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본 연구는 오염 물질의 농도 변화 관찰 실험과 전산유체역학 시뮬레이션을 통해 환기, 공기청정기의 풍량 및 위치를 변인으로 데이터를 확보하고, 인공 신경망을 훈련시켜 최적의 실내 공기 정화 시스템을 도출하는 것을 목적으로 하였다. 실험 결과 환기를 통해 오염 물질의 농도를 빠른 시간 내에 낮출 수 있으나 200 이하로 감소시킬 수는 없었다. 공기청정기를 강풍으로 틀었을 때는 환기를 하는 것보다 오염 물질을 빠르게 모두 제거할 수 있었으며 약풍일 때는 초기 제거 속도는 빨랐으나 시간이 지날수록 효율이 낮아졌다. 공기청정기의 위치는 공간 구석이 중앙보다 더 짧은 시간이 소요된다. CFD 시뮬레이션을 통해 다량의 데이터 를 얻고자 했으나 오염 물질 입자 구현과 공기청정기를 구현하는 모델링 과정에서 어려움을 겪었고 이를 해결하지 못하였다. 실험 결과를 바탕으로 한 최적의 공기 정화 방법은 환기를 활용할 경우 초기 오염원의 농도에 따라 환기를 최대 5분 가량 시행한 후 공기청정기를 구석에서 강풍으로 트는 것이다. 또는 환기를 하지 않는다면 공기청정기를 구석에서 강풍으로 계속 트는 것이 효율적이다. 주제어: 실내 공기 정화 시스템, 미세먼지, 인공신경망, CFD, 유동가시화
본 연구는 다음 제목과 같이 리간드에 따라 착화합물이 어떠한 파장을 흡광하는지에 대해 분석하고 리간드의 세기와의 상관관계를 분석하는지에 대해 탐구하기 위해 시행되었다. 실험의 조작변인을 금속의 종류와 리간 드의 종류로 설정하였고, 이들을 반응시켜 착화합물을 만든 다음 UV-vis 분광법을 이용하여 흡광도를 측정한다. 이렇게 얻어진 실험 데이터를 분석하여 리간드가 강한장인지 약한장인지에 따라 흡광도에서 어떠한 경향성을 보이는지에 대해 경향성을 분석하였다. 또한 이미 정확한 화학반응식을 여러 가지 논문이나 사이트를 통해 찾아 맞는 결과가 나왔는지에 대해 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 리간드와 금속의 수를 늘려 더 확실하고 명확한 연구를 진행해보고 싶다. 주제어: 착화합물, 리간드, 흡광도, 결정장 이론, 오비탈
레이저 유도 그래핀은 레이저를 이용해 제작하는 그래핀으로 패턴화가 가능하다. 본 연구에서는 패턴에 따른 저항을 연구하고, 그를 통해 저항의 수학적 예측 방안을 마련하였다. 레이저 유도 그래핀의 제작 조건을 탐구하여, 낮은 저항을 갖는 그래핀의 제작 방법에서 초점거리와 레이저 진동수가 중요함을 밝혀내었다. 또한 그래핀의 미소 부위를 작은 저항으로 간주하여 연결 방식에 따라 전체 저항을 구하는 방법을 마련하였다. 저항의 길이, 두께가 변화하는 것을 함수로 잡은 뒤, 본 연구에서 구한 식에 따라 계산하면 저항을 알아낼 수 있다. 저항의 직렬연결 식과 병렬연결 식을 각각 적분과 구분구적법으로 유도하였다. 이를 적절하게 조합하여서 사용하면 임의의 패턴화된 그래핀에 대해 수학적으로 그 저항값을 예측할 수 있다. 이를 통하여서 원하는 저항값을 갖는 그래핀을 제작할 수 있다. 주제어: 레이저, 그래핀, 패턴화, 저항, 수학적 예측
식물을 키울 때 공급하는 물 종류와 자라는 토양 속 중금속에 의해 식물의 상태, 농작물의 경우 생산량이 달라진다. 식물을 키울 때 중금속의 영향을 배제할 수 있다면, 식물의 생장 상태에 있어 이득이 있을 것으로 보았다. 따라서 세종과학예술영재학교 주차장 토양을 대상으로 3단계 연속추출법을 적용하여 함유된 중금속의 양을 파악한다. 그 결과 용출량이 많은 중금속인 납을 표적으로 하였다. 표적 중금속의 용출량을 줄여주는 안정 화제를 토양 속에 공급함으로서 중금속의 용출량을 최소화 시킨 모델을 제시하고, 해당 모델에 식물을 직접 키움으로서 효과를 입증하고, 사용에 용이하도록 개량을 목적으로 하고자 하였다. 주제어: 중금속, 토양, 용출, 식물 생장 예시(5개 이내)
커피박은 비료로 활용할 수 있지만 폐기되는 양이 많다. 또 벽돌에는 탄소 배출이 많은 시멘트가 함유 되어 무시멘트 벽돌 연구가 필요하다. 본 연구에서는 임시주택의 건축자재로 활용될 수 있으며 비료로 재활용될 수 있는 친환경벽돌을 제작하고 평가하고자 한다. 황토와 커피박, 해조류(알긴산) 접착제를 주 재료로 하여 벽돌을 제작했다. 커피박과 황토의 비율이 7:3일 때 압축 강도가 가장 높았다. 동일 방법으로 제작한 황토벽돌보다 높았고, KS에 제시된 1종 콘크리트 벽돌, 점토벽돌의 기준에 부합했다. 벽돌을 부숴 상추의 거름으로 사용했을 때 효과가 나타났다. 친환경 벽돌의 건축자재, 비료로서의 성능이 입증 되었으며 이는 곧 건축폐기물, 커피박 폐기물을 줄이고 나아가 환경오염과 기후변화를 막는데 기여할수 있다. 주제어: 커피박, 친환경 벽돌, 해조류 접착제, 알긴산나트륨, 압축강도
제방을 강하면서도 친환경적이게 만들기 위한 방법으로 현재 바이오폴리머 공법이 널리 연구되고 있다. 미생물유래 잔탄검 계열 바이오폴리머는 흙으로 만든 제방 표면에 혼합토를 분사할 시, 제방 자체를 강화하는 효과 뿐만 아니라 식물 생장에도 도움이 된다는 것이 확인되었다. 제방 제작을 위해 잔탄검 계열 바이오폴리머를 사용하였을 때, 바이오폴리머 혼합 비율에 따른 혼합토의 강도를 측정하고자 한다. 또한 이 혼합토에서 귀리를 길렀을 때의 발아율, 생장률을 비교하여 제방에 사용하기에 적합한 최적의 바이오폴리머 혼합 비율을 찾는다. 강도는 바이오폴리머 비율이 높을수록 세질 것이라 예상하나, 귀리의 발아와 생장은 일정 비율을 지나면 오히 려 저해될 것이라 예상하였다. 실험 결과, 바이오폴리머의 비율은 원예토 1kg당 15g을 섞었을 때 가장 높아짐을 확인하였고, 강도 역시 1kg당 15g을 섞었을 떄 가장 강했다. 다른 종류의 바이오폴리머, 식물종을 사용하는 경우는 결과가 달라질 수 있으므로 이들에 대해서도 같은 연구를 진행할 필요가 존재한다. 주제어: 바이오폴리머, 제방, 표면 녹화, 귀리
최근 청소년들의 스마트폰 보유율은 과거에 비해 매우 높아졌으며, 이에 따라 스마트폰 게임과 같은 온라인 여가 활동의 소비도 증가하였다. 그러나 이러한 온라인 여가활동은 청소년의 학습에 부정적인 영향을 미친다고 알려져 있으며, 반면 독서와 같은 여가 활동은 학습에 긍정적인 영향을 준다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)를 이용하여 고등학생의 여가 활동 에 따라 뇌 전두엽이 어떻게 활성화되는지 알아보고, 앞서 설명한 대중적 관념의 과학적인 근거를 확인해 보고자 한다. 실험 과정에서 NIRSIT-Lite 기기를 사용하여 옥시헤모글로빈 농도를 통해 실험 참가자들이 지정된 과제를 수행하는 동안 전전두엽의 뇌 활성도를 측정하고, NIRSIT-LITE analysis tool 프로그램을 이용하여 분석하였다. 또한 모의실험을 통해 본 실험에 참여할 참가자들을 선정함으로써 개인별 오차를 최대한 감소시켰으며, 추가적인 설문을 통해 현재 청소년들의 여가 활동 경향을 파악 하고 실험 결과 분석과 결론 고찰에 활용하였다. 주제어: fNIRS, 여가활동, 전전두엽, 뇌 활성도
청각 장애인 아동은 청각 장애 때문에 언어장애도 갖게 되는 경우가 많다. 또한 최근 코로나19에 의해 마스크를 쓰고 생활하게 되면서 입 모양을 보고 언어를 학습하는 과정에 더욱 어려움을 겪고 있다. 따라서 본 연구에서는 입 모양 인식, 음성 인식 기술을 사용하여 청각 장애인 아동이 별도의 보조기기 없이 언어 학습을 할 수 있도록 돕는 학습 보조 프로그램을 제작한다. 프로그램은 학습자가 발음하는 음성과 입 모양을 이용하여 발음의 정확성을 실시간으로 판단하고 점수의 형태로 피드백을 제공한다. 프로그램에 사용되는 입 모양 인식 AI 모델을 구현하고, 음성 인식 모델을 함께 사용하여 발음의 정확도를 인식할 수 있도록 연구한다. 학습자가 시스템을 편하게 이용할 수 있도록 디자인하고 농학교 등에서 실제로 이용될 수 있도록 구현한다. 주제어: 인공지능, 입 모양 인식, 청각 장애인, 언어 학습
선천적으로 귀가 들리지 않는 청각장애인들이나 청각장애 등으로 인해 말을 제대로 하지 못하는 농인과 청인(일반인)들과의 의사소통은 힘이 들 수 밖에 없다. 우리가 의사소통을 하는 데에 사용하는 언어가 청각을 통해서 전달되기 때문에 청각을 사용할 수 없거나 청각을 통해 얻은 정보를 외부로 표현할 수가 없는 사람들 입장에서는 의사소통에 문제가 생길 수 밖에 없는 것이다. 이를 해결하기 위해서 고안된 언어가 연구 배경에서도 언급한, 오래 전부터 존재해 왔던 수어이다. 하지만 청인 입장에서 기존에 사용 하던 의사소통 언어와 더불어 수어까지 공부해서 청각 장애인들과 의사소통을 하기에는 여간 벅찬 일이 아니다. 이 연구의 목적은 수어를 텍스트나 음성으로 변환하는 시스템을 개발하여 쌍방향 수어-한국어 번역 시스템을 구축하고자 하는데 목적을 두고 있다. 주제어: 한국수어, 청각장애, 딥러닝, 수화
본 연구는 현재 대세가 되고 있는 산업 중 하나인 스마트팜의 생산량에 영향을 미치는 요소들에 관한 연구 이다. 전 세계적으로 대두되는 기아 문제를 해결할 수 있는 해결책 중 하나로 떠오르는 스마트팜에서의, 농업의 최종적인 목적인 뛰어난 품질과 많은 양의 작물의 생산에 영향을 줄 수 있는 여러 가지 변인들 중 세 가지, 빛의 세기, 바람의 세기, 물에 투여하는 식물 호르몬의 비율에 변화를 두어 변인과 생장 정도간의 관계를 찾고, 생장 정도와 영양분 함량간의 대략적인 상관관계에 관한 통계를 이용하여, 이를 통해 뛰어난 품질과 많은 양의 작물을 생산할 수 있는 최적의 변인을 알아보고자 한다. 주제어: LED 파장, 호르몬, 영양분 함량, 영양분 통제, 스마트팜
최근 loT의 발전 및 스마트팜에 대한 관심도가 높아지고 있고, 이러한 상황 속 스마트팜을 접하게 되었다. 스마트팜의 방법들 중 수경재배를 선택하게 되었고, 그 중 공간대비 효율성이 높은 박막식 수경재배를 채택하였다. 박막식 수경재배를 하기 위해 실험도구에 대한 역할을 이해하고 데이터 분석하여 일조시간, 양액의 농도, 급수되는 양을 모니터링하고, 자동으로 관리할 수 있는 스마트팜 시스템을 구축하여 최적의 재배조건 데이터를 통해 분석할 것이다. 이를 통해 박막식 수경재배는 스마트팜의 기술을 활용하여 작물의 생장 환경을 최적화하고, 효율적으로 관리할 수 있을 거라고 기대된다. 주제어: 스마트팜, UI 시스템, IoT, 자경, 환경 조절
본 연구는 대중이 다가가기 쉬운 감염 대처, 피드백 웹사이트를 개발하여 전염병에 대한 경각심을 주는 것을 목적으로 한다. 기존 SIR 전염병 예측 모델에 인구 밀집도와 마스크 착용률에 대한 변수를 추가하여 공공시설을 대상군으로 하는 새로운 전염병 예측 모델을 구축했으며, 이를 통한 결과 도출 및 분석 시스템을 개발하고 자동화했다. 파이썬 라이브러리 openCV를 이용하여 자동으로 인구 밀집도와 마스크 착용률을 구할 수 있게 했으며, 구한 데이터를 바탕으로 수학적 모델을 통해 감염 상황을 예측하고 이에 대한 피드백을 제공하도록 했다. 본 연구결과를 바탕으로 실제 감염병 상황에서 공공시설에 적용하여 활용하면 공공시설 내 집단감염 예방에 기여할 것으로 기대된다. 주제어: 전염병, 수학적 모델링, 자동화, 웹사이트 개발, 피드백