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본 연구는 소나무재선충 방제에 적용 가능한 길항 곰팡이를 선별하기 위해 예쁜꼬마선충(C. elegans)을 모델로 활용하여 선충 억제 활성을 정량적으로 비교한 것이다. 네 균주(M. anisopliae, B. bassiana, A. terreus, C. globosum)를 24시간 처리한 뒤 생존곡선(AUC), 비운동 개체가 50%에 도달 하는 시간(T₅₀), 감염률, 포획 구조 형성 정도를 지표로 분석하였다. 그 결과, M. anisopliae는 T₅₀ (11.6 h)와 AUC(672)가 모두 가장 낮아 가장 우수한 살선충 활성을 보였고, B. bassiana는 중간 수준의 억제 효과를 나타냈다. 반면 C. globosum은 포획 구조 형성은 뚜렷했으나 실제 억제 효과는 제한적이었다. 본 연구 결과는 소나무재선충 방제에 적용 가능한 후보 균주를 과학적으로 선별하는데 유용한 기초 자료를 제공한다. 주제어: 소나무재선충, 예쁜 꼬마선충, 길항 곰팡이, 살선충 활성, 생물학적 방제
본 연구는 다양한 지형에서 운동이 가능한 말뚝망둥어의 운동 메커니즘을 분석하여 이를 모방한 산불 진화 로봇을 설계·제작하였다. 고속 촬영과 수치 모델링을 통해 말뚝망둥어의 운동 특성을 수학적으로 정립하고, 이를 기반으로 점프 운동이 가능한 스프링 기반 에너지 방출 방식의 산불 진화 로봇을 구현하였다. 본 로봇은 점프 운동을 통해 험준한 지형을 능동적으로 넘나들며, 소화액을 분사할 수 있도록 설계되었다. 연구 결과, 제안한 '자유단 질량-스프링 시스템' 수학적 모델이 말뚝 망둥어의 점프 메커니즘을 타당하게 설명함을 검증하였으며, 이를 기반으로 점프운동과 목발집기의 전진 운동을 구현하였다. 또한, 열화상 센서 및 서미스터 기반의 화재 감지 시스템과 소화액 분사 기능을 통합하여, 화점에 자동으로 반응하고 장애물을 극복하여 이동할 수 있는 프로토타입을 완성하였다. 이를 통해 험지 극복이 가능한 이동 방식과 자율 화재 진압 기능을 결합한 신개념 재난 로봇의 구현 방향을 제시하였다. 주제어: 생체모방, 말뚝망둥어, 산불 진화 로봇
본 연구는 산불 피해 토양에서 미생물을 알긴산 나트륨 기반 캡슐에 담아 토양 회복 효과를 예비적으로 검토하였다. 토양을 가열하고 목재 재를 혼합해 산불 환경을 모사한 뒤, 고초균 캡슐을 처리한 실험군과 무처리군을 비교하였다. 7일간의 관찰 결과, 혼합흙은 pH 7.9에서 6.2까지 급격히 산성화 되었으나, 고초균 캡슐 처리군은 pH 6.5로 완만히 감소하였다. 또한 보리새싹 발아 실험에서 무처리군은 8립 중 3립만 발아한 반면, 고초균 처리군은 5립이 발아하였다. 이는 고초균 캡슐이 토양 산성화 억제와 발아율 향상에 기여할 가능성을 보여주며, 향후 다양한 미생물 적용 연구의 기초 자료로 활용될 것이라 전망한다. 주제어: 산불피해, 토양, 미생물 캡슐, 2차 천이, 종자 발아
본 연구에서는 리제강 패턴의 형성 및 그 양상에 영향을 미치는 요인에 대해 탐구하였다. 앙금의 종류, 농도를 변인으로 조절하였으며, 같은 전해질이라도 상층액 속 외부 전해질 또는 겔 속 내부 전해질로 위치를 변화시키며 각 경우에서의 침전을 관찰 및 분석하였다. 육안으로의 관찰 및 pH 변화를 확인한 결과 각 변인에 따라 침전의 형성이 거의 일어나지 않거나, 연속적인 침전이 발생하거나, 리제강 패턴이 나타났으며, 이 결과에 용해도곱 상수, 이동도, pH 조건 등이 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 주제어: 리제강 패턴, 침전, 젤라틴, 용해도곱 상수, 이동도
본 연구는 산화 흑연의 결정성을 향상시키고 균일한 필름 형성 메커니즘을 규명하여, 간단하고 경제적인 산화 흑연 필름 제조 방법을 제시하는 것을 목표로 한다. 다양한 분야에서 흑연이 활용되지만, 기존의 화학기상증착법, 스핀 코팅, 드롭 캐스팅은 기판 의존성이 커 균일한 필름 제조에 한계가 있다. 이를 보완하기 위해 유체 표면을 활용한 필름 형성이 가능하나, 흑연이 물에 분산되지 않는 제약이 있으며, 산화 흑연은 수용성은 뛰어나지만 낮은 결정성으로 인해 활용이 어렵다. 이에 본 연구에서는 산화 흑연의 제조 방법에 따른 작용기 차이가 필름 품질에 미치는 영향을 분석하여 최적화된 제조 조건을 제안하였다. 이후 마랑고니 효과를 활용하여 산화 흑연 필름의 균일성과 결정성을 동시에 향상시킬 수 있는 방안을 모색했다. 주제어: 산화 흑연 필름, 마랑고니 효과, 커피링 현상
본 연구는 납(Pb2+), 카드뮴(Cd2+), 구리(Cu2+) 등 유해 중금속 이온을 신속하고 친환경적으로 검출하기 위해 탄소 양자점(CQD)을 활용한 기술을 개발하였다. 식품 유래 물질인 타타르산, 탄닌산, 아스코르브산을 전구체로, 글리신을 질소 도핑제로 사용하여 수열법과 마이크로웨이브법으로 CQD를 합성하였고, 합성된 CQD는 UV 램프 아래에서 형광 특성을 나타냈다. 특히 아스코르브산 기반 CQD는 우수한 청색 형광을 보였다. 합성된 CQD와 중금속 이온을 반응시켜 UV-Vis 흡광도 변화를 분석한 결과, 농도 증가에 따른 흡광도 변화가 230~280nm 영역에서 일관되게 나타났으며, 중금속 종류와 전구체에 따라 상이한 반응성을 보였다. 이를 통해 CQD가 중금속 검출에 민감하게 작용함을 확인하였다. 주제어: 탄소 양자점, 중금속 검출, 친환경 합성, 형광 특성
거울상 이성질체의 두 분자는 서로 매우 유사한 성질을 갖지만, 생체 내에서 서로 다른 기작을 보인다. 우리는 거울상 이성질체가 생체 내에서 어떻게 입체 선택적 기작을 보이는가에 대한 학생들의 이해를 돕고자 실험 키트를 제작하고자 했다. 포도당의 세포 호흡을 거울상 이성질체의 입체선택적 반응으로 선택하였고, L-포도당과 D-포도당의 입체 선택적 반응 결과를 비-입체 선택적 반응인 베네딕트 반응으로 시각화하고자 하였다. 효모의 농도, 포도당의 농도, 세포호흡 시간을 달리하며 L-포도당과 D-포도당의 입체 선택적 반응 결과의 차이를 볼 수 있는 최적의 실험 조건을 찾았다. 이 결과와 포도당의 입체 선택적 반응에 대한 이해를 돕는 추가적인 분자 모델링 자료, 모형을 통해 학습지를 만들어 실험 kit를 제작하였다. 주제어: 거울상 이성질체(Enantiomer), 입체 선택성(Streoselectivity), 교육용 실험 키트(Educational Experiment Kit), 시각적 반응 분석 (Visual Reaction Analysis)
본 연구는 광학현미경을 고배율로 관찰할 시 발생하는 해상도 저하 문제와 이머전 오일 사용 시 발생하는 세척의 불편함, 렌즈 오염 문제를 해결하기 위해 수행했다. 이머전 오일의 대체 용액으로서 NaCl, CaCl2, LiBr, Glucose를 선정하여 굴절률 측정, 렌즈 오염도 비교, 광투과율 분석을 행했다. 실험 결과, LiBr과 Glucose는 이머전 오일과 유사한 굴절률을 보였다. 특히나 LiBr은 높은 세척 용이성을 보였으며, UV-Vis Spectromete를 통해 광투과율을 측정한 결과 이머전 오일보다 높은 투과율을 가져 이머전 오일 대체재로 가장 적합하였다. 이를 통해 학생 수준의 연구에서 현미경 활용 효율을 높이고 유지 관리의 부담을 줄일 수 있는 실질적 방안을 제시한다는 점에서 의의가 있다. 주제어: 광학현미경, 이머전 오일, 굴절률, 오염도, 광투과율
로런츠 힘을 학습하는데 있어 교육 현장에서 학생들의 명확한 이해를 도우면서도 위험하지 않은 시각화 실험의 필요성을 느껴 본 연구를 진행하였다. 로런츠 힘이 작용하는 상황 중 전기장의 영향을 받는 상황에 대하여 실험을 했다. 결과 축전기를 이용해 전기장을 형성했을 때가 그렇지 않았을 때 보다 확산속도가 빨랐으며, Shadow Graph를 이용해 관찰한 결과가 이론적 계산 결과와 유사하게 관찰되었다. 이 연구는 기존 거시적인 효과를 보여주던 로런츠 힘 시각화 실험과 달리 입자에 작용하는 힘이 보다 명확하게 반영된다는 점에서 의의를 가진다. 이 같은 실험을 교육현장에 이용한다면 보는 물리를 통해 학생들이 가진 물리학에 관한 흥미를 증진 할 수 있을 것이다. 주제어: Shadow graph, 이온 이동 확인, 홀 효과, 자기장, 로런츠 힘
본 연구는 조파 저항과 장파장 파랑이 선박의 안정성과 항로 효율성에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 직접 제작한 조파 수조와 3D 프린팅 선체 모형에 힘·가속도·자이로 센서를 부착하여 파도의 진폭·주기, 선박의 속도·방향에 따른 거동을 측정하였다. 실험 결과, 속도가 증가할수록 조파 저항과 롤링 진폭이 커져 전복 위험이 높아졌으며, 진폭이 큰 파랑에서는 45°방향에서 불안정성이 두드러졌다. 일정 진폭 이상에서는 속도의 영향이 더욱 크게 작용하였다. 이를 통해 전복 위험이 파도의 특성과 선박의 조건에 따라 복합적으로 달라짐을 확인하였으며, 향후 선박 안정성 향상과 최적 항로 설계의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 주제어: 조파저항, 선박안정성, 전복위험, 장파랑, 최적항로
본 연구는 전기차 충전 상황에서 발생하는 Joule 발열로 인한 충전 효율 저하와 안전사고 위험을 해소하기 위해, 충전 케이블을 적절히 냉각하는 방안을 모색하였다. ANSYS Fluent 프로그램을 기반으로, 전산유체역학 시물레이션을 수행하여 충전 케이블 내부의 유동과 온도 구배, 열전달 특성 등을 분석하였다. 냉각 방식에는 도체 인접부에 냉각 유체를 흘리는 직접 냉각과 고무 외피 바깥에서 열을 제거하는 간접 냉각의 두 가지가 존재하는데, 두 방식을 비교하였다. 먼저 2D 충전 케이블을 각각에 맞게 모델링한 후. 알맞은 Mesh를 생성하여 initial condition에 알맞게 시물레이션한다. 같은 heat flux 조건에서 cupper 축에 열이 발생하도록 설정하고, 두방식 모두에 대해 boundary condition을 바꾸어 가며 케이블과 유체의 온도 및 속도 분포를 확인하였다. 그 결과, 직접 냉각은 케이블 온도를 대체적으로 더 낮추며 고른 온도 분포를 만드는데 유리했으며, 간접 넁각은 구조가 비교적 단순하여 적용이 쉽지만, 높은 heat fmx에서 온도를 충분히 낮추기 어려운 것으로 나타났다. 본 연구는 위와 같이 확인한 차이를 바탕으로, 전기차 충전 케이블의 효율적인 냉각을 위한 지침을 제시한다. ［주제어: CFD, 전기차 케이블, 전도, 단상유동，직접냉각］
최근 ITS, VC, replay 등 음성 합성 및 변조 기술이 급격히 발전하면서, 음성 기반 인증 시스템이 스푸핑 공격에 노출될 위험이 크게 증가하고 있습니다. 이에 따라 진짜 음성과 조작된 음성을 자동으로 구별하는 스푸핑탐지 기술이 보안성과 신뢰성 확보를 위한 핵심 과제로 부상하고 있습니다. 본 연구는 이러한 배경에서 시작하여, 대표적인 End-to-End 음성 위조 탐지 모델인 RawNet2를 기반으로 보다 정확하고 강건한 스푸핑 탐지기를 구현하는 것을 목표로 하였습니다. 본 연구는 bonafide 음성을 하나의 도메인으로 응집시키고, 다양한 공격 타입을 각각의 도메인으로 간주하는 Domain Generalization 기법, 즉 Single-Side Domain Generalization(SSDG)의 아이디어를 적용하였습니다. 기본 Cross Entropy 손실 외에 상대적 거리 학습 구조인 Triplet Loss를 결합하여 임베딩 공간에서 bonafide 음성은 응집되고, 각 공격 타입은 서로 충분히 분리되도록 설계하였습니다. 실제로 이 방법을 통해 1%p 이상 낮아진 EER을 기록할 수 있었습니다. 이로써 본 연구는 기존의 RawNet2 기반 모델이 본적 있는 공격에 대해서만 잘 분리하는 데 그치는 반면，미지의 공격 방식에 대해서도 보다 넓고 효과적인 결정 경계를 확보할 수 있다는 가능성을 제시합니다. 본 연구 결과는 보이스 피싱이나 음성 인증 시스템의 보안 강학에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다. 주제어: Anti-Spoofing, Deepvoice, ASVspoof Challenge, Supervised Learning, Triplet Loss