연도별 연구과제 217 페이지첫페이지로 이동

CCD를 이용한 천체 측광 관측 시 bias, dark, flat frame을 촬영하여 전처리(preprocessing)를 하여 오차를 줄여야 한다. 그런데 flat frame을 얻기 위해서는 시간 등의 조건이 정확히 맞아야 하고 촬영해야 할 이미지의 수나 필터의 종류가 많아 사람의 손으로 설정하고 촬영하기에는 매우 번거롭다. 따라서 프로그램을 이용해 시간대나 상황에 맞춰 flat frame 촬영을 자동화 할 필요가 있다. 본 연구에서는 flat frame을 자동으로 촬영하고, 기존 프로그램들에서 나타나는 Dithering등의 문제점을 해결하는 프로그램을 작성하였다.

▪ 주제어: CCD photometry, preprocessing, auto telescope, ASCOM standard

본 연구는 GSHS 0.6m 천체망원경의 측광 및 분광 관측 추적 성능을 점검하고 개선점을 찾아보고자 하였다. 연구결과 GSHS 0.6m 천체망원경이 300초 이내의 단기 노출을 이용한 변광 천체의 관측에는 충분한 성능을 보였으며, 분광 관측을 위한 어댑터 개선이 추적 성능의 향상을 보였다. 그러나 관측대상 주변에 가이드 별이 없을 때 현재 가이드 시스템을 사용할 수 없는 단점이 있어 차후 외부 가이드 CCD를 이용한 가이드 시스템 구축이 필요하다고 판단된다.

▪ 주제어: 천체망원경, 구동 시스템, 가이드 시스템

우리는 제주 지역에서의 유입기류의 경로별 미세먼지 분석을 통해 미세먼지의 원인을 분석하기 위해 이 연구를 진행하게 되었다. 제주 지역의 미세먼지를 직접 포집하여, IC(이온 크로마토그래피)를 이용하여 미세먼지의 농도를 분석하였다. 또, 이때의 NOAA/ARL READY HYSPLIT Trajectory 모델을 사용한 등온위 후진궤적을 사용하여 유입기류의 경로를 파악하여 경로별 미세먼지의 농도를 분석하여 미세먼지의 원인을 찾아내고, 각 날짜의 국가별 경제활동량을 조사하였다. 본 연구를 통하여 중국에서 온 기류의 평균적인 미세먼지의 농도가 한국이나 일본, 태평양에서 온 기류의 미세먼지 농도보다 높은 것을 알 수 있었고, 국가별 경제활동량이 높아질수록 미세먼지의 농도가 높아졌으며, 결론적으로 한국과 중국에서 제주 지역의 미세먼지에 영향을 주었고, 중국이 제주 내의 미세먼지에 더 큰 영향을 주었음을 알 수 있었다. 코로나사태로 인한 중국의 경제활동량 감소에 따라 중국에서 온 기류의 미세먼지 농도가 낮아짐을 알 수 있다.

▪ 주제어: 코로나19와 대기 중 미세먼지, 제주 지역 미세먼지 원인, 경제활동량 감소와 미세먼지, PM2.5

이 연구에서는 철도 자갈 도상 재료로써 다양한 암석의 적용 타당성을 평가해 보았다. 강도 및 탄성 등이 가장 우수한 암석을 찾기 위해 SiO2 함량비, 생성과정 등을 변인으로 화강암, 현무암, 사암, 세일, 편암, 편마암을 이용한 자갈 도상 모델을 제시하였다. 기존 자갈 도상에 사용되는 깬 자갈과 진동흡수 성능을 비교하기 위해 ballast box 모형에 진동을 가했을 때 가속도 크기의 평균, 총 이동 거리, 감쇠진동가속도 추세선 기울기를 성공적으로 추출할 수 있었고, 다양한 모델에 대한 실험이 이루어질 시 자갈 도상 재료로의 적용 타당성을 평가할 수 있을 것으로 보인다.

주제어: 철도, 자갈 도상, 암석, 교통공학, 진동흡수
 

이 연구에서는 흡음재의 구조에 따른 흡음 성능에 대해 분석하고자 했다. 아파트나 상가, 공연장 등의 건축물에서는 다양한 구조의 흡음재를 활용하여 흡음의 효과를 높인다. 구조의 특성에 초점을 두고 최적의 효율을 낼 수 있는 형태를 고안해내는 것이 목적이다. 일반적인 흡음재에 적용되는 반구 형태와 무반향실에 적용되는 사각뿔 형태, 교량의 지지 부분이나 과속방지턱에 적용되는 sin 함수 형태를 활용하여 흡음효과를 비교하였으며, 구조물 개수에 따른 흡음효과를 비교하였다. 구조를 변인으로 한 실험에서는 반구 형태가 가장 좋은 흡음효과를 보였고, 구조물 개수를 변인으로 했을 때는 4＊4 반구 형태가 가장 좋은 흡음효과를 보였다. 후속적으로는 구조물의 개수를 추가했을 때의 흡음 성능에 대해 정량적으로 분석해보고자 한다.

주제어: 흡음, 흡음률, 3D프린팅, 구조

 결로 현상은 건축물에 곰팡이를 발생시키고 인체에 해로운 영향을 주는 등 여러 피해를 준다. 이 지하 공간 결로 현상의 주된 원인 중 하나는 환기 부족으로 인한 외기의 출입이 적다는 것이다. 이를 예방하기 위해 현재 일반적인 건축물은 기계식 환기에 의존하지만, 이는 많은 소음과 유지, 관리 비용이 발생한다는 문제점이 있다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 지하 공간을 불균등 가열시켜 친환경적으로 환기를 시킬 수 있는 자연 환기 시스템을 구상해보고자 한다. 지하 공간을 불균등 가열 시 대류 현상에 의해 공기가 순환하게 된다. 다양한 실험들을 통해 지하 공간을 불균등 가열했을 때 내부 공기가 굴뚝을 통해 빠져나가는 것을 확인할 수 있었고 이 결과를 이용하여 지하 공간의 자연 환기 시스템을 구상했다.
주제어: 불균등 가열, 결로 현상, 자연 환기, 대청마루, 대류(5개 이내)

국내에서는 연흔에 대한 집중적인 연구가 거의 이루어지지 않은 실정이다. 더구나 일반적으로 연흔 상부를 관찰하는 경우가 일반적임에도 불구하고 연흔의 상부 파형을 정량적으로 기술하는 모델은 기존에 존재하지 않았다. 이에 연흔의 상부 파형을 체계적으로 기술하기 위한 지수의 필요성을 느끼고 연흔 곡률 지수(Ripple Curvature Index)라는 새로운 개념을 도입하고, 실제 연흔 샘플 사진에서 추출할 수 있는 데이터와 R.C.I. 분석을 위해 설계한 구분선 알고리즘을 적용하여 연흔 곡률 지수 수식의 타당성을 입증하였다.

▪ 주제어: 연흔, 연흔 곡률 지수, Ripple Curvature Index, 구분선 알고리즘

 부유식 월파형 파력 발전기는 월파량에 따라 발전량이 결정된다. 월파량은 파력 발전기 사면 형태에 따라 결정되므로 본 연구는 사면 형태에 따른 최적 조건 연구이다. 크게 모형실험과 시뮬레이션으로 나누어 교차 분석하였다. 시뮬레이션으로 진행한 수치해석은 오픈소스 CFD 코드인 olaFlow를 사용하였으며, 모형실험은 레고 마인드스톰으로 조파기를 제작해 실험을 진행했다. 연구에서 10종류 사면 형태를 모델링하고 월파량을 분석했다. 탐구 결과 입사각의 크기와 접촉면적의 크기가 가장 중요한 변인이라 할 수 있었다. 이에 따라 오목하고 긴 사이클로이드 모형이 최적조건이었다. 사면 형태에 따른 효율을 분석함으로써 월파형 파력발전기의 단점을 보완하고 CFD를 이용한 해양공학 연구의 기준이 될 수 있을 것으로 판단된다.

▪ 주제어: 부유식 파력 발전기, 월파량, 전산유체역학, 수치해석, 사면 형태
 

학생의 입장에서 천체를 연구하는 것은 매우 어렵다. 본 연구의 목적은 학생 수준 천체 연구의 한계점을 극복하는 데 있다. 본 연구에서는 회절격자 분광기를 설계 및 제작하는 정밀한 과정을 진행하고 제작한 회절격자 분광기를 이용한 원소의 방출 스펙트럼 관측과 분석, 태양과 달의 분광 관측과 분석을 진행하였다. 천체 분광 관측 결과, 태양에는 수소와 헬륨, 크립톤이 존재함을 알아내었고 달이 태양광을 반사하고 있다는 것을 알아내었다. 또한, 달의 스펙트럼에서 흡수선의 파장의 이동 양상을 확인하였다. 이는 도플러 효과에 의한 것으로 달이 지구 주위를 공전함을 의미한다. 효율적인 천체 분광 관측 자료 분석을 위해 파이썬으로 스펙트럼 분석 프로그램을 제작하였다. 이는 학생 수준 천체 연구의 한계점을 극복함과 동시에 천체의 분광학적 특성을 연구하는 새로운 방향을 제시하였다.

▪ 주제어 : 회절격자 분광기, 분광 관측, 스펙트럼, 천체, 파이썬

이 연구는 영산강 수질환경의 장기 변화를 파악하기 위하여 환경부 물환경정보시스템의 자료를 이용하였다. 수질환경 지표는 pH, DO, BOD, COD, SS, TN, TP, TOC 등으로, 수질지표의 상관성, 요인분석, T-검증을 실시하였다. 지표들의 상관성은 수온이 높을수록 DO가 감소하는 경향이 강하며, 유기물질과 관련하여 BOD, COD, TOC들의 상관성이 높고, TN과 TP도 높게 나타났다. 요인분석 결과는 총 3개의 요인이 자료의 총분산에 대하여 71.393%의 설명력을 갖는 것으로 나타났다. 요인1은 광주시의 생활하수 유입, 요인2는 계절에 따른 자연환경, 요인3은 주변 농경지에서 유입된 농업배수 물질로 판단된다. 지점에 따른 지표들의 변화 차이는 광주1 지점과 비교할 때, 광주2 지점에서 BOD, COD, TN, TP, TOC 등이 급격히 증가한다. 죽산에서는 영산강 지류에서 하천수의 유입으로 희석되어 이들 물질들이 감소한다. 연구를 통한 결과로, 영산강 수질 장기변화는 광주천에서 유입되는 생활하수 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며, 수질환경 지표인 DO는 수온의 영향을 크게 받기에 수질환경기준을 변경하여야 할 것이다.

 전 세계는 이상기후의 잦은 발생으로 큰 피해를 겪고 있다. 특히 대한민국은 변화가 눈에 보일 정도로 뚜렷하다. 다양한 이상기후 중 이상고온(폭염, 열대야)과 그에 따른 지역적 경향을 알아보고자 한다. 우리는 전국 60개의 관측소의 2000년부터 2020년까지의 열대야, 폭염 자료를 각각 분리하여 수집 및 분석하였다. 또한, 관측소의 좌표(위도, 경도, 고도)를 토대로 좌표와 이상고온과의 관계를 파악하였다. 마지막으로 우리는 분석결과를 기존의 가설과 비교하여 인과관계를 파악하였다. 가설과 일치하게, 열대야는 해안지역에 더 우세하게 나타나고, 위도가 작을수록 열대야가 더 자주 발생했다는 점은 주목할 만했다.

상층구름과 미세먼지에 따른 암도와 투명도의 상관관계를 알아보기 위해 연구를 진행하게 되었다. 해당 연구는 두 변인에 대한 결과 값을 정리, 분석함으로써 좀 더 효율적인 관측을 목적으로 수행하였다.
수집된 데이터를 그래프의 추세선을 분석하는 방법과 그룹을 나누어 평균을 분석하는 방법으로 연구를 수행하였다. 연구결과 상층구름의 양이 증가함에 따라 투명도는 증가하였고, 암도도 높아져 분명한 변화를 보였다. 또한, 미세먼지의 농도가 증가함에 따라서 투명도와 암도가 모두 높아졌다. 상층구름과 미세먼지는 모두 투명도와 암도에 영향을 미쳐 천체관측에 영향을 주게되기 때문에, 천체관측 시에는 상층구름과 미세먼지를 모두 고려하여 해야한다. 별자리 관측 시에는 상층구름과 미세먼지 중 한 가지 요인이 적은 상태에서 나머지 요인이 40 이하이면 관측에 지장이 없을 것으로 보인다.

▪ 주제어: 천체관측, 상층구름, 미세먼지, 암도, 투명도