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본 연구는 리블렛 구조를 모방한 와류발생기 (Vortex Generator, VG)의 공기역학적 효율을 최적화하기 위해 VG의 형상과 배열을 규명하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 다양한 VG 구조를 3D로 모델링하여 날개에 부착하고, VG 형상과 공격각(Angle of Attack, AoA)을 주요 변수로 설정하여 풍동 실험과 CFD 시뮬레이션을 통해 양항비(L/D Ratio)를 측정하고 분석하였다.
이 연구는 입상 물질인 쌀을 사용한 '라이스 프릭션' 현상을 이론적으로 분석하고 실험을 통해 검증하고자 한 것이다. 라이스 프릭션은 쌀과 같은 입상 물질이 막대에 붙어 용기와 함께 올라오는 현상으로, 쌀의 혼합 비율에 따라 마찰력에 차이가 있을 것이라 추정했다. 초기 연구에서는 진동을 통한 입자 배열 변화가 마찰력에 영향을 미칠 것으로 가정했으나, 실험 결과 영향이 크지 않음을 확인하였다. 이후 혼합물의 압력이 막대에 작용하는 마찰력을 이론적 모델로 설계하여, 각각의 경우를 수학적으로 유도한 후 실험을 통해 실제 측정값과 비교해 이론 모델의 타당성을 입증하고자 하였다. 주제어: 쌀, 가짜 쌀, 혼합물, 마찰력, 마찰계수
해당 연구는 기후 변화 대응을 위한 재생에너지 연구의 일환으로, 파력 발전기의 발전 효율을 분석하고 구조적 이해를 촉진하기 위한 모형을 제작하였다. 파력발전은 파도의 운동 에너지를 전기에너지로 변환하는 방식이며, 본 연구에서는 월파형 파력 발전기의 발전 효율을 분석하였다. 해파 발생기와 파력 발전기 모형을 제작하여 발전 효율 분석을 진행하였으나 매우 낮은 발전 효율이 나타났다. 따라서 낮은 발전 효율이 나타난 원인을 분석하고 초기 모형의 한계점을 극복하기 위한 추가 모형을 제작하였으며 발전 효율을 향상시켰다. 또한, 해당 연구는 파력발전의 발전 효율 향상 및 상용화를 위한 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다. 주제어: 파력발전, 기후변화, 발전 효율, 교육적 모형
기존의 실내위치추적은 GPS를 이용할 수 없으므로 IPS구현이 필요하다. 불필요한 송수신기 구입을 최소로하기 위해 센서를 원의 형태로 회전시키며 거리를 측정하여 실내에서 단일센서만으로 위치를 추적하는 방법 및 하드웨어를 구현하였다. UWB기반 IPS 구현을 위해 하드웨어를 제작하였고, 시뮬레이션(Mujuco)상에서 알고리즘을 검증하였다. 센서가 원운동하면서 모터의 각도, 물체까지의 거리를 계속 측정하고 측정거리가 최대/최소가 될 때는 센서, 원의중심, 물체가 일직선 위에 놓임을 이용하여 물체의 방향 및 위치를 결정할 수 있다. 거리를 큐 자료구조에 저장하면서 5개씩의 거리데이터를 바탕으로 최소제곱법을 적용하여 증감경향성을 판단했고 이를 통해 최대/최소지점을 구할 수 있었다. 이 기술을 자율주행 강화학습 로봇에 적용하여 실내에서 여러 가지 업무를 맡을 수 있도록 할 것이다. 주제어: UWB, IPS(Indoor Positioning System), Particle Filter, 단일센서
Belousov-Zhabotinsky Reaction(BZ reaction)은 비평형 반응계에서 나타나는 카오스적 화학 진동 반응(Chemical oscillating reaction)으로 반응 계의 조성과 메커니즘의 복잡성, 그리고 계의 거동을 설명하는 다변수 편미분 방정식의 비선형성 때문에 BZreaction의 양상을 완벽하게 기술하는 것을 이론적으로 불가능하다. 그렇기 때문에 방정식의 해를 근사적으로라도 구하기 위해 Brusselator나 Oregonator 등 수치해석적 모델들이 만들어졌으며, 유체의 거동과 반응 용액 내 물질 농도의 국부적인 불균일함을 함께 계산하여 수평, 수직 방향의 대류 과정에서 BZreaction의 무늬 특성을 규명하기 위한 연구도 존재하였다. 결론적으로 이러한 노력들은 모두 BZreaction의 양상을 대략적으로 이해하는 데에는 도움을 주었지만, 무늬의 세부적인 곡률이나 개형, 크기, 모양 등을 예측하는 것은 여전히 불가의 영역에 훨씬 가깝다. 본 연구에서는 이러한 BZreaction의 불규칙성에 기인하는 다양한 무늬의 파라미터들을 통해 특정 메커니즘에 의한 의사 난수가 아닌, 예측이 불가능한 ‘진짜 난수’를 추출하고자 하며, 이를 위하여 이미지프로세싱을 통해 BZReaction 영상 데이터 속 무늬 패턴을 추출하고, 이를 가공하여 난수를 제작하고자 하였다. Keywords: 비평형 열역학, 카오스,Belousov–Zhabotinsky Reaction, 난수, 이미지 프로세싱
이 연구에서는 휴대폰을 활용한 천체 관측 방법을 탐구하였다. 기술 발전과 스마트기기 보급으로 아마추어 천문학자들의 연구 참여가 늘어나고 있으며, 특히 초신성 및 변광성 관측에서 이들의 데이터가 중요한 역할을 하고 있다. 기존에는 DSLR 카메라로 개별 컬러 채널을 분석해 이를 Johnson-Cousins BVRc 측광 시스템으로 변환하는 방법이 제안되었는데, 이를 참고하여 본 연구에서는 휴대폰으로 비슷한 분석을 시도하였다. RGB 데이터를 BVR 표준으로 변환하는 방법을 실험하고, 데이터의 정확성을 위해 초점을 맞추지 않은 상태로 노출 및 Stacking 방법을 통해 측광 데이터를 수집하는 방식을 적용하였다. 주제어: 산개 성단, 측광 관측, 휴대폰 카메라
본 연구는 한국 영해 내에서 수심, 수온, 염분과 같은 주요 매개변수의 변화를 분석하여 최적의 수중 음파 송수신 위치 및 환경을 규명하는 것을 목표로 한다. 수심별, 위도별 염분과 온도 데이터를 수집 및 가공한 후, 이를 통해 수심에 따른 다양한 변수(수온, 수압, 염도 등)의 변화에 따른 음파의 굴절률 분포를 구축하였다. 그리고 이를 통해 해당 상황에서의 음파 전파를 시뮬레이션한다. 이 모델을 활용하여 특정 환경에서 최적의 음파 통신 수심을 예측할 수 있다. 연구 결과는 잠수함 및 수중 통신 시스템의 흡음률 예측에 유용하며, 급변하는 환경에서의 통신 최적화를 위한 중요한 지침을 제공할 것이다. 주제어: 수중 음향학, 해양 통신, 해양 데이터, 음파 경로 시뮬레이션, 흡음률 계산
외계 행성은 태양이 아닌 항성 주위를 공전하는 행성을 말하고, 외계 행성의 발견 방법 중 외계 행성이 모상성을 가리며 발생하는 광도의 차이를 이용한 방법을 트랜싯이라 부른다. 이러한 트랜싯 현상은 모 항성의 아주 작은 광도 변화를 감지해야 하므로 성능이 매우 좋은 망원경과 관측환경을 요구한다. 하지만 도심에서의 관측은 광공해로 인해 매우 어렵다. 이에 본 연구에서는 도심에서 소형 망원경을 사용하여 외계행성의 트랜싯 현상을 촬영하고, flat, bias, dark 보정 과정을 거쳐 전처리된 이미지를 이용하여 광도 곡선을 얻는 것을 목표로 한다. 이 연구는 도심지 내 트랜싯 현상 관측의 기반을 마련할 수 있을 뿐만 아니라 실제로 방대한 양의 데이터를 수집하고 분석함으로써 과학적 발견의 가능성을 높일 수 있다. 주제어: 외계 행성, 트랜짓, CCD, 소형 망원경, 데이터 전처리
본 연구에서는 Gauss's method를 활용하여 소행성의 초기 궤도 결정을 정밀하게 수행하였다. 소행성 1266 Tone에 대하여 최소 오차율을 보이는 최적 관측 시간 간격과 궤도 요소 간의 상관관계를 분석하였으며, Newton-Raphson method를 이용하여 선행 연구의 계산 시간을 단축하였다. 임의의 시각에서 소행성의 적경과 적위를 계산하는 코드를 작성하였고, gradient descent와 adam optimizer를 적용해 궤도 요소를 보정하는 알고리즘을 제시하였으며 관측의 수를 3회에서 10회 이상으로 늘려 정확도를 향상시켰다. 주제어: 궤도 결정 시뮬레이션, Gauss’s method, 최적의 관측 시간 간격, Gradient Descent, Adam
본교에 비치된 조파 수조는 탈조 현상이 자주 일어난다는 점과 규칙파만 생성할 수 있다는 한계가 존재하여 이를 해결하기 위해 새로운 조파기를 제작하였다. DC 서보 모터와 리니어 액츄에어터, Raspberry pi를 이용해 구동부를 제작하고 이와 호환되는 프로그램들을 이용해 소프트웨어를 구성할 계획이다. 또한 본교에는 정밀한 파고계가 없기 때문에 3D 레이다를 이용해 파고계를 만든 후 파도의 움직임을 트래킹하는 실험을 통해 조파기의 정확도를 측정할 것이다. 주제어: irregular wave tank, wave gauge, raspberry pi, DC servo motor
본 연구에서는 환경 요인을 고려한 무선 센서 네트워크의 모바일 센서 스윕 커버리지 경로 설계 휴리스틱을 제안한다. 무선 센서 네트워크를 다중 이동 판매원 문제(mTSP)에 대응시키고, 환경 요인을 반영한 새로운 거리 함수를 정의하였다. 각 모바일 센서의 이동 거리를 최소화하는 휴리스틱을 제시하고, 모바일 노드의 최적 개수를 도출하였다. 제안된 휴리스틱의 성능은 실제로 구 성된 모바일 센서 네트워크에 적용하여 평가하였으며, 전체 센서 수의 변화에 따른 최적 모바일 센서 노드 개수의 경향성을 분석하였다. 또한, 센서 수 증가 시 발생하는 상대오차의 경향성을 통해 휴리스틱의 예측 정확도를 평가하였다. 그리고 보다 다양한 환경에서의 Sweep Coverage 문제를 해결하기 위해서 거리 함수를 변화시키면서 실험을 진행하였다. 주제어: WSN, mTSP, Sweep Coverage, 휴리스틱, Mobile Sensor
최근 4차 산업혁명 시대가 도래함에 따라 많은 양의 정보가 네트워크를 통해 오간다. 이와 동시에 보안을 위협하려는 시도가 증가하고 있으며, 네트워크의 침입 탐지에 대한 연구 또한 활발하게 진행되고 있다. 하지만 산업제어시스템의 경우 일반적인 시스템과 구조가 다르기에 기존의 침입 탐지 알고리즘을 변형하여 적용할 필요가 있다. 본 연구에서는 산업 네트워크에서 가장 효율적으로 작동하는 침입탐지 모델을 구현하고자 하였다. 머신러닝 및 딥러닝 기반 모델을 이용하여 학습을 진행한 후 각 모델의 실행 결과를 비교하였고, 데이터의 전처리와 튜닝 과정을 통해 모델의 성능을 높였다. 침입 데이터의 불균형이 존재하여 모델의 평가 지표로는 accuracy가 아닌 F2 score를 사용하였다. 실험 결과, 불균형 데이터셋에서는 트리 기반의 랜덤 포레스트 모델이 가장 높은 성능을 보였으며, 데이터 전처리 부분에서 차원 축소 시 축소되는 차원의 수가 성능과 학습 소요 시간에 큰 영향을 미친다는 결론을 얻었다. 주제어: 이상 탐지, 인공지능, 정보보안, 데이터 분석