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카페인의 부작용에 의한 피해사례는 대중매체에서 빈번하게 보도된 바 있다. 학생들은 군중심리에 의해 남들이 먹는 에너지 드링크, 커피를 따라 마시면서 학습패턴에 큰 영향을 받게 된다. 이에 카페인 섭취량에 따른 학습 패턴과 수면패턴 변화를 분석 후 최적의 카페인 섭취량을 도출하여, 카페인을 많이 섭취하는 10대의 건강을 챙길 방법을 고안하여 실생활에서 고통받고 있는 학생들을 구제하고자 이 연구를 구성하였다. 본 연구는 카페인 섭취에따라 실험군과 대조군으로 나누고 성적에 따라 다시 상, 중,하 3개로 분류하여 구분했다. 선정된 실험참가자들에게 CYP1A2 유전자 검사를 실시하여 각 학생의 카페인 분해 능력을 확인한다. 후에 뇌파 분석을 통하여 수면상태의 뇌파, 학습시간의 뇌파를 비교, 분석한다. 수집된 자료를 Braingrapher 모델을 이용한 빅데이터를 통하여 뇌파 데이터 통계를 도출한 다. 위에서 나온 결과를 바탕으로 학생들의 건강에 문제가 되지 않는 최적의 카페인 섭취량을 도출한다. 주제어: 카페인, CYP1A2, 뇌파 분석, 아데노신
최근 태양광을 이용한 영농형 농장에 대한 관심이 높아지고 있다. 태양광 패널을 반월형 비닐 하우스 위에 설치하여 식물을 생장시키는 동시에 태양광을 통해 에너지를 생산하는 것이다. 본 연구는 태양광 패널이 비닐 하우스의 비닐에 변형을 일으킬 수 있는지 탐구하였으며, 태양광 패널이 비닐하우스 내 식물에게 도달하는 광량이 어떻게 변화하는지 이론적으로 계산한 뒤 실험적으로 측정하였다. 또한 가림판으로 태양광 패널과 같은 효과를 주어 태양광 패널이 상추 종자의 발아율에 미치는 영향에 관한 실험을 진행하였다. 본 연구를 통해 태양광 패널이 비닐하우스 내 식물에 주는 영향을 알아내어 영농형 비닐하우스의 활성화를 기대할 수 있을 것이다. 주제어: 신재생에너지, 영농형 태양광, 식물 생산량 효율
저음질 음원 및 블루투스로 인한 음원 손실이 문제가 되고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구는 FFT와 머신러닝을 활용한 음원 업샘플링에 대해 연구하였다. 두 방법을 통해 업샘플링된 음원이 실질 적으로 음질이 개선된 것인지를 확인하기 위해 프랙탈 차원과 코사인 유사도 두 가지 데이터와 음질 간의 관계가 있는지 우선적으로 탐구하였다. 이에 대한 검증이 끝나고 이를 통해 직접 머신러닝에서 사용된 두가지 학습 모델에 대한 비교를 진행하였다. 주제어: 업샘플링, 스플라인 보간법, 프랙탈 차원, 푸리에 변환, 음질
본 연구에서는 다양한 지팡이 모형을 제작하여 상황별로 가장 하중 분산이 잘 되는 지팡이 모양을 디자인하였다. 먼저 지팡이를 사용하는 다양한 경우를 조사하였으며 직접 다양한 자세를 해보며 지팡이 모양에 따라 분산되는 하중을 측정하였다. 좋은 지팡이의 기준을 다양한 각도에서도 몸을 잘 지탱할 수 있는 것이므로 이에 맞추어 실험하였고 다양한 각도에서 측정된 하중의 산포도를 계산하여 가장 적합한 지팡이를 구하였다. 이것을 확장하면 상황별로 좋았던 지팡이의 기하학적인 특성을 분석해 더 나은 모양이 있는지 분석할 것이며, 지팡이와 같이 다양한 각도에서 하중을 견뎌야 하는 물체에 적용하거나 지팡이를 사용하는 상황을 좀 더 다양하게 한다면 큰 효율을 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 주제어:하중분산, 산포도, 마찰력, 아두이노
2022 서울 폭우로 인한 주택 피해와 더불어 중요하게 다루어졌던 문제가 바로 실종자 수색에 대한 것이었다. 실종자는 다양한 사건 사고에서 발생할 수 있으며 이들을 구하기 위해서는 신속하고 정확한 발견이 중요하다. 개미는 1억년이 넘는 시간동안 굴 주변에서 정확히 위치를 파악하지 못하는 먹이를 마주칠 확률을 높이기 위해 전략을 마련해 왔으며 이러한 패턴은 실종자 수색을 위한 로봇의 이동방법에서 유용하게 사용될 수 있다. 더불어 정교한 센서나 장비들이 필요하지 않아 최악의 상황에서도 실종자 를 빠르게 찾아낼 수 있는 방법이 될 수 있다. 본 연구팀은 개미가 불확실한 먹이의 대략적인 발견 거리를 학습하였을 때 만들어내는 탐색경로의 형태를 분석하여 실종자 수색로봇의 이동 방법에 적용해 보고자 한다. 주제어: 개미, 실종자 수색, 확률, 이동경로, 꼬불거림
850Mhz 안테나를 제작하고 해당 주파수에서의 태양 활동성 시각화 실험을 진행하여, NRRA에서 제공 하는 당일 실제 태양 이미지와 비교하여 안테나의 정확성을 검증하였다. 이후 LTE Band 5 영역 태양 전파신호와 휴대폰 통신 전파신호를 수집하는 실험을 진행하였다. 수집한 데이터를 이용하여 관측 시간 대에 따른 SNR 그래프로 시각화하였다. SNR그래프를 통해 태양활동이 휴대폰 통신에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 태양 활동에 의한 전파와 LTE 신호에 의한 전파를 실시간으로 분석하는 프로그램을 제작하여, 태양 전파에 의해 저하된 LTE 신호값을 확인하였다. 이를 통해 850Mhz 주파수 대역에서 태양 활동 분석에 효율적인 태양 활동 관측 안테나 시스템을 완성하였다. 주제어: 전파가시화, UHF-VHF, 태양전파, 전파망원경
본 연구는 현재 범유행하고 있는 코로나바이러스감염증-19의 소규모 감염을 파악하고 시뮬레이션을 구현하 는 것이 목적으로, 24시간동안 한 공간에 있어야 하는 기숙학교인 본교에서 진행하였다. 블루투스 비콘을 이용한 실내 측위 기법을 사용하여 실시간으로 본교의 학생들의 위치를 측정하고 딥러닝 기반 프로그램으로 표준편차를 줄여서 최대한 정확한 좌표를 유도해 내려 했으나, Flutter 앱 내부 작동의 문제로 이 과정은 실패하였다. 따라서, python의 matplotlib.animation을 이용해 임의의 이 좌표를 이용해 감염 시뮬레이션을 구현한다. matplotlib 라이브러리를 활용해 시각화 효과를 극대화한다. 추후 연구에서는 이 데이터를 가지고 여러 변수를 조작하며 감염을 줄이는 최적의 예방 방법을 찾을 수 있을 것이다. 주제어: 실내측위, 블루투스 비콘, 신경망, SEIR 모형, 그래프 이론
크랭크축을 이용해 좌우로 일정하게 구슬을 진동 시 키 장치를 제작하였다. 구슬의 수와 크기를 다르게 하고 상자의 크기 역시 다르게 하여 실험을 진행하였다. 머신러닝에 사용되는 데이터의 양을 늘리기 위해 5초 간격 으로 녹음하는 매크로를 만들어 이용하였다. 구슬의 고유진동수를 STFT 분석을 통해 알아내고, 그 과정에서 최적의 해상도를 찾아 데이터 분석에 활용하였다. 본 연구에서 데이터의 비용함수가 불안정하기 때문에 Local Optima를 건너뛰고 Gradient를 계산하는 확률적 경사하강법을 이용해 머신러닝을 진행하였다. 실험을 진행한 결과 전체적으로 전체 면적이 구슬 점유 면적의 4배보다 크다면 정확도가 높아지고 패턴인식을 위해 상용된 특징들의 경향성이 뚜렷해짐을 발견하였다. 주제어: 구슬, 충돌음, 머신러닝, 음파분석, STFT
영수증의 환경호르몬 이슈는 큰 논란거리다. 영수증에 포함된 Bispenol A(BPA)는 에스트로겐과 구조적 으로 유사하여 내분비계를 교란시키는 인체에 유해한 물질이다. 이를 해결하기 위해 BPS, PF201, D8과 같은 BPA의 대체물질의 사용이 증가했다. 하지만 이러한 대체물질들 또한 내분비계 교란, 신경독성 과 같은 다양한 유해성을 가지고 있다. 본 연구는 BPA의 대체물질 중 하나인 BPS가 BPA 대체물질로서 적합한지 분석해볼 것이다. 또한 BPS의 검출방법은 카페인의 HPLC를 통한 정량적인 검출과 같이 표준화 된 검출 방법이 없어 BPS의 검출방법을 제시하고자 한다. 주제어: BPA대체물질, BPS, 독성, HPLC
3D프린팅 기술은 기존 대량생산 시스템과 노동집약 중심 산업구조에서 다품종 소량 생산, 맞춤형 제품 생산이 가능한 첨단 제조기술로 주목받고 있다. 또한 국내 고령화 사회문제가 발생하면서 수명을 연장시 키고 개인의 양질의 삶을 보장하기 위해 맞춤형 의료 서비스에 대한 요구가 증대되고 있다. 이에 따라 고령화 사회문제를 인체 적합 소재 및 의료기술과 연계시켜 의료기기 금속 3D 프린팅 기술을 통한 수요 자 맞춤형 고기능성 의료기기의 개발 필요성이 증가하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 금속 3D 프린팅 제조 기술을 적용한 의료기기 제조 방식을 이해하고, 의료기기 설계를 위한 위상 최적화 연구를 수행한 뒤, 실제로 3D 프린팅 기술을 통해 수요자 맞춤형 고기능성 의료기기(추간체유합보형재)를 제작해 볼 수 있다. 주제어: 3D프린팅, 적층 제조, 의료기기, 위상 최적화 (3D Printing, Additive M anufacturing, M edical Device, Topology O ptimization)
빅데이터 연구의 발전에 따라 생명체의 유전체 데이터 역시 기계학습으로 분석하는 생물 정보학 분야의 발전이 이루어지고 있다. 생물 정보학은 생물학적 데이터를 저장, 검색, 구성하고 분석하는 데 생물공학 IT 등의 컴퓨터 데이터 기술을 사용하는 분야를 말한다. 이 분야에 관련하여 대장암 CMS의 종류와 특징 분석을 통해 바이오마커 탐색 기법 연구가 진행되었다. 바이오마커는 일반적으로 단백질이나 DNA, RNA 대사물질 등을 이용해 몸속의 변화를 알아낼 수 있는 지표를 의미한다. 고등학교 교육과정에서 배우는 생명 중심원리에 대한 이해를 기반으로 대장암 CMS를 일으키는 유전자들을 Jupyter Lab에서 python coding을 통해 분석하였다. 데이터마이닝을 통한 바이오마커 탐색 기술은 앞으로도 더 많은 암 혹은 불치병 치료를 위해 사용될 전망이다. 주제어: 유전체 데이터: DNA 염기서열로 이루어진 생명체에 관한 정보, 기계학습: 머신러닝으로도 불리며 인공지능과 같은 알고리즘이 데이터를 기반으로 분석하여 새로운 데이터에 대한 결론을 도출함, 빅데이터: 많은 양의 기계학습의 바탕이 되는 데이터, 데이터 마이닝: 데이터를 분석하여 필요한 정보를 도출, 대장암: 대장 세포의 돌연변이로 생기는 4가지 CMS로 나뉨.
본 연구는 난민들에게 구호식량을 보내기 위한 구호식량들의 최적의 조합을 찾아 난민들의 구호활동에 도움을 주기 위해 진행하였다. 우선 알고리즘을 코딩하기 전에 알고리즘이 전반적으로 어떻게 진행되 는지에 대한 순서도를 작성하였다. 식품군 데이터를 얻은 후, 구호식량의 적합성을 판단하는데 필요한 지표를 선정하여 그에 중점적으로 데이터를 정리하였다. 이후, 유전 알고리즘의 자식 해에서 다음 세대로 넘어갈 해를 정할 목적함수를 수립하였고, 이를 통해 유전 알고리즘을 구현하여 실행하였다. 알고리 즘의 결과로, 세대를 반복해 회차가 반복될수록 식품의 점수가 비례하게 나타났다. 이에 유전 알고리즘 의 결과로 유통기한이나 에너지 등 적합성이 탁월한 식품이 선정됨을 확인할 수 있었다. 난민의 구호 식량 조건을 수식으로 점수화하고 유전 알고리즘을 이용해 최적 조합을 찾은 본 연구의 결과가 어려움에 처한 난민을 돕는 구호 물품의 제작에 수학적인 판단의 근거로 활용될 수 있을 것이다. 주제어: 구호식량, 인공지능 수학, 유전 알고리즘