연도별 연구과제 86 페이지첫페이지로 이동

본 연구에서는 피실험자가 처한 디스플레이 사용 상황에 따라 사용자가 받는 시각적 피로도를 정량적으로 측정하고 최적의 디스플레이 시청 환경을 제언하였다. 시각적 피로도를 정량적으로 알아보기 위해서 눈의 깜빡임 빈도, 눈물의 양 및 뇌파를 측정하였다. 또한, 기존에 뇌파를 토대로 피로 정도를 수치로 제시하는 알고리즘이 없다는 점에서 착안하여 2D CNN 기반 eeg 데이터에서 피로 정도를 객관화하여 추출하는 프로그램을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 피로 정도 추출 프로그램의 피로 검출 정확도를 검증하기 위해 코르티솔 측정을 병행하였으며 결론적으로 가장 적은 시각적 피로도를 느낀 조건은 VA 패널, 초록색 계열의 화면, 60hz 이상의 주사율을 가진 영상을 볼 때로 분석하였다.

▪ 주제어: 시각적 피로도, 뇌파, 디스플레이, 뇌파 분석 프로그램, 코르티솔

해양 유류 유출은 최악의 환경 재해 중 하나이다. 그러나, 현재 상용화되어 있는 유류 제거 방식들은 모두 많은 시간과 비용이 소모되고 2차 오염을 일으키는 등 치명적인 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 자성유체를 이용한 해양 유출 유류 제거 장치를 개발하고, 그 효율과 경쟁력을 입증하였다. 실험을 통해 유류 흡착에 가장 유리한 자성유체의 최적 비율을 알아내었으며, 특수 자기배열인 할바흐 배열을 이용해 자기장을 증폭시켜 흡착한 유류를 회수하는 장치를 설계·제작하였다. 또한, 장치를 원격으로 컨트롤할 수 있는 앱을 개발하였다. UV 분광기를 이용하여 제작한 장치의 유류 제거 효율이 유흡착포와 유화제보다 우수함을 입증하였다. 이를 통해 친환경적이고, 효율적이며, 실사용 가능한 새로운 유류 제거 방식을 제안한다.

▪ 주제어: 해양 유류 유출, 유류 제거, 자성유체, 할바흐 배열, 흡광도

본 연구는 현재까지 수집된 국내 석기 유물 사진에 대한 딥러닝을 통해, 선사시대 석기 유물을 사진을 찍고 분석하여 식별할 수 있는 프로그램을 개발하는 것이다. 동시에 개발된 프로그램을 바탕으로 스마트폰 애플리케이션을 제작하여 일반인도 쉽게 석기를 식별하고 이를 공유하여 추가 발굴과 보존으로 이어질 수 있도록 하고자 하는 목적을 지닌다. 신경망을 구성하고 석기와 돌 이미지 약 4,000장을 이용하여 테스트를 진행하였고, 테스트 결과 정확도 95%를 얻었다. 이후 석기 종류에 따라 구분이 가능한 프로그램 제작 및 더 많은 사진 자료를 수집하여 학습시켰고, 정확도 확인 후 스마트폰 애플리케이션의 프로토타입을 제작하였다. 이후 애플리케이션의 추가적 개발을 통해 실제 생활 속에서 이용이 쉬우면서도 활용도가 높은 형태로 제작하는 연구이다.

▪ 주제어: 석기 유물, 식별 프로그램, 딥러닝, 애플리케이션

첨단기술이 많이 보급된 요즘, 우리는 그 효과를 받고 활용하며 우리의 과학적 지식을 발전시키며 살아가고 있다. 그러나, 같은 시간대에 살고 있음에도 불구하고 낙후된 지역의 경우에는 장비가 많이 보급되지 못하여 우리와 같은 혜택들을 누리는 사람들이 존재한다. 이 경우 개선방안을 생각해보았을 때 적정기술을 사용하여 쉽고 널리 보급될 수 있는 디지털 현미경을 제작하자고 생각하였다. 쉽게 다량 생산할 수 있는 3D 프린팅을 이용해서 몸체를 제작하고 웹캠을 사용하여 생물을 쉽게 관찰하도록 하였다. 이를 통하여 생물 독성이 판단되도록 이동 거리를 측정하는 방법까지 서술하였다.

▪ 주제어: Fly pi, 적정기술, Roborealm

지속하는 코로나 사태로 인해서 아이들이 집에 있는 시간은 많아지고 부모들의 자녀 양육의 부담은 늘어났다. 그 때문에 자녀에게 많은 신경을 쓸 수밖에 없는 상황에서 청각장애인은 자녀가 위험에 빠져도 다른 일을 하다 보면 알아채기 힘들어 영유아 사상이 상대적으로 잦다. 이를 해결하고자 아이의 심박수를 측정하고 정상 심박수 범위와 비교하는 것을 반복하며 아이의 상태를 확인하고, 스마트폰과의 연결을 통해 실시간으로 부모가 자녀의 심박수를 확인할 수 있고, 여기에 더해 청각장애 부모에게는 자녀의 위험이 탐지되었을 때 진동 모터를 이용한 밴드로 알림을 주게 구현함으로써 사고에 빠르게 대처할 수 있도록 하는 연구, 개발 활동을 진행하였다.

▪ 주제어: 심박수 측정·분석, 영유아 범죄·사고 예방, 사물인터넷(IOT), 장애인 육아

연구하게 된 동기는 다음과 같다. 첫째, 전신 마비 등 거동이 불편한 장애인들에게는 현재의 통신 시스템만으로는 한계가 있다. 이러한 점에서 본 연구팀은 새로운 입력 시스템의 필요성을 인지, 뇌파를 입력 신호로 하는 시스템을 개발하게 되었다. 둘째 4차 산업 혁명 시대 급증한 컴퓨팅 기계 간의 통신 속도와 비교해 키보드, 마우스 등 기존의 입력 장치만으로는 사람과 기계 간의 정보 전달 속도가 느리다. 이에 본 연구팀은 뇌파 기술, BCI를 활용한 새로운 입력 시스템의 개발에 관해 연구하게 되었다. 본 연구팀이 구성한 시스템의 작동 방식은 다음과 같다. 뇌파 탐지기를 통해 뇌파의 집중도와 이완도를 수신, 이 데이터를 바탕으로 SVM 모델을 학습시켜 1초 후의 뇌파를 예측한다. 예측된 데이터를 바탕으로 뇌파 입력 신호에 최적화된 UI 및 응용프로그램을 조작한다. 본 연구팀은 이러한 뇌파 조작 시스템을 통해 4차 산업 혁명 시대에 걸맞은 뇌파 기술을 접목하여 컴퓨팅 기기와의 정보 통신을 원활하게 하며 장애인들 또한 사용할 수 있는 4차 산업 혁명 시대에 걸맞은 뇌파 시스템을 구축할 수 있었다.

▪ 주제어: 머신러닝, UI 제작, 뇌파, BCI, 응용프로그램

본 연구의 목적은 미래 모빌리티에 사용될 펠티어 소자의 발열부와 흡열부의 5가지 공기 흐름 방향에 따른 효율을 알아보는 것이다. 전기자동차 등 미래 모빌리티 에서는 기존 컴프레서 기반 냉방기를 이용하는데 제한이 있는데, 펠티어 소자를 이용한 조날 쿨링은 이 단점을 보완할 수 있다. 본 연구는 펠 티어 소자 기반 냉각 시스템의 방열 방향에 따른 효율성을 확인하고자 연구를 진행했다. 펠티어 소자가 담긴 단열 장치에 질소 기체를 5가지 방향으로 각각 흘려보내 시간에 따른 발열부와 흡열부의 온도 변화를 기록하고 각 실험의 평균 열전소자효율(COP)을 비교했다. 실험 결과 질소 흐름 방향에 따라 열전소자효율(COP)이 달라졌으며 실험1에서 가장 큰 값으로 나타났다. 본 연구를 통해 방열 방향이 열전 소자효율(COP)을 좌우하며 같은 방향에서 흡열부와 방열부에 공기를 흘려보낼 때 효율이 최대임을 알 수 있었다.

▪ 주제어: 미래 모빌리티, 펠티어 소자, 방열, 열전소자 효율(COP)

대기오염과 수질오염을 해결하기 위한 방안 중 하나로 바이오 연료에 관한 관심이 날이 갈수록 높아지고 있다. 바이오디젤의 합성 방법에는 염기법과 초임계 공정이 있는데 이 연구에서는 초임계 공정으로 하여금 최고 수율의 바이오디젤을 합성할 수 있는 몰 비(유지 : 메탄올)를 중점적으로 서술한다. 또한 현재 한국에 있는 치킨집의 수가 전 세계에 있는 M사 햄버거 체인점의 수보다 크다는 점에서 한국에서 가장 풍부한 유지는 폐식용유라고 할 수 있다. 이에 이 연구에서는 폐식용유를 이용하여 바이오디젤을 합성한 뒤 이 경우 폐식용유에 함유된 불순물이 바이오디젤의 FAME 함량에 미치는 영향과 그 이유에 대해 분석하였다.

주제어: 바이오디젤, 초임계 공정, 몰 비, 수율, 폐식용유

본 연구는 코로나 19 검체체취 검사를 비대면으로 진행하여 의료진 감염 위험성을 줄이고 신속하고 빠른 검사가 이루어지기 위하여 자동 검체체취 기계에 필요한 고감도 힘센서를 개발하였다. 기존 힘센서보다 더 넓은 범위와 미세한 힘 측정이 가능하여 바이러스 검체체취 이외 다른 의료 기기에 폭 넓게 사용이 가능할 것으로 예상된다. 또한 코로나 19 사태가 종식된 이후 병원에서 바이러스 검사에 활용할 수 있을 것으로 생각된다. 비교적 만든 쉬운 구조로 변형이 자유자재로 가능하며 의료 분야 뿐만 아니라 산업적인 측면에서 다양한 부분에 활용 가능할 것으로 보인다.

▪ 주제어: 광학식 센서, 아두이노, 힘, 거리, 전압

기존 수계 염색 과정은 다량의 폐수가 발생하며 다소비성 공정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 초임계 이산화탄소를 이용한 염색이 주목받고 있다.
4가지 종류(azo계열Red-C.I Disperse red167(DR167),Blue-C.I. Disperse blue301(DB301), anthraquinone계열 Red-C.I Disperse red60(DR60), Blue-C.I Disperse Blue359(DB359)) 염료를 가지고 회분식–airbath와 섬유 PET를 사용하여 초임계 이산화탄소를 이용해 염색한다.
염색공정 20분, 250bar, 120도를 기준으로 염색 균염성, 염착된 염료의 양을 측정하여 각 분산염료를 비교한다.
또한, 염료의 주입 방법에 따른 염색 효과도 비교분석한다.
분산염료의 종류에 따라 염색 정도를 실험한 결과에서 염착된 염료의 질량은 DB359,DR167,DR60, DB301 순으로 높게 나왔다. 염료의 균염성은 DB301,DB359,DR167,DR60 순으로 높게 나타났다. 또한 같은 색상에서 Azo계열 염료의 균염성이 더 높다고 판단할 수 있었다.
주입 방법에 따른 염색 정도 실험에서는 염색 전 DB359로 만든 용액에 2시간 담가둔 후 건조시켜 염색을 실시한 섬유가 염착된 염료의 양과 염색효율은 더 크게 나왔지만 균염성은 떨어졌다.

▪ 주제어: 분산염료, PET, 균염성, 염착량

본 연구의 목적은 자이로 효과를 활용하여 발목의 부하를 줄여줆으로서 발목의 휘어짐을 방지할 수 있도록 하고자 한다. 실험은 직접 자이로 효과를 확인할 수 있는 실험 장치를 설계 및 제작하여 자 이로 효과를 확인하고자 하였다. 그리고 실험 결과 실제로 수평 유지를 위해 자이로 효과가 저항력을 만들어내는 것을 확인할 수 있었으며 자이로 효과를 통해 실제로 발목의 부하를 줄일 수 있을 것이라는 가설이 맞다라는 것을 알 수 있었다. 더불어 자이로스코프 센서를 활용하여 판의 위치에 따른 브러시리스 모터의 구동여부를 정해주는 프로그램을 제작함으로써 발목 염좌 방지 시 조금 더 효율적으로 방지할 수 있음을 알 수 있다.

▪ 주제어: 자이로스코프, 발목염좌, 자이로 가속도 센서, 브러시리스 모터, 축돌기 운동

야외에 노출된 버스정류장은 온도 조절이 쉽지 않아 특히 더운 여름철에 불쾌감이 고조된다. 불쾌지수에 가장 큰 영향을 미치는 요인인 온도를 두 개의 편광판을 이용해 조절하며 버스정류장 내부로 들어오는 태양광의 양을 조절하고자 연구를 진행하였다. 이를 통해 버스정류장 내부에 들어오는 태양광의 양을 조절하며 사람들의 눈에 들어가는 빛의 양을 줄여 빛 번짐 현상 또한 줄이고자 하여 연구를 진행하였다. 버스정류장 측변에 두 개의 편광판을 이용해 태양 빛의 조도에 따른 각도를 조절하였고, 이 과정에서 조도 값에 따른 평관판의 교차 각도를 아두이노로 통제하여 버스정류장 내 온도를 조절 하였다.

▪ 주제어: 편광, 온도, 불쾌지수, 빛의 세기, 아두이노