 아두이노 장치에 적용했다. 아두이노를 통해 작동하는 모터의 일종인 스테퍼모터로 진자를 작동시켜서 누구나 쉽게 작동시킬 수 있는 진자운동 구현장치를 제작할 예정이다. 주제어: 아두이노, 운동분석, 다중진자, 질량분포
기술이 발전해나가며 중요한 물품을 보호하는 패키징 기술 또한 빠르게 성장하고 있다. 먼 곳에서 부터 배송되는 물품이나 고가의 물품은 손상이 발생할 가능성이 높기 때문에 더 높은 안전성을 요구한다. 패키징에서 충격 완화제로 가장 많이 쓰이는 물질인 에어캡은 한순간의 강한 충격과 뾰족하고 각진 물체에 의해 영구적인 물체 보호력 상실을 가질 수 있는 단점을 가지고 있다. 또한, 가해지는 충격이 강할수록 충격 완화능력이 저하되는 모습을 관찰할 수 있었다. 본 연구에서는 한번 충격을 받으면 전단력이 증가하여, 이에 따라 전단응력(점도)이 증가하는 비뉴턴 유체의 특성을 활용하여 에어캡과 비교하여 높은 안전성을 요구하는 특수포장에서의 장점을 고안하고 그 효과를 변인조절을 통한 충격량과 시간에 따라 받는 힘 그래프를 통해 검증하였다. 주제어: 비뉴턴 유체, 패키징, F-t 그래프, 충격력
본 연구는 단위 양의 염료가 창출할 수 있는 수익이 최대화되는 LSC에서 형광염료의 페인팅 패턴을 규명하였다. 광자 추적 시뮬레이션을 통하여 최대 발전 전력을 계산하고, 특정 Dye Coverage를 가지는 패턴 샘플을 랜덤하게 추출하여 Dye Coverage에 따른 경제성의 추이를 규명하였다. 그 결과 일반적인으로 최적의 Dye Coverage는 100%라는 결과를 얻었다. 한편 LSC의 밑면의 한 변의 길이 대비 높이가 일정 수준을 넘어가면 최적의 Dye Coverage가 0%로 나타나는 현상을 발견하였으나 이는 일반적이지 않은 상황에서 나타나 무의미하다고 판단하였다. 종합적으로, 단위 양의 염료 당 창출하는 수익이 최대화되는 형광염료의 페인팅 패턴은 면의 모든 부분을 칠하는 것이라는 결론을 얻었다. 주제어: LSC, Painting Pattern
본 연구는 지구온난화와 같은 환경 문제에 대응하기 위해 주목받고 있는 신재생 에너지 중 하나인 풍력 발전을 더욱 효율적으로 개선하는 것을 목표로 한다. 기존의 풍력발전기는 커다란 날개로 인해 야생 동물에게 위협이 되거나 유지 비용이 높다는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 날개 없는 풍력발전기를 직접 제작하고, 진동 본체(기둥)의 곡률과 바람을 차단하는 벽의 곡률 및 거리에 따른 발전 효율을 분석하였다. 이를 통해 최적의 곡률과 거리 조합을 도출하고, 소형화를 위한 3D 모델링을 시도하여 날개 없는 풍력발전기의 실용 가능성을 확대하고자 하였다.
기계의 중요성이 커짐에 따라 다양한 종류의 기계가 등장하였고, 레일을 따라 이동하는 기계도 많이 등장하였다. 본 연구에서는 시뮬레이션과 이론적 계산을 통해 끊어진 레일에서 원운동이 가능한 조건을 탐구하였고, 실제 실험을 통해 확인하고자 하였다. 이론적인 계산을 통해 레일이 끊어진 부분의 중심각의 임계점을 구하였으며 시뮬레이션에서 공 크기에 따라 경로를 분석하였다. 실제 실험은 끊어진 레일의 길이를 조작 변인으로 하여 3D프린터로 레일이 끊어진 길이를 바꾸어가며 레일을 제작하여 진행하였다. 그러나 이론적 연구 및 시뮬레이션은 공과 레일의 역학적 상호작용 및 공의 물리적 특성, 공기저항 및 마찰 등을 정확히 반영하지 못한다는 한계점이 있으며, 따라서 실제 실험과의 차이를 줄이기 위해 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다. 본 연구는 레일이 포함된 장치나 실험의 기초 자료로서 활용될 수 있다는 점에서 의의를 가진다. 또한, 원형의 레일을 만드는 상황에서 사용하는 재료의 양을 최소화할 수 있으며, 보드 등으로 곡면 위에 장애물이 있는 곳을 이동할 때의 움직임을 분석하는 데에도 활용이 가능하다. 주제어: 원운동, 끊어진 레일
Sparse Identification ofNonlinear Dynamics (SINDy)는 비선형 동역학계를 분석하는 데이터 기반 접근법 으로 유체역학. 생물학 등 다양한 분야에서 효과적으로 활용되어 왔다. 그러나 SINDy는 단일 스케일 의 비교적 단순한 시스템에서는 유효한 결과를 제공하지만, 다중 시간 스케일을 포함한 복잡한 비선형 시스템에서는 제대로 된 피팅이 어려운 한계가 존재한다. 대표적으로 Lorenz 96 모델은 대기와 해양과 같은 기후 시스템을 분석하는 데 주로 사용되며, 다양한 스케일의 상호작용을 포함하고 있다. 기존의 SINDy를 단순히 Lorenz96 모델에 적용할 경우, 낮은 차원의 Sparse 항들로 구성되지 않아 모델 피팅이 제대로 이루어지지 않는 한계가 존재했다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 데이터에 인코 더를 적용하여 낮은 차원의 잠재 변수(latent variable)를 도입하고. 이를 기존의 데이터와 함께 SINDy를 적용하는 방식을 제안하였다. 제안된 atent Variable Augmentation 전략을 통해 SINDy의 모델링 성능을 크게 개선할 수 있었으며. 이를 통해 MSE=0.3739라는 정학도를 달성하여, 기존의 SINDy 단독 적용 시 결과인 MSE=44.11 대비 매우 우수한 성능을 보여주었다. Keywords: sparse regression, model discovery, dynamical system, machine learning, encoder; dual-frequency dy- namics
이 논문은 LiDAR 센서를 활용해 위치 추적 기술을 개선하고 이를 자율 주행 로봇에 적용하는 연구이다. 자율주행 자동차의 상용화를 위해서는 높은 정확성과 안전성이 요구되며, 특히 위치 파악 기술이 필수적이다. 현재 사용되고 있는 GPS와 RTK 기술은 높은 비용, 정확성 문제 등의 다양한 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 LiDAR를 활용하여 GPS의 오차를 보완하고, 더욱 정밀한 위치 파악이 가능하게 하는 방법을 탐구한다. 이를 통해 자율주행 자동차의 상용화를 촉진하고, LiDAR 기반의 새로운 기술을 개발하여 자율주행뿐만 아니라 다양한 분야에서 응용할 수 있는 가능성을 제시하고자 한다. 주제어: 자율주행 자동차, LiDAR, 위치 추적 기술, GPS 오차 보정
배아줄기세포 연구는 윤리적 논란과 면역거부반응 문제를 동반한다. 오가노이드는 특정 기관의 미세환경을 모방하여 해당기관의 기능과 구조를 재현하는 3차원 세포집합체이다. 배아줄기세포의 문제점을 보완할 수 있으면서도 동물실험을 대체할수있고, 인간에게 더 안전한 치료법을 제공하는데 기여할 수 있는 오가노이드를 연구해 보고자 한다. 간줄기세포와 혈관내피세포를 공배양(Co-Culture)하고, albumin과 cd31을 표지하는 항원을 이용해 면역염색법(ICC) 과정을 거쳤다. 실험 과정 수행 후 형광현미경을 이용해 형광물질을 관찰한 결과 각 세포의 단백질 발현과 세포핵의 분포를 확인할 수 있었다. 이후 간독성을 유발하는 물질으로 아세트아미노펜을 선정하였고, 이를 농도별로 처리하여 ELISA를 통해 AST, ALT, albumin의 농도를 측정하는 실험을 계획하였다. 주제어: 간오가노이드, 바이오마커, 간줄기세포, ICC, 공배양
본 연구는 고차원 데이터를 신속하고 정확히 분석하기 위해 위상적 데이터 분석(Topologkal Data Analysis, TDA) 방법론을 탐구하고자 한다. 각각 원, 숫자, 구 및 무작위로 움직이는 네 점의 구조에 대해 지속성 호몰 로지를 활용하여 TDA의 주요 기법 및 데이터 처리방식, 데이터의 위상적 패턴 파악 능력, 그리고 노이즈에 대한 강인성을 분석한다. 이를 바탕으로, TDA를 인공지능에 접목하여 위상적 특성을 활용한 새로운 데이터 분석 방법을 제시함으로써 인공지능의 데이터 처리 능력을 향상시키고 복잡한 패턴을 보다 효율적으로 탐지 하는 데 기여하고자 한다. 본 연구는 TDA의 실질적 활용 가능성을 확대하는 중요한 계기를 마련할 것이다. • 주제어: 위상적데이터분석 (Topological Data Analysis, TDA), 지속성 호몰로지 (Persistence Homology), 인공지능, 지속성 바코드 (Persistence barcode), 지속성 다이어그램 (Persistence diagram)
수직 지하수의 유속을 측정하여 강수가 발생하여 지하수가 되는 과정, 지하수 내 오염물질의 이동, 기후 변화의 연구 등을 알아보기 위한 연구를 진행하였다. 계절별로 달라지는 지하수 내의 동위원소 비율을 이용해 어떠한 깊이에서 지하수의 유속을 측정하였고, 이를 싸인 함수 그래프의 형태로 나타내어 시간에 따른 변동을 확인해 볼 수 있다. 이번 연구에서는 한성 고학 고등학교 지하수의 수직 속도를 알아내어 보는 실험을 진행하면서 물의 순환에 관해 탐구해 보는 과정을 거쳤다. 제시어: 강수 동위원소, 지하수 동위원소, 지하수 유속, 싸인 함수