연도별 연구과제 57 페이지첫페이지로 이동

기후변화로 인해 증식하며 여러 피해를 주고 있는 구멍갈파래를 열분해시켜 바이오차를 제작한 후 냉각 온도에 따른 이화학적 특성 비교를 위해 0℃, 25℃, 50℃, 75℃에서 냉각시킨 바이오차의 냉 각 속도를 계산하고 표면 구조, 비표면적 크기, 수득률, pH, 원소 함량 비율을 측정하였다. 그 결과 표면 구조와 비표면적 크기, 수득률, pH의 변화는 0℃에서 냉각시킨 바이오차가 가장 우수하였고, 원소 비율은 모든 바이오차에서 큰 차이가 없었다. 가장 성능이 우수한 0℃에서 냉각시킨 바이오차 를 이용하여 바이오차의 염분 제거 능력을 알아보기 위해 간척지 토양에 3%, 5%, 7% 비율로 바이 오차를 혼합하여 2일에 1번씩 총 7번 염도를 측정하였다. 그 결과 2∼4일간 염도의 상승이 이루어 진 후 감소하였고, 10일차 이후 모든 비율에서 대조군보다 염도가 낮아졌으며 5% 비율로 바이오차 를 첨가한 토양에서 가장 많은 염도 감소가 이루어졌다. 이로써 구멍갈파래를 탄화시킨 바이오차는 염분 제거제로 활용할 수 있음을 증명하였다.

주제어: 구멍갈파래, 바이오차, 냉각 속도, 공극 구조, 염분 제거제

세포호흡과정에서 생성되어 강한 반응성을 바탕으로 세포 내에서 산화반응을 일으켜 다양한 질 병들을 유발하고 노화를 촉진시키는 활성산소는 항산화물질에 의한 항산화작용으로 인해 중화되 어 그 독성이 사라지게 된다. 이러한 항산화물질은 세포호흡을 하는 모든 생명체에서 활성산소를 제거하여 세포의 수명을 늘리는데 활용될 수 있다. 또한 활성산소로 인해 생기는 반응 효율의 감 소를 해결하는데 활용될 수 있다. 우리는 본 연구에서 새송이 버섯에서 항산화 물질을 추출하여 그 효능을 검증하고 추출한 항산화 물질을 다른 분야에서 활용할 방법을 찾아내고자 한다.

주제어: 활성산소 (자유 라디칼), 항산화 물질

위 연구에서는 맴돌이 전류에 의한 전자기 유도 효과가 자석의 종단 속도에 미치는 영향을 연구하 였다. 도체의 두께, 전기전도도, 자기장의 세기와 같은 변수를 고려하여 전자기 유도 현상에 따른 자석의 속도 변화를 측정하고, 이를 이론적인 모델과 비교했다. 실험은 구리관 및 도체판에서 자석 의 종단 속도를 측정하여, 이들이 전자기 유도 효과에 어떻게 영향을 미치는지 분석했다. 결과적으 로, 도체의 두께와 전기전도도가 전자기 유도 효과에 중요한 영향을 미친다는 것을 확인하였다.

주제어: 맴돌이 전류, 전자기 유도, 종단 속도, 자기저항력

본 연구는 반지름이 변화하는 관 내부에서 형성되는 정상파를 규명하기 위해 진행되었다. 3D 프린 터를 통해 반지름이 연속적, 불연속적으로 변화하는 관을 출력하였고 300Hz~2000Hz의 주파수 범위 에서 FFT를 사용하여 공명 주파수를 구하였다. 기울기가 일정한 기본관에서의 정상파는 관의 기울 기가 증가함에 따라 공명 주파수가 감소하는 양상을 보였으며, 복합관의 경우 이와 반대되는 양상 을 보였다. 복합관에서의 Q 인자는 관의 기울기가 증가함에 따라 그 배음에 따른 값의 차이가 증가 하는 현상이 관찰되었다. 이를 통해 관 내부 정상파에 대한 물리학적 분석을 심화할 수 있었으며, 건물의 공명, 안테나, 특수 상황에서의 통신 기술과 같은 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다.

주제어: 음향학, 정상파, 공명, 음향 임피던스, Q 인자

도로 위의 포트홀과 같은 기존 연구들은 단차에 의한 경로 변화와 속도 변화에 대한 한 가지 물리학적 경우에서만의 예측이기에 한계를 보였으며, 이러한 한계를 보완하기 위해 여러가지 물 리학적 상황을 고려하여 단차의 크기, 진입 속도, 입사각 등 다양한 변수들을 고려하여 실험적 분석을 진행하였다. 이 연구에서는 물체가 단차를 만날 때 발생하는 물리적 변화를 보다 정확히 예측하기 위해, 기존 방정식의 오차 범위를 개선하고, 실험을 통해 이를 검증하였다. 그 결과, 물체의 경로 변화와 속도 변화를 예측할 수 있는 새로운 모델을 도출할 수 있었으며, 이는 도로 설계와 안전 시스템 개선에 기여하고, 로봇의 자율주행 기술 등에 활용될 가능성이 있다.

주제어: 단차, 굴절, 굴림, 예측, 속력 변화

이 연구는 청각장애인을 위한 소리 시각화 시스템을 개발하는 것을 목표로 하였다. 실험은 미드레 인지 스피커를 사용하여 진행되었으며, 다양한 주파수에 따른 리사주 도형의 변화를 관찰했다. 주파 수 범위 250~300Hz에서 주파수의 증가에 따라 회전 각도와 이심률이 변하는 경향을 확인했다. 또 한, 푸리에 변환을 통해 리사주 도형이 나타나는 주파수 비율을 예측하고 분석할 수 있었다. 실험 결과, 주파수가 여러 성분을 가질 때는 리사주 도형이 나타나지 않고, 특정 성분 주파수가 뚜렷하게 나타날 때만 리사주 도형이 나타나는 것을 확인했다. 이를 통해, 주파수 비율에 따른 리사주 도형을 예측하고, 이를 소리 센서를 통해 측정하여 실제 음파와 연관지을 수 있음을 보였다. 이 연구는 청 각장애인이 재난 상황에서 소리 대신 시각적으로 경고를 인식할 수 있는 가능성을 제시하며, 또한 탄성계수를 고려할 수 있다면 리사주 도형을 이용한 건물 붕괴 예측이나 타악기 조율에 활용될 수 있을 것이다.

주제어: 2차원 막진동, 파동방정식, 리사주 도형, 소리의 시각화, 청각장애인

본 연구는 Wheelset의 각도 조정을 통한 에너지 효율성의 개선을 목적으로 진행되었다. 이러한 효 율성의 개선은 농촌 지역의 소형 철도 운송과 농작물 수송에 활용할 수 있고, 농촌 지역의 일손 부 족 문제 해결에 기여할 수 있다. 또한 다른 이동수단보다 CO2 배출량이 적은 철도의 특성을 활용 하여 철도 수송 장려를 통해 현재 가속화되고 있는 기후변화에 대응할 수 있다. Wheelset의 각도를 변인으로 설정해 Wheelset이 탈선하지 않으면서 에너지 효율성이 최대가 되는 각도를 모색하고자 했고, Arduino와 PASCO Motion Sensor를 이용하여 실험을 진행하여 회전운동에너지에 대한 병진운 동에너지의 비가 최대가 되는 각도를 탐색하였다.

주제어: 효율성, 각도, 사행동, 안정성

본 연구는 불균일한 전기장 속에 놓인 속이 빈 도체 원통이 대전된 유전체 판 위에서 전기력을 받 아 운동하는 것을 분석하였다. 털가죽으로 마찰시켜 대전된 유전체 판위에 알루미늄 캔이 운동하는 것을 Tracker와 PASCO 모션센서를 이용하여 시간에 따른 위치와 속도를 분석한 결과 유전체 판 이 아래 쪽에 위치한 경우 급격한 방전이 나타남을 알 수 있었다. 주유소의 주유구가 있는 곳 바닥 에 유전체 판을 두고 아래쪽에 속이 빈 도체 원통을 배치한다면 대전된 사람이 주유를 하기 위해 유전체 판 위에 설 때, 원통이 구르면서 빠르게 정전기를 배출하여 주유소에서 정전기에 의해 발생 하는 사고를 줄이는 데 매우 저렴하고 효과적으로 활용될 것이다.

주제어: 전자기 유도, 유전체, 전기력, 굴림 운동

이 연구는 OpenCV와 부력을 활용한 자율 순찰 로봇 개발을 목표로 한다. 연구 동기는 경비 업무의 피로를 덜어줄 순찰 로봇의 필요성에서 출발했으며, 로봇이 학교를 순찰하고 침입자를 감지해 알리는 시스템을 구축하는 데 중점을 둔다. 라즈베리파이, 카메라(웹캠)를 이용해 장애물과 사람을 인식하고, 헬륨 풍선을 활용해 로봇의 균형을 유지한다. 또한, 로봇이 계단을 오르내리거나 높은 장애물을 만났을 때, 몸체 양쪽의 프로펠러를 회전시켜 공중에서 이동할 수 있으며, 높은 곳에서 떨어져도 안전하게 착지할 수 있는 기능을 구현하였다. 이 연구는 경비원의 업무를 경감시키고, 자율 순찰 로봇 시스템의 발전 가능성을 확인하는 데 기여할 것이다.

주제어: 로봇, OpenCV, 부력, 2족 보행, ssh, 사람 인식

최근 도시 열섬 현상이 심화됨에 따라 이를 해결하기 위한 방안으로 플랜트 월이 주목받고 있다. 그러나 기존 플랜트 월의 관리가 어렵다는 한계를 극복하고자, 자가 수분조절이 가능한 플랜트 월 조성을 목표로 케나프의 활용 가능성을 탐구하였다. 연구 결과, 여러 요인들을 고려하여 직물의 특 성들을 비교해 보았을 때, 케나프와 PP사를 이용해 만든 직물이 형태안정성, 식물 생장 적합도 면 에서 뛰어난 특성을 보였다. 그러나 케나프와 대나무를 교직하여 제작한 직물이 앞선 PP사와의 교 직물에 비해서 능력이 크게 차이가 나지 않을 뿐만 아니라, 천연 섬유로서의 친환경적인 면을 고려 했을 때 앞으로의 연구 가치가 더 있을 것으로 판단하였다. 이상의 결과를 바탕으로 본 연구에서는 케나프-대나무 교직물을 플랜트 월의 브릭으로 발전시킬 최적을 재료로 선정하였으며, 향후 형태안 정성과 수분의 흡수성 및 함수성 등의 물성을 높이는 방향으로의 직물 혼합에 대해서 추가적인 연구가 필요할 것이다.

주제어: 플랜트 월, 교직, 케나프사, 폴리프로필렌사, 대나무사

현재 전기 생산의 대부분은 화력발전과 원자력발전으로 이루어진다. 이들은 온실가스를 배출하고 오염물질을 발산하는 등 환경오염의 주범으로 손꼽힌다. 대안책으로 친환경적인 지속 가능한 신재 생에너지에 대해 구상하였고 영구히 파도가 친다는 성질을 이용하여 파력발전기를 구상하였다. 파 도의 부서지는 파쇄를 이용하여 블레이드가 돌아가는 구조를 3D 프린터로 출력하여 터빈과 연결하 여 발전이 가능하게 한다. 접이식 구조로 만들어 휴대가 편리함과 실용성을 느낄 수 있고 해안가에 서 간단한 전력원으로 사용할 수 있을 것이다.

주제어: 포터블, 파력 에너지, 발전기, 3d 프린팅, 블레이드

멀리 있는 산들을 관찰하면 거리와 위치에 따라 산의 색이 다르게 보임을 확인할 수 있다. 이는 동 서양의 산수화에서도 확인할 수 있으며, 미술에서는 이를 스푸마토 기법이라 칭한다. 본 연구는 라 즈베리파이와 센서를 활용하여 신뢰할 수 있는 환경 데이터를 정밀하게 수집하고, 실시간 환경 모 니터링을 통해 풍경의 색상 그러데이션과 차이를 환경적 요인과 연결 지어 분석하고자 한다. 주요 변수라 판단한 온도와 습도를 측정하여 데이터베이스를 구축하고, 정해진 시간 간격으로 풍경 사진 을 촬영해 색채(RGB) 차이를 측정한 후, RGB 데이터와 온습도와의 상관관계를 분석하였다. 멀리 있는 산들의 색채 변화가 온습도 외에 미세먼지와 같은 다른 기상 요인에도 영향을 받기 때문에 이 들과의 연관성에 관한 추가 연구를 진행 중이며, 옛 화가들이 그린 그림의 색채 분석을 통해 그 당 시 환경을 유추해 보는 연구도 병행하고 있다.

주제어: 산수화, 스푸마토 기법, RGB, 온도와 습도