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본 연구는 날개 없는 풍력발전기 구조물의 모양에 따른 와류 형성과 발전효율에 관하여 연구하였다. 기존의 날개 없는 풍력발전기의 구조물과 다른 다각형 구조물들을 만들어 와류의 특성 및 발전 효율을 비교하였다. 기존의 원기둥 형태의 날개 없는 풍력발전기의 발전효율을 향상시키기 위해서 구조물의 모양에 따라 생기는 와류의 특성을 분석하여 구조물 뒤쪽에 생기는 와류의 크기와 세기를 비교하고, 바람의 방향에 수직한 방향으로의 진동과 구조물의 진동이 공명을 이루어 더 많은 진동 함을 이용하는 데에 있어서 각 구조물의 와류에서 분석한 데이터를 바탕으로 와류에 따른 진동에 의한 실제 발전 정도를 측정하여 와류 형성과 실제 발전의 상관관계를 분석하였다. 또한 구조물의 움직임을 바람의 방향에 수직한 방향이외에 바람의 방향으로도 분석하였고, 이를 통해 구조물의 모양에 따른 항력의 크기와 발전효율을 확인해볼 수 있었다. 주제어: 날개없는 풍력발전기, vortex shedding, 구조물의 모양에 따른 와류, 구조물의 모양에 따른 발전, 와류
본 연구는 루빅스큐브 속 수학적 원리와 군 이론을 원래의 암호체계를 접목하여 현 암호체계보다더 우수한 부분이 있는 암호 체계를 개발하는 것을 목적으로 한다. 본 연구는 루빅스큐브의 분석을 위해 큐브의 회귀 원인을 수학적으로 분석하였고 nxnxn 큐브의 불가능한 배열의 수를 점화식으로 표현하였으며 비대칭키 암호의 개발을 위한 경로함수를 정의하였다. 또한 군 이론의 치환을 통해 큐브의 회전을 단순화시켰고 대칭키의 암호화를 연구하였다. 연구 결과 큐브의 많은 배열과 회전을 활용해 다양한 종류의 대칭키 생성이 가능한 대칭키 암호를 개발 하였고 이를 통해 시저 암호의 단점을 보완한 암호를 만들 수 있었다.
본 연구는 양자 컴퓨팅이 실용화되어 기존의 암호 체계인 RSA 암호가 위협받는 근미래에서도 해독이 어려운 암호 체계를 구축하기 위해 시작되었다. 우리는 5차 이상 방정식의 근의 공식을 구할수 없다는 갈루아 이론을 활용해 공개키 암호를 연구하였다. 공개키는 2m개의 n차 방정식으로 설정하였으며(n, m은 상수), 개인 키는 위 방정식들의 공통근 a로 설정하였다. 컴퓨터는 공개 키를 통해 특정 조건 내에서 위 방정식들의 조합으로 만들 수 있는 모든 h(x)를 암호문 P를 포함해 공개한다. 이때 개인키로 h(x)에 a 를 대입하여 나올 수 있는 함숫값을 조합(Combination)을 활용한 판별 과정을 통해 P를 알아낼 수 있다. 또한 이 암호 체계에서 다양한 방법을 통해 경우의 수를 지수적으로 확장할 수 있는 방안을 연구하였다. 때문에 우리의 암호 체계를 통해 기존 암호보다 더 보안성 있으며, 다른 암호와의 융합을 통해 양자 컴퓨팅에 대응할 수 있는 현대 암호의 일부가 될 것이다. 주제어: 양자 컴퓨팅, 갈루아 이론, 공개키 암호, 조합, 구글 코랩
우리나라 한해 교통사고의 절반에 달하는 수가 교차로에서 발생하며, 교통사고 사망자의 3분의 1이 넘는 수가 교차로 교통사고에서 나온다. 또한, 우리나라의 모든 교차로는 적신호시 우회전 허용으로 운영되고 있다. 따라서 보행자는 녹색 신호에도 차량을 피해야 하고 우회전 차량은 인접한 횡단보도에 대한 시야 확보에 어려움이 있다. 때문에 보행자의 안전을 위해 교차로를 개선할 필요를 느껴 본 연구를 진행하게 되었다. 본 연구는 보행자에게 안전한 개선된 교차로를 제시하는 것을 목적으로 한다. 교통 시뮬레이션을 이용하여 여러 변수가 교차로 교통사고에 영향을 미치는 경향성을 파악하여 변수에 대한 위험성을 줄이는 방법으로 연구를 진행하였다. 본 연구를 통해 파악한 변수의 경향성을 이용하여 교차로의 구조를 개선한다면 중점적으로 개선한 변수의 영향을 줄여 교차로 보행자 교통사고를 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다. 주제어: 교차로, 보행자 안전, 신호체계, 정지선
본 연구는 화석 연료의 고갈을 앞두고 신재생 에너지의 관심이 높아지는 사회에서 수소 에너지의 발전 가능성과 전망에 주목하며, 그린 수소 생산의 효율을 높일 수 있는 촉매에 대해 연구하였다. 현시점에서 그린 수소를 생산하는 데에는 이론상 필요한 전압의 약 50%의 과전압이 발생하는데, 이는 곧 그린 수소 생산의 효율 저하로 이어진다. 본 연구에서는 이상의 문제들에 유용한 정보를 제공하기 위해 탄소 나노 튜브라는 물질에 주목한다. 탄소 나노 튜브와 아울러 철과 니켈을 사용해 두 금속이 OER 촉매에서 수소 생산에 큰 영향을 주는지에 대해 알아보았다. 철과 니켈 금속을 이용한 OER 촉매의 전기화학적 활성도를 비교하여 평가한 결과, 철을 이용하여 제작한 촉매의 활성 정도가 가장 높음을 알 수 있었다. 주제어: 그린 수소, 전극, 촉매, 탄소나노튜브
소행성의 자전운동 특성을 분석하여 소행성의 모양 및 자전축을 알기 위한 연구임. 세종시의 광해와 세종과학예술영재학교 천문대의 망원경의 한계등급을 분석하여 관측하기 위한 최적의 소행성을 결정하여 광도곡선을 찾고, 알려진 광도곡선과 비교하여 방법을 검증함. 29번 소행성과 123번 소행 성을 촬영하여 광도곡선을 그리고, 기존에 알려진 광도곡선과 비교함. 유사한 광도곡선이 나타난 것으로보아 세종과학예술영재학교의 천문대에서 소행성 관측이 가능하며, 그 결과가 과학적으로 유의 미한 것을 알 수 있음. 주제어: 소행성, 자전주기, 광도변화
지구온난화의 가속으로 인해 전 세계적인 식량난이 우려되는 지금, 고온저항성 식물의 개발은 아주 중요한 과제이다. 그러나 이를 위해서는 각 식물의 고온내성 유전자를 밝혀내야 한다. 따라서 무에서 고온내성 유전자 중 하나를 알아낸다면, 앞으로 유전자 변형 작물의 연구에 기여가 될 것이다. 본 연구는 무 종자를 이용하여 무 배양 및 고온 노출, Total RNA 추출, cDNA library 제작, PCR 및 전기영동 총 4가지 단계의 실험을 거쳐 무에서의 고온내성 유전자를 확인하였다. 그 결과, 여러 후보군 중에서 CAT1만이 무에서 고온내성을 가진 유전자였다. 왜 여러 후보군은 고온내성을 가지고 있지 않고, CAT1만이 고온내성을 가졌는지에 대해서는 여러 가지 물질들의 농도 측정 등의 추가 실험이 필요하다. 주제어: 지구온난화 / 무 / 고온 저항성 유전자
이 연구는 미세 중력 환경에서 암세포의 변화를 조사하고, 이러한 변화가 우주 환경에서 발생할 수있는 암의 형태 및 진행에 미치는 영향을 이해하는 것을 목표로 한다. 현재 미세 중력 환경에서 우주 탐사가 활발해지면서, 이와 관련된 연구의 중요성이 더 커지고 있다. 암의 특성과 미세 중력 환경에서의 변화를 연결짓기 위해 다양한 유전자와 신호 경로를 조사하였고, 이를 통해 미세 중력에서 암세포의 특징적인 변화 및 생존 메커니즘을 파악하고자 하였다. 특히 DAPK2와 TNF와 같은 유전자들이 미세 중력에서 어떻게 작용하는지 연구하였으며, 이러한 유전자의 역할과 관련성을 상세히 분석했다. 연구 결과는 미세 중력에서 암세포의 특성 및 유전자 발현에 대한 중요한 정보를 제공하며, 이를 통해 우주 환경에서의 암의 진행 및 치료에 대한 향후 연구 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. 향후, 더 많은 실험 데이터를 수집하고, 미세 중력에서의 암세포 변화에 대한 근거를 강화해야 할 것이고, 유전자 선택과 분석 방법을 논리적으로 개선하여 보다 신뢰성 있는 결과를 얻을 계획이다. 이러한 연구는 우주 환경에서의 인류 건강 및 치료에 대한 중요한 통찰을 제공할 것으로 기대된다. 주제어: 미세중력, 암세포, 유전자 분석, 유전자 발현, 암 치료
최근 ChatGPT의 등장으로 인공지능 기술에 대한 관심도가 높아졌다. 인공지능이 최적화 문제를 해결할 때 사용하는 해법 중 하나는 라그랑주 승수법이다. 본 연구에서는 라그랑주 승수법과 인공지능 기술의 관계를 이해하고, 실생활 속의 최적화 문제에 라그랑주 승수법을 적용한 후 Sagemath 코드를 통해 해결하는 것을 목표로 하였다. 텀블러 제작 업체가 텀블러를 제작할 때 얻을 수 있는 최대비용을 계산하는 문제를 만들어냈고, 이후 부등식 제약조건을 추가해 카루시-쿤-터커 조건까지 확장했다. 이후 이를 Sagemath 코드로 풀이하였다. 그 결과 복잡한 계산 없이도 제약조건을 만족하는 최적해를 찾아낼 수 있었다. 본연구는 라그랑주 승수법의 활용도를 높이고, 인공지능에서의 라그랑주 승수법의 중요성을 입증하는 데 쓰일 수 있다. 제시어: 인공지능의 기본 원리, 라그랑수 승수법, KKT 조건, sagemath
본 연구는 미용 산업에서 발생하는 폐 머리카락으로부터 케라틴 단백질을 추출하는 과정을 수행 하였다. 이러한 추출 과정은 환경 친화적인 바이오플라스틱 합성을 위한 기반 연구로서 중요한 의미를 가진다. 실험에서는 Cell strainer와 거름 종이를 이용한 두 가지 필터링 방법을 통해 케라틴 용액을 추출하였고, 이를 FT-IR 분석으로 비교하였다. 결과적으로, Cell strainer 필터링 방법을 통해 추출된 침전물은 FT-IR 분석 결과 케라틴과 일치하는 것으로 확인되었다. 이후 케라틴의 추출 효율을 높이기 위해 본 연구는 케라틴 추출 단계에 한정하여 실험을 진행하였으며, 다음 단계로는 실제로 바이오플라스틱을 합성하고 그 특성을 분석하는 연구를 계획하고 있다. 이를 통해 미용 산업에서 발생하는 폐 머리카락을 재활용하여 환경에 더욱 친화적인 소재를 개발하는데 기여하고자 한다. 이러한 연구는 지속 가능한 소재 산업의 발전과 환경 보호에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다. 주제어: 인모, 케라틴, 추출, 바이오 플라스틱, 생분해
PET는 전 세계에서 32%가 수거되지 않아 환경 오염의 핵심 원인이다. 최근 연구에서는 PET 처리 방법으로 오염을 최소화하는 생분해에 초점을 맞추고 있다. 생분해 효소 중 Ideonella sakaiensis 에서 분리한 PETase가 대표적인 플라스틱 가수분해 효소이다. 다만 PETase를 비롯한 대부분의 가수분해 효소는 결정성 플라스틱을 유의미하게 분해하지 못하는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 열과 초음파, 두 가지 과정에 걸쳐 플라스틱을 비결정화하였으며 시차주사열량계(DSC)를 이용하여그 정도를 평가하였다. 실험 결과, 220℃ 20s 열처리와 93㎛ 진폭으로 초음파 처리를 한 시료가 가장 비결정화가 잘 되었으며, 초음파 처리를 한 시료가 기존 시료보다 비결정화가 더 잘되는 것을 확인하였다. 주제어: 플라스틱, 비결정화, 초음파, 생분해
물병 던지기는 물병을 던지며 회전을 발생시켜 바닥에 착지할 때 세워지도록 하는 행위이다. 본 연구는 물병 던지기의운동 원리를 분석하여 정리하는 것을 목표로 한다. 이를 응용하여 다양한 분류공정 등에 활용 가능성을 기대한다. 본 연구에서는 물병을 일정하게 던지며 데이터를 얻을 수 있는 장치를 구현 및 제작하고, 이를 이용하여 장치가 물병을 던지는세기를 조절하며 물병 무게에 따라 필요한 에너지, 발사속도와 발사 각도를 측정하였다. 데이터를 얻은 결과 물병의 질량과 필요한 에너지는 정비례하며, 발사속도와 발사 각도가 일정하다는 것을 확인하였다. 주제어: 포물선 운동, 물병 던지기, 회전 운동, 공학