연도별 연구과제 56 페이지첫페이지로 이동

기상이변으로 건물 내 실내 온도가 증가함에 따라 냉방기의 사용도 뒤따라 증가하고 있다. 이로 인 해 이산화탄소의 배출량이 증가하면서 더 심한 기상이변을 불러오는 이른바 ‘에어컨의 역설’이 계속 되고 있다. 이에 실내 온도를 감소시켜 냉방기의 사용을 감소시키는데 도움을 보태고자 단열효과를 보이는 페인트를 제작하여 기후 위기에 도움이 되고자 하였다. 아마인유, 테레빈유와 같은 친환경 물질에서 유래한 기름과 다공성 물질인 수세미를 활용해 페인트를 만들었고, 페인트 성능 실험과 단열효과 입증 실험을 통해 페인트가 실생활에 적용될 수 있을지 확인했다. 실험 결과, 직접 제작한 친환경 다공성 단열 페인트로 단열 효과를 보이는데 성공했고, 처음 목표했던 학교 안 열섬 현상 해결뿐만 아니라 기후변화에도 도움을 줄 수 있을 것이다.

주제어: 페인트, 단열, 다공성, 열섬 현상, 친환경

최근 제로 음료 및 식품을 쉽게 만날 수 있게 되었다. 설탕이 가진 단점을 보완한 제로 감미료는 점점 각 광 받고 있으나 이러한 상황 속에서 제로 감미료를 사용한 식품의 부작용 사례들이 나오고 현재까지도 제 로 감미료의 안정성에 대한 논란이 끊이지 않는 상황 속에서 제로 감미료의 안정성에 의문을 가지게 되었 다. 제로 감미료가 우리 몸에게 어떠한 영향을 미치는지를 알고자 실험을 진행하였으며 제로 감미료가 충치 균과 장내 미생물에게 미치는 영향은 어떠한지, 제로 감미료가 정말 제로 칼로리인지를 알아내기 위하여 실 험을 구상하였다. 본 탐구를 통해 제로 감미료가 해로운 영향을 미칠 수 있는 작은 가능성을 확인하였다.

주제어: 제로 감미료, uv-vis 분광법, 열량측정, 충치균, 장내 미생물

본 연구는 생태계 교란종인 가시박을 이용해 친환경적인 화학공정을 통하여 나노셀룰로오스를 추출하는 방법을 탐 구하였다. 생태계 교란종인 가시박을 활용하여 나노셀룰로오스를 추출하면 환경 문제 해결에 기여할 수 있다. 연구 에서는 가시박을 건조및 분쇄한 후, 에탄올로 전처리 과정을 거친다. 이후 NaOH와 H2O2를 이용해 알파셀룰로오스 를 추출하고, 황산과 시트르산을 이용해 마이크로셀룰로오스를 추출한다. 이어 NaOH와 요소를 이용해 나노셀룰로오 스를 추출한 후 가압, 가열 과정을 거쳐 정제한다. SEM 분석을 통해 셀룰로오스의 구조를 확인했으며, FT-IR 분석 으로 화학적 성질을 확인하였다. 연구 결과 친환경적인 시트르산과 H2O2를 활용하여 효과적으로 셀룰로오스를 추출 할 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구는 친환경적인 나노셀룰로오스 생산에 기여할 것으로 기대된다.

주제어: 나노 셀룰로오스, 가시박, 친환경 공정, 추출 기술, 효율성

이 연구는 독자적인 운영체제 개발을 통해 소프트웨어 기술의 국산화를 추구하고자 한다. 운영체제 는 컴퓨터 시스템의 핵심 소프트웨어로, 하드웨어 자원을 관리하고 다양한 프로그램이 원활히 작동 하도록 돕는다. 현재 상용화된 대부분의 운영체제가 외국에서 개발되어 해외 기술 의존도가 높은 상황을 개선하기 위해, 본 연구에서는 가상 환경에서 운영체제를 구현해보았다. 기존 오픈소스 운영 체제의 코드를 커널 중심으로 함수, 구조체, 클래스 등을 분석하였다. 또한 기존 코드를 바탕으로 오류 및 UI를 수정하고, 새로운 함수를 개발하여 운영체제에 대한 이해를 높일 수 있었다. 본 연구 를 바탕으로 경량화된 다양한 운영체제를 개발하는 것에 활용할 수 있을 것으로 전망된다.

주제어: 운영체제, 컴퓨터 구조

어떤 수를 제곱하여 뒤집었을 때의 수가 처음의 수를 뒤집어서 제곱한 수와 같다면 그 수를 제곱대 칭가능수라고 명명한다. 이 제곱대칭가능수가 수학적으로 어떤 조건을 만족해야 하는지, 어떤 특징, 분포를 지니고 있는지 탐구해 보고 식을 유도해 증명하였다. 제곱대칭가능수가 불연속적인 난수라 는 점과 우리가 유도한 식, 발견한 특징을 바탕으로 제곱대칭가능수 암호화 알고리즘을 제작하여 암호화에 새로운 아이디어를 제시하였다.

주제어: 제곱대칭가능수, 난수, 암호화 알고리즘

본 연구는 실시간으로 사용자의 자세와 상황을 분석하여 그에 적합한 클래식 음악을 추천하는 사용 자 맞춤형 음악 추천 신경망(AI DJ)을 개발하고자 한다. 기존의 음악 추천 서비스는 사용자의 청취 이력을 기반으로 음악을 추천하지만, 이는 사용자의 현재 상황이나 분위기를 반영하지 못한다는 한 계가 있다. 따라서 본 연구에서는 카메라를 통해 실시간으로 사용자의 자세를 인식하고 분석하여 사용자의 현재 자세와 상황에 맞는 클래식 음악을 추천함으로써 심리적 안정감, 집중력 향상, 스트 레스 감소 등 다양한 긍정적 효과를 제공하고자 한다. 이를 위해 Roboflow에서 12개(Shoulder, Elbow, Wrist, Pelvis, Knee, Ankle 각각 2개씩) 관절이 포인팅 된 Skeleton을 통해 사용자의 자세를 standing, running, jumping, dynamic으로 분류하여 데이터 셋 제작과 라벨링을 진행하였다. 이후 YOLO v8을 사용하여 포즈 추정 모델을 만들었고 PyCharm에서 모델 성능을 테스트하여 정확도를 검증하였다. 60여 개의 클래식 음악을 사용자의 자세에 따라 분류하였으나 더욱 알맞은 클래식 음 악 추천을 위해 사용자의 자세 뿐만 아니라 시간대(morning, afternoon, evening)도 고려하여 적합 한 클래식 음악을 추천하는 기준을 늘리는 과정을 거쳤다. bpm, rms, tempo를 기준으로 클래식 음 악을 분류하는 코드를 Python을 통해 제작하였다. 최종적으로 Raspberry Pi를 통해 카메라를 연결 하여 실시간으로 사용자의 상황과 자세 분석을 시도하였다. 본 연구는 다양한 환경에서 적용 가능 하여 사용자에게 심리적 및 인지적 이점을 제공할 수 있는 새로운 맞춤형 음악 추천 기술을 제안하 고자 한다.

주제어: Roboflow, YOLO v8, 클래식 음악, 매칭 시스템, pose estimation bottom up

세계적으로 전기 자전거 시장의 규모가 커지고 있다. 하지만 스로틀(Throttle)형 전기 자전거는 안전 사각지대에 놓이는 문제가 있었고 이를 비전 기술을 활용한 ASCC 기술을 통해서 해결하고자 했 다. 객체 인식에는 YOLOv8n을 사용했고 거리 측정은 mono 카메라와 삼각법 공식을 이용했다. 속도는 라즈베리 파이에서 Relay에 신호를 보내 전류를 차단하여 감속시켰다. 실험 결과 인식한 객체 가 가까워짐에 따라 감속했으나 객체 인식 정확도가 가상 환경보다 낮았으며 속도를 세밀하게 조절 할 수 없었다. 추후 Dataset 개선과 두 개의 카메라 렌즈를 두 개 사용을 통해 성능을 개선할 것이 다. 또한 Relay 대신 라즈베리 파이와 호환되는 전력 공급 장치를 이용하여 속도 또한 세밀하게 조정하고자 한다.

주제어: YOLO, Adaptive Smart Cruise Control, Vision Technology, OpenCV, Electric Bicycle

본 연구는 스트림스 게임에서의 가장 효율적인 게임 전략을 탐구한다. 직접 스트림스 게임을 진행 해보며 여러 게임 전략을 구상한 후 이 게임전략을 스트림스 게임에 앞서 구상한 게임전략을 적용 하여 코드를 작성하고 이를 이용하여 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 스트림스 게임에서 각각의 게 임전략에 대한 평균점수를 도출해낸 후, 수학적 분석을 통해 상황에 따라 가장 적절한 스트림스 게 임에서의 게임 전략이 무엇인지 확인한다. 그 이후 스트림스 봇을 상황에 따라 가장 적절한 이론을 이용하여 코드를 통해 개발한다. 또한 이 게임에서의 연구결과를 토대로 도출해낸 게임전략을 이용 하여 일상생활에 이 이론을 사회적 문제에 적용시켜 해결하는 것을 목표로 한다.

주제어: 몬테카를로, 스트림즈 게임, 몬테카를로, 파이썬, 조건부확률, 상황별 최적화

윷놀이의 공정성과 재미를 향상시키기 위해 해당 연구를 진행하였다. 윷놀이의 공정성과 재미의 요소를 설문조사를 진행하여 설정하였고 기준을 잡아 시중 윷보다 더 공정하고 재미있는 윷짝을 개발하려 하였다. 윷의 단면에서 중심을 기준으로 30도씩 잘라 평면 기준 30도, 60도, 90도, 120도, 150도, 180도 총 6개의 윷을 Tinkercad를 통해 제작하고 3D프린터로 출력하였다. 아크릴을 통해 윷 굴림 장치를 제작하여 경사면을 다르게 해 출력한 윷을 각각 300번씩 굴려보았고 나온 결과 값 을 토대로 각각의 윷의 도, 개, 걸, 윷, 모 출현 확률을 계산해 보았다. 윷놀이 시뮬레이션 코드를 제작해 제작한 윷의 도, 개, 걸, 윷, 모 출현 확률을 대입, 윷짝 당 1000번 실행하여 재미의 요소인 말을 잡은 횟수와 지름길을 탄 횟수, 공정성의 요소와 관련된 순서에 따른 말의 우승 횟수가 출력 되게 하여 이를 10번 반복, 평균값을 내었다. 평균값을 통해 윷의 재미와 공정성을 비교하여 연구 목적에 가장 적합한 윷을 찾아내었다.

주제어: 공정성, 윷의 확률, 재미, 통계

본 연구는 σ(a,s)라는 새로운 함수를 정의하며 자연수의 약수의 개수에 관해 새롭게 접근하는 방법에 대해 탐구하고자 하였다. 탐구결과, 약수에 대한 무한곱을 감마함수에 대한 무한곱으로 나타낼 수 있었고, 시그마 함수를 여러 가지 방법으로 나타낼 수 있었다. 이러한 결과들을 응용하여 자연수에 대한 제타함수의 함숫값 을 일반적인 극한식 형태로 표현할 수 있었다. 추가적으로 짝수에 대한 제타함수의 함숫값을 사용하여 베르 누이 수를 구하는 방법을 제안하였고, 이러한 방법을 응용한다면 홀수에 대한 제타함수의 함숫값을 구하는 데 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문을 통해 제타함수, 감마함수, 약수 간의 관계를 연구하며 자연 수에 대한 제타함수의 함숫값을 구하는 새로운 방법을 제시할 수 있었다.

주제어 : 약수, 감마함수, 제타함수, 베르누이 수, 극한

야구 경기를 진행할 때 타자가 홈런을 쳤을 때 공이 날아가는 방향은 매번 달라진다. 그러나 본 연구자는 홈런볼이 특정한 방향으로 어느 정도 더 많이 올 것이라고 예상했고, 야구 경기를 모델링 하여 홈런볼의 집중 분포를 확인하고자 하였다. 창원에 위치한 야구장의 비율을 99% 축소하여 야구 장 모델을 제작했다. 또한, 시야각을 반영한 수식을 정형화하여 타구의 궤적과 도달 거리를 이론적 으로 계산했다. 이후 모델링한 축소된 야구장에서 실험으로 구한 통계적인 데이터를 수집하고, 분석 하는 과정을 통해 홈런볼이 가장 많이 날아오는 자리를 선정했다. 두 가지의 연구 결과를 토대로 하나의 최적의 자리를 선정했다. 본 연구는 야구 관람 시 관객의 흥미와 경험을 높이는데 기여할 뿐만 아니라, 안전한 경기관람 환경 조성에도 활용될 수 있다.

주제어: 야구, 홈런볼, 커널 밀도 추정, 미분 방정식

연구에서는 감염되지 않은 인구수, 사람과의 접촉량, 물건과의 접촉량, 활동량, 노출도, 소독량, 감염 확률, 감염성, 치료량 등 다양한 변수를 고려하여 엠폭스 질병에 대한 지연 미분방정식 시스템을 구 성하였다. 각 변수 간의 관계를 수학적으로 표현한 후, 이를 기반으로 시뮬레이션을 수행하여 질병 확산 패턴과 예방 조치의 효과를 분석하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 지연 요소가 엠폭스의 확산 에 미치는 영향을 평가하고, 적절한 백신 접종과 치료 과정의 중요성을 강조하고자 한다.

주제어: 지연미분방정식, 엠폭스 질병, 감염병, 상미분, 시뮬레이션