연도별 연구과제 5 페이지첫페이지로 이동

흑색종에 대한 새로운 항암 접근법을 모색하기 위해 음파, 감광제(Zeaxanthin), 포도당 수송 저해 제(Phlorizin)의 영향을 분석하고 예측 모델링을 수행하였다. 실험을 통해 각각의 요인이 암세포 사 멸률과 다양한 유전자 발현율에 미치는 영향을 평가하고, 결과를 기반으로 흑색종 치료에 효과적인 접근법을 제시하고자 하였다.
음파와 빛 조사, 저해제 투입 조건에서 피부 유래 세포주의 세포사멸율과 유전자 발현 변화를 분 석한 결과, 음파를 조사했을때 조직병리학적으로 정상세포(Detroit-551)에 비해 흑색종 세포 (SK-MEL-28)의 세포사멸율이 높았지만 유전자 발현량에서는 유의미한 차이를 보이지 않았다. Zeaxanthin은 빛과 함께 사용했을 때만 세포사멸율과 PDK3 발현에 유의미한 결과를 보였다. Phlorizin은 두 세포에서 농도 증가에 따른 세포사멸율과 XRCC1, PDK3 유전자 발현량 증가 경향을 보였다.

주제어: 항암, 흑색종, 음파, 포도당 수송 저해, 활성 산소 유발

토양의 물리, 화학, 생물학적 환경 변화 스트레스가 식물 생장에 미치는 영향을 알아보기 위해 고사리를 대 상으로 토양의 pH 변화, 수분 함량 변화, 중금속 함량 변화, 토양 마이크로바이옴에 변화를 주고 3개월 후 각 고사리 뿌리 주변 마이크로바이옴을 분석함으로써 토양 미생물 군집 변화가 식물 성장에 미치는 영향을 조사했다. 연구 결과 중성 pH는 가장 높은 미생물 다양성을 제공하여 최적의 성장을 지원하는 반면 산성 및 알칼리성 토양은 더 빠른 잎 색깔 변화와 식물 생장주기의 빠른 유도를 촉진하는 것으로 판단되었다. 과도한 수분과 중금속 오염은 미생물 다양성을 감소시켜 생장에 부정적인 영향을 미쳤으며 중금속이 과도 한 토양은 알칼리성 및 과습 토양보다 잎 색깔 변화를 더욱 가속화 하였다. 건조한 토양에서 고사리는 중 성 토양보다 식물 생장주기를 나타냈는데, 이는 수분이 미생물 군집 안정성에 중추적인 역할을 한다는 것 을 시사한다. 미생물 군집이 인위적으로 변형되었을 때, 멸균된 토양에서는 미생물의 재집락화가 빠르게 진 행되었지만 고사리의 성장은 더 느려진 것으로 나타났다. 연구를 통해 다양하고 균형 잡힌 토양 미생물 군 집이 다양한 스트레스 요인, 특히 중성 pH 및 최적의 수분 조건하에서 지속 가능한 식물 성장에 필수적이 라는 점을 확인하였다.

주제어: 고사리, 마이크로바이옴, 파이토바이옴, 뿌리, 공생

본 연구는 MnO₂와 MoS₂의 혼합 촉매를 적용하여 미생물 연료전지 시스템의 전기 생산성을 향상 시키는 것을 목표로 한다. MnO₂는 전기 전도도가 높아 MFC에서 전자 수용체로 사용할 수 있고, MoS₂는 우수한 촉매 활성을 나타내는 2차원 물질이다. MnO₂와 MoS₂촉매혼합물을 최적의 비율로 Carbon felt에 도포 후 MFC에 적용하여 전력 생성량 및 전기화학적 성능을 분석했다. 실험 결과, MnO₂와 MoS₂가 혼합된 촉매는 기존 촉매에 비해 전기생산성이 크게 증가하고 전자 전달 효율이 개선된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 MFC 시스템의 실적용을 위한 촉매 재료로서 MnO₂와 MoS₂ 혼합물 촉매의 가능성을 입증하고 친환경 발전 기술 개발에 기여할 수 있는 중요한 기초자료 를 제공한다.

주제어: MFC, 슈와넬라균, MnO₂, MoS₂

일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 생활용품에서 미세플라스틱의 검출을 확인하는 실험을 진행한 결과, SEM 분 석에서 미세플라스틱으로 추정되는 물질이 검출되었으나 그 양이 매우 적어 FT-IR 분석에서는 특정한 화학 결 합에 해당하는 파수의 피크를 확인하지 못했다. 오렌지, 자몽, 레몬, 라임 등 감귤류 껍질 4종을 대상으로 초음 파 추출과 가열 추출의 방법을 이용해 펙틴을 얻고자 하였으나, 초음파 추출에서 수득률이 매우 저조했으며, 가열 추출을 통해 펙틴을 얻었다. 폴리에틸렌 미세플라스틱 표준물질을 활성탄, 시판용 펙틴, 가열 추출로 얻은 펙틴, 오렌지 및 라임, 자몽, 레몬 껍질 분말로 만든 용액에 일정량을 넣고 교반하여 흡착 실험을 진행하였다. 감압 여과하여 건조한 멤브레인 필터를 FE-SEM으로 측정하여 표면 구조를 분석하고, Raman 형광분석 장치 를 이용하여 폴리에틸렌이 나타내는 특정 파수 대의 피크가 강도 높게 나타나는지 확인한 결과, 오렌지 껍질 분말에서 가장 우수한 흡착 결과가 나타났다. 같은 농도의 오렌지 분말 용액에서는 미세플라스틱의 입자 크기 가 클수록 라만 분석에서 피크 강도가 높게 나타났고, 오렌지 분말 용액의 농도가 진할수록 미세플라스틱의 입 자 크기와 상관없이 피크의 강도가 높게 나타났다.

주제어: 미세플라스틱, 감귤류 껍질, 펙틴, 흡착, Raman

계면활성제는 친수성과 소수성 작용기를 통해 두 상의 혼합을 유도하거나 흡착을 용이하게 하는 물 질로 세정, 석유화학, 식품공업 등 다양한 공정에서 활용된다. 그러나 생분해 저항성이 존재하며 세 포막에 대한 독성으로 인해 환경 오염을 유발할 수 있다. 커피는 전 세계적으로 선호되는 기호 식 품으로 한해에 발생하는 커피 폐기물은 약 6,000,000 t 정도이다.
본 연구에서는 계면활성제를 재사용하기 위해 활성탄을 이용한 계면활성제의 재사용 방법을 이용했 다. 커피 폐기물을 이용해 활성탄을 제작했고 커피 활성탄을 이용해 계면활성제를 성공적으로 회수 할 예정이다.

주제어: 계면활성제, 재사용, 흡착, 활성탄, 커피 폐기물

그물망 구조는 가볍고 유연한 특성 덕분에 충격 흡수 및 응력 분산에 있어 중요한 역할을 한다. 이 연구는 다양한 그물망 구조(정사각형, 직사각형, 정삼각형, 정육각형)를 기반으로, 두 가지 소재(PLA, TPU)를 사용하여 충격 흡수 성능을 분석하였다. 연구에서는 Fusion 360을 통해 시뮬레이션을 수행 하고, 질량 100g, 250g, 500g의 공을 낙하시켜 발생하는 응력과 변위를 측정하였다. 분석 결과, 대체 로 TPU 소재가 PLA보다 더 우수한 충격 흡수율을 나타냈으며, 특히 정삼각형 그물망이 다른 구조 보다 높은 충격 흡수율을 보였다. 정육각형 구조는 높은 충격 조건에서 가장 안정적으로 에너지를 분산시키는 경향을 보였다. 지속적인 외력을 가하고 변형에너지 밀도 분석을 통해, 구조의 형태와 밀도가 충격 흡수 능력에 미치는 영향을 분석한 결과 부피를 고려하였을 때는 사각형 구조가, 전체 프레임의 크기와 그물 구조의 크기를 통제했을 때는 정삼각형이 가장 충격흡수율이 우수한 것으로 나타났다 또한 헬멧에 적용하기 위한 반구형 프레임에서는 정삼각형 그물이 힘의 분산이 잘 이루어 지지 않는 특성을 나타냈다. 이를 통해 다양한 보호대에 적용할 그물망 구조에 대한 시사점을 제공 할 수 있다.

주제어: 그물망, 충격흡수, 변형에너지, 헬멧

지하철 네트워크는 다른 교통수단에 비해 복잡한 네트워크 구조로 되어 있어 기존 알고리즘으로는 여러 요인을 고려한 최적화 경로를 구하기 어렵다. 본 연구는 지하철 네트워크의 구조를 열대 기하 학을 이용한 그래프로 나타내고, 열대 기하학의 열대 덧셈 연산을 이용해 최솟값을 쉽게 구할 수 있는 성질을 이용하여 시간, 거리, 비용 등을 모두 고려한 새로운 알고리즘을 제안한다. 이를 위해 플로이드 워셜 알고리즘에 대해 알아보고, 이를 인접 행렬의 방법을 이용하여 열대 기하학의 행렬 연산에 적용했다. 그리고 새로운 알고리즘을 Python으로 실제 지하철 네트워크에 적용해 알고리즘 의 문제점을 찾고, 개선하였다. 본 연구는 열대 기하학이라는 새로운 학문을 이용하여 최적화 경로 를 제시하였다는 점에서 의의가 있다.

주제어: 열대 기하학, 인접 행렬, 지하철 네트워크, 플로이드 워셜 알고리즘

본 연구는 초점이 2개인 타원이 가지는 다양한 성질, 예를 들어 한 초점에서 나온 빛이 다른 초점 에 도달하는 성질 등을 확장하여, 초점이 3개 이상인 타원이나 거리의 정의가 다른 공간에서의 타원 의 성질을 탐구하는 것을 목적으로 한다. 기존 연구에서는 이러한 성질들이 충분히 밝혀지지 않은 상태이다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 택시 기하학과 유클리드 기하학에서의 거리 개념을 포 함하는 민코프스키 거리 개념을 도입하여 새로운 형태의 타원을 연구하고자 한다. 택시 기하학의 맨해튼 거리에서의 다초점 타원, 유클리드 거리에서의 다초점 타원에 대한 방정식과 그래프를 간단 하게 일반화하는 방법을 탐구한다. 또한 일반적인 민코프스키 거리공간에서 새로운 타원을 탐구하여 그 방정식을 구하고 이를 시각화하고, 기존 타원의 광학적인 성질이 성립하는지 확인하고자 한다.

주제어: (n, p)타원, 다초점, 민코프스키 거리, 매개변수화, 광학적 성질

본 연구는 대표적인 수치적분 방법인 가우스-르장드르 구적법의 한계를 극복하기 위한 새로운 접근 법을 제안한다. 기존 가우스-르장드르 구적법은 무한구간 적분이나 급격한 함수 변동을 처리하는 데 한계가 있었으나, 본 연구에서는 탄젠트 함수 치환을 통해 이러한 문제를 해결하고자 하였다. 탄 젠트 치환은 발산하는 적분을 유한 구간으로 변환하여 보다 안정적이고 정확한 수치적분 결과를 얻 을 수 있도록 한다. 이 방법은 단순히 발산 문제를 해결하는 데 그치지 않고, 다양한 과학 및 공학 적 문제에서 발생하는 복잡한 적분 문제에도 효과적으로 적용될 수 있음을 보여준다. 또한, 본 연구 는 새로운 구적법을 제시하여 다양한 적분법 발전에 기여하고자 한다. 이러한 연구 결과는 수치적 분 분야에서 새로운 방법을 제시하며, 보다 복잡한 상황에서도 정확한 적분을 수행할 수 있는 기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.

주제어: 수치적분, 구적법, 가우스 구적법, 가우스 구적법 개선

본 연구는 ROS 기반 TurtleBot 3의 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping) 구현을 통 해 로봇이 올바르게 경로를 탐색하고 이동할 수 있도록 하는 것을 목표로 진행되었다. Ubuntu 환 경에서 ROS를 설치하고 설정하여 TurtleBot 3의 전진, 후진, 회전 등의 기본적인 동작을 성공적으 로 수행하여 원활하게 작동함을 확인하였다. 그리고 장애물 환경을 만들고 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping) 과정을 수행하여 로봇이 실시간으로 위치를 추정하고, 환경 지도를 구 축하여 자율적으로 최적 경로를 탐색하게 하였다. 이 과정에서 팽창계수를 변경하며 각 환경에서 최적의 팽창계수를 찾아봤다.

주제어: 자율주행 자동차, ROS(Robot Operating System), Turtlebot3, LiDAR, SlAM

본 연구는 ROS(Robot Operating System)와 라즈베리파이(Raspberry Pi)를 활용하여 자율주행 모형 차를 제작하고, 차선 인식 및 자율주행 알고리즘을 구현하는 데 초점을 맞추었다. 단안 카메라를 센서로 활용하여 카메라 캘리브레이션(intrinsic, extrinsic)을 수행하였으며, 이를 통해 차선 인식과 주행 경로 계획의 정확도를 높였다. 또한 SLAM 및 장애물 회피를 포함한 자율주행 기술을 적용 하여 제작된 모형차의 성능을 테스트하였다. 연구 결과, 체스보드 패턴을 활용한 캘리브레이션이 차선 인식의 정밀도에 크게 기여하였으며, 개선된 보정값을 반영한 자율주행 시스템이 트랙 완주 에 성공하였다. 본 연구는 저비용 환경에서 자율주행 알고리즘을 학습하고 실험할 수 있는 가능 성을 제시한다.

주제어: 카메라 기반의 자율주행, ROS, 차선 인식, calibration

기계학습은 데이터를 기반으로 기계가 스스로 학습하여 특정 작업을 수행하는 기술로, 그 활용 범 위가 점점 넓어지고 있다. 본 연구에서는 인공신경망과 유전 알고리즘을 활용한 강화학습을 탐구한 다. 본 연구의 목표는 유전 알고리즘을 활용하여 강화학습 환경에서 최적의 하이퍼파라미터를 탐색 하는 것이다. 이를 위해, 우선적으로 유전 알고리즘을 통해 마방진 문제를 해결하며, 그 과정에서 도출된 하이퍼 파라미터 값을 강화학습 환경인 바이페달 워커 환경에 적용한다. 이 연구를 통해 최 적의 학습 파라미터를 찾고, 이를 활용하여 강화학습 모델의 성능을 향상시키는 방법을 제시하고자 한다.

주제어: 유전 알고리즘, 강화학습, 최적화, 바이페달워커