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기존 센서와는 다르게 태양의 위치 뿐만 아니라 구름 양 등을 고려할 수 있는 자연채광센서를 개발하였다. 본 연구의 목적은 개발한 센서를 통해 얻은 결과로 교실의 책상 면 조도를 예측하고, 교실 인공 조명을 디밍하여 에너지를 절감하는데 있다. 이를 위해 센서 값을 통해 책상면 조도를 예측하는 이론 식을 제작하였으나 정확도가 70%이고, 교실의 블라인드를 고려하지 못한다는 단점이 있어 정확도를 높이기 위해 머신러닝을 진행하였다. 머신 러닝 데이터 수집을 위해 시뮬레이션을 제작하였다. 시뮬레이션 결과는 실측값과 5% 안쪽의 오차를 보여 머신러닝 데이터로 사용하는 것이 가능하다는 결론을 얻었다. 시뮬레이션을 통해 교실의 향, 블라인드 유무, 절기, 시간을 변화시키며 측정한 자연채광 센서 값과 교실 책상면 조도 값 데이터는 총 192세트, 1728개이다. 이를 XGBoost 회귀모델을 통한 학습한 결과 시뮬레이션 값과 95.4%의 정확도를 보였으며, 실측값과 95.2%의 정확도를 보였다. 또한 머신 러닝의 결과를 이용해 디밍할 경우 춘추분에는 18.5%, 하지에는 29.6%의 에너지 절감 효과가 나타났다. 주제어: 자연채광 센서, 머신러닝, 디밍, 에너지 절감
본 연구는 아르키메데스 수차 형태의 블레이드를 이용하여 소수력 발전의 새로운 방식을 제안하고, 단순히 어떤 한 분야에 대해 알고만 있는 게 아니라 그것을 여러 가지에 접목하며 응용함으로써 조원들의 연구 및 탐구 능력을 향상하고 후속 연구에 있어서 큰 도움을 이바지함을 목적으로 한다. 현재 에너지 발전 사업에 있어서 친환경 발전 사업이 크게 대두되는 상황이다. 본 연구는 아르키메데스 수차 형태의 블레이드를 유속이 존재하는 곳에 둔 후, 물의 흐름에 의해 발생하는 블레이드의 회전운동에너지를 전기에너지로 전환하여 발전한다. 발전을 통해 도출된 전력량이 의미가 있는 값일 경우 지금의 에너지 발전 방식을 대체할 수 있는 하나의 친환경 발전 방식이 될 수 있을 것으로 기대되며, 또한 발전하는 일련의 과정을 키트화 시켜 전기가 부족한 지역의 적정기술로서 활용할 전망 또한 존재할 것으로 기대된다. 주제어: 아르키메데스 수차, 에너지의 전환, 에너지 하베스팅, 소수력 발전기, 적정 기술
본 논문은 정상파의 상쇄간섭을 이용하여 골프 부상을 완화하기 위해 골프 실험장비와 푸리에 분석을 통해 파동의 특성을 알아보는 연구를 진행하였다. 파동의 특성을 알아보기 위해 골프 실험장비를 제작하였고, 여러 상황을 가정해서 최대한 그 상황과 비슷하게 구현하고자 했다. 실험과 푸리에 분석을 통해 얻어낸 결과를 바탕으로 헤르츠에 따른 피크 값을 해석하여 파동의 특성을 알 수 있었다. 비록 파동의 상쇄간섭을 이용하여 골프 부상을 완화하는데 까지는 하지 못했으나, 골프를 치면서 생길 수 있는 다양한 상황에서 골프채에 발생하는 진동의 파형을 관찰할 수 있었다. 주제어: 정상파, 골프, 상쇄간섭, 가속도-자이로센서, 푸리에 분석
4차 산업혁명이 일어나고 교육에도 점점 it 분야의 영향력이 증대하면서 학교에서 아두이노를 많이 사용한다. 우리는 이 아두이노의 센서들에 대해서 단순히 변화를 해주었기에 데이터값이 측정되는 것에 그치는 것이 아닌 어떤 과학적 원리에 의해서 작동되고 다양한 경우에서 데이터값을 입력받고 왜 그러한 결과가 나오는지 과학적 원리를 기반하여 추론해 보았다. 또한 여기서 더 나아가 조사한 센서들을 기반 으로 기존 센서의 새로운 활용 방안을 찾아보고 일상생활에 적용할 수 있는 새로운 센서를 만드는 것을 목표로 하였고 조파 세기 측정 센서, 당도 측정 센서를 만드는 것을 목표로 하고 있다. 주제어: 아두이노 센서의 작동원리와 기능, 가변저항, 조파, 당도, 과학적 원리 융합과 개선을 통한 센서 기능 확장
청각 장애인의 경우 소리를 들을 수 없어 정상인처럼 언어를 유창하게 구사할 수 없다. 그래서 청각 장애인에게 정상인과 같이 억양을 구사할 수 있게 도와주는 수단을 마련하고자 연구를 계획하였다. 어떤 단어 혹은 문장을 구사할 때 청각 장애인 사용자 음성의 주파수와 정상인의 보편적인 음성 의 주파수를 시각적으로 비교할 수 있는 프로그램을 개발함으로써 청각 장애인의 의사소통에 도움을 주는 것을 연구 목적으로 삼았다. 주제어: 음정, 주파수, 음성 신호 변환, 잡음 제거, 청각 장애인
구조 로봇은 위험한 사고 현장에 인간을 대신해 투입된다. 하지만 카메라를 통해 현장 상황을 확인하며 움직이는 원격 조종 형태의 구조 로봇 특성상 인간처럼 현장에 있는 모든 상황을 파악하여 이동하기는 어렵다. 이러한 이유로 원격 조종 로봇은 종종 위험에 처하거나 막다른 길로 들어가기도 하는 등 한계에 맞닥뜨린다. 우리는 이러한 원격 조종 로봇의 한계를 극복하기 위해 라이다 센서와 카메라를 이용하여 장애물의 위치 및 크기를 인식하고 장애물을 넘을 수 있다고 판단되면 넘고, 넘을 수 없다고 판단되면 회피하는 자율주행 로봇을 제작하였다. 또한 기존 궤도형 로봇보다 더 높은 장애물을 넘을 수 있도록 하기 위해 가변궤도를 사용하였다. 주제어: 라즈베리파이, 로봇, 자율주행, 파이썬, 가변궤도
본 연구는 그리퍼가 물체를 잡을 때 정확한 힘을 가지고 물건을 집게 하기 위하여 광센서를 활용한 그리 퍼 센서를 고안하는 연구이다. 그리퍼는 의학, 공학 등 다양한 분야에서 쓰이고 있는데, 그만큼 그리퍼에 대한 센서나 다양한 장치들이 많이 고안되고 있다. 여러 가지 종류의 센서 중에서도 본 연구는 매우 작은 크기라는 장점이 있는 광센서를 활용하여 연구를 진행하였다. 여러 번의 실험에서 측정한 값을 바탕으로 관계식을 찾아 낸 후, 그리퍼에서 적절한 힘으로 물체를 잡을 수 있도록 센서를 부착, 물체를 집는 것까지 본 실험을 마무리 하는 과정이다. 주제어: 감각센서, 로봇 손가락(그리퍼), QRE-1113 센서, 물체의 변형, 전압의 환산
본 연구에서는 얀센 메커니즘을 가진 보행 로봇에 CNN 인공 신경망을 적용하여 자율 보행이 가능한 로봇을 제작하고 학습 정확도 및 보행 효율을 측정하고자 한다. 연구에 필요한 보행 로봇을 설계하고 3D 프린터를 활용하여 제작했으며 아두이노와 파이썬 플랫폼을 사용해 모터 제어 및 인공 신경망 학습을 하였다. 학습한 결과를 바탕으로 실시간으로 카메라 모듈을 통해 얻어오는 이미지를 분석하여 그에 따른 예측 방향을 출력하고 도로를 따라 보행하는 로봇을 제작하였으며 다양한 데이터가 있으면 더 원활한 자율 보행이 가능할 것으로 기대된다. 주제어: 다리 메커니즘, CNN, 인공 신경망, 자율 보행
곡물의 물리적 특성을 분석하여 방음소재를 만들 수 있는 곡물을 모색한다. 율무를 3단계의 크기로 나누어 간다. 간 율무를 접착제와 섞어 방음소재를 만든다. 3가지의 방음소재의 방음능력을 측정할 수 있는 장치를 만들고 그 장치를 통해 방음능력을 측정한다. 시중의 방음소재의 방음능력 또한 측정하여 율무를 통해 만든 방음 소재와 비교해본다. 흡음소재를 사용하였을 때와 사용하지 않았을 때의 데시벨을 구하고 데시벨을 통해 소리의 에너지 보존율을 구한다. 각 흡음소재에서 보이는 특징을 살펴보고 방음소재를 조합하여 새로운 방음소재를 만든다. 새롭게 만든 방음소재와 기존의 만들었던 방음소재 특징을 비교해본다. 연구목표는 입자 크기별로 만든 방음소재가 어떠한 진동수의 소리를 잘 방음하는지를 알고 그에 따른 적합한 사용방안을 제시하는 것이다. 이번 연구를 통해 발전된 연구를 어떻게 해야 할지를 제안한다. 주제어: 주제어, 예시, 주제어 예시(5개 이내)
종이접기는 작도로는 불가한 각의 3등분, 임의의 삼차방정식의 해를 구하는 문제를 해결하는 강력한 도구이다. 종이접기를 이용하여 임의의 차 방정식의 해를 구할 수 있는데 이때는 후지타 하토리 공리에 의한 한 번 접기가 아닌 다회접기를 이용하여 구할 수 있다. 하지만 이를 실제로 구현하는데는 많은 어려움이 있다. 따라서 접근하기 쉬운 한 번 접기를 근사적으로 접는 방법에 대한 탐구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 첫째, 한 번 접기를 이용하여 정 n각형을 접을 때 불가한 최소의 자연수 n은 무엇이고 이를 근사적으로 접을 수 있는 방법은 무엇인가 둘째, 지오지브라를 활용하여 정11각형을 근사적으로 한 번 접을 수 있는 방법은 무엇인가 정 11각형을 근사적으로 한 번에 접는 방법을 알고리즘을 만들 어 이를 구한다면 임의의 11차 방정식을 종이접기를 이용하여 해결하는 하나의 방법으로 사용될 수 있을 것이다. 주제어: 한 번 접기, 근사접기
스스로 로봇팔이 주어진 미션을 수행할 수 있으려면 어떤 조건들이 필요할까? 본 연구에서는 로봇팔이 스스로 물체를 구분해 잡아야 할 물체를 찾아, 그 물체의 포즈까지 인식한다. 그리고 가장 안정적으로 물체를 잡을 수 있는 방법대로 움직여 물체를 잡을 수 있다. 인식 단계에서 딥러닝과 3D 깊이 카메라 기술을 적절히 활용하여 로봇팔이 한 번에 물체를 보고, 움직일 수 있도록 도와줄 수 있다. 주제어: 로봇팔, 객체 인식, Hand-eye Calibration, 3D 깊이 카메라 기술
본 연구는 입시 경쟁의 심화로 학생들과 장시간 앉아있는 사람들의 거북목 증후군, 허리디스크, 요통 등의 발병 비율이 늘어났다는 통계를 보고, 앉은 체형과 책상의 각도에 따라 달라지는 물리량에 대한 해석, 척추의 피해를 최소화해 공부할 수 있는 책상의 각도를 분석하고 이에 따른 최적의 책상 각도를 찾아내는 것을 목적으로 하였다. 각도를 조절할 수 있는 책상과 의자에 압력 센서를 붙여 만든 의자로 연구를 진행하였다. 선 연구를 통해 얻은 최적의 책상 각도를 총 10명의 학생들에게 적용시켜 봤고 책상의 각도가 27도일 때 척추에 영향이 가장 적은 것을 알 수 있었다. 이 결과를 통해 모든 학생들에게 매우 비싼 Ergonomic 책상을 보급하지 않아도 인체친화적인 자세로 공부할 수 있을 것이다. 주제어: 척추 질환, 감압 센서, 책상 각도, 인체 친화적