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본 연구는 커피박을 재활용하여 친환경 바이오 잉크를 개발함으로써 폐기물 문제를 해결하고자 시 작되었다. 커피박에서 추출한 지질을 유성 잉크의 원료로 활용하여 탄소 배출 감소와 자원 재활용 을 목표로 하였다. 연구는 n-Hexane과 Ethyl acetate를 이용해 지질을 추출하고, FT-IR 분석을 통해 성분을 비교했다. 그 결과, Ethyl acetate가 n-Hexane보다 다양한 성분을 효과적으로 추출했 으며, 최적 배합 비율로 제작된 잉크는 시판 잉크와 유사한 점도와 실용성을 보였다. 주제어: 커피박, 탄소중립, 착유, 바이오 잉크
본 연구는 제주도 해안가로 유입되는 해양쓰레기의 심각성을 파악하고, 해류와 바람이 쓰레기 이 동 경로에 미치는 영향을 분석하여 해양 환경 오염의 경로를 파악하는 것에 목적이 있다. 제주 동 부에서 직접 수집한 해양쓰레기를 분류하고, 수조 실험을 통해 부유 정도에 따라 해류와 바람이 쓰 레기의 이동에 미치는 영향을 조사하였다. 실험 결과, 부유물이 가라앉을수록 해류의 영향을 크게 받아 이동속도가 감소하는 경향이 확인되었으나, 이론값과의 오차가 발생하였다. 추후 연구에서는 제주도 전역에서 쓰레기를 수집하고 전향력과 같이 실제 바다에서 관찰되는 현상들을 고려해 오차 를 줄임으로써, 실험 데이터를 기반으로 쓰레기의 이동 경로를 역추적해 보고자 한다. 주제어: 해양쓰레기, 해류, 바람, 이동 경로
Stick-Slip 현상은 일상생활에서 쉽게 관찰할 수 있는 마찰 운동 현상이다. 이 현상이 대표적인 예 인 와이퍼에서는 와이퍼의 마모 등에 의해 Stick-Slip이 발생하며 필연적으로 소음이 발생한다. 이 에 대한 소음을 해결하기 위해 여러 기업들이 해결책을 제시했지만 아직까지는 확실하게 해결되지 못하고 있다. 우리는 이 문제를 역학적 모델링을 통해 해결책을 제시한다. 와이퍼 운동은 마찰력 모 델과 수직력 모델로 구성된다. 마찰력 모델에 대해 이론적 모델을 마련하고 러닝머신을 활용하여 모델의 경향성을 파악하였고 실제 차량을 활용한 실험을 통해 와이퍼 운동의 경향성을 보고자하는 시도를 했다. 따라서 실험 데이터 분석 결과와 이론적 모델 해석을 합쳐 와이퍼 내 소음과 stick-slip의 관계 규명을 목표로 한다. 주제어: Stick-Slip, squeal noise, wiper, friction, normal force
이전 연구에서는 곡면에서 물체의 움직임 예측을 시도 하였으나, 해당 물체에 작용하는 힘을 규명 하지 못하여 예측에 실패하였다. 본 연구에서는 이전의 연구를 보완하여 곡면에서 작용하는 힘에 대해 논하고자 한다. 곡선과는 달리 곡면에서는 이동 경로를 알 수 없기 때문에 운동을 규명하는데 문제가 생긴다. 이 문제를 해결하기 위해 곡면에서의 물체의 운동을 시뮬레이션으로 제작하고자 한 다. 방정식이 x²+y²+z²=20² 인 곡면에서 쇠구슬의 움직임을 Tracker를 사용하여 물체의 움직임 을 (x, y) 좌표로 추적하고 단위 시간당 좌표를 푸리에 변환을 이용하여 시간에 대한 x, y 이동 경 로 함수로 변환한다. 이를 통해 시간에 대한 z 이동 경로 함수를 유도하고 각 경로 함수를 시간에 대미분한다. 이후, z(t)를 일대일 대응 함수로 변형해 해당 z 좌표에 해당하는 시간을 구한다. 각 시간 별 x, y, z 좌표를 얻고, 이를 통해 단위 벡터와 에너지 보존법칙으로 속도와 가속도를 계산하 여 총 힘 벡터를 구하고 중력을 제거해 좌표에서의 수직항력을 도출한다. 주제어: 수직항력, 에너지보존법칙, 곡면, 수치해석
기존 내비게이션 시스템은 2차원 평면상에서의 움직임을 전제로 설계되어 3차원 공간상에서 비행 하는 드론의 경로 탐색에 적절하지 못하고, 풍향, 풍속과 같은 환경적 변수를 충분히 경로 탐색에 반영하지 못하는 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 강화학습 알고리즘인 Deep Q-Network(DQN)를 적용하여 드론의 자율적 최적 경로 탐색 알고리즘을 구현하였다. 알고리 즘을 통해 무작위로 생성된 비행 금지 구역 및 장애물 배치, 풍속, 풍향 등의 다양한 비행 환경에서 비행 금지 구역 및 장애물을 회피하고 바람의 영향으로 인한 간섭을 최소화하면서 목표 지점까지 도달할 수 있는 가장 효율적인 경로를 얻어낼 수 있었다. 향후 연구에서는 해당 알고리즘을 직접 현실 공간에서 드론에 적용하여 해당 알고리즘의 추가적인 유효성 검증이 추가로 이루어져야 할 것 으로 보인다. 주제어: 드론, 자율 비행, 최적 비행경로, 강화학습, Deep Q-Network
본 연구는 제주 지역에서 발생하는 폐감귤박과 폐해조류(괭생이모자반, 구멍갈파래)를 원료로 한 바이오차의 다양한 표면개질 방법에 따른 공기정화율을 비교하였다. 산, 알칼리, 산화제, 금속으 로 개질한 바이오차가 미세먼지와 휘발성 유기화합물(VOCs) 제거에 미치는 영향을 분석한 결과, 괭생이모자반을 HCl로 개질한 바이오차가 비표면적이 크게 증가하여 높은 정화 성능을 보였다. 또한, 폐감귤박과 구멍갈파래 바이오차는 개질 방법에 따라 특정 오염 물질에 대한 흡착 효율이 개선되었다. 본 연구는 제주 폐기물 자원의 업사이클링을 통한 고부가가치 활용 가능성을 제시하 며, 친환경 공기정화 소재로서 바이오차의 실용적 잠재력을 확인하였다. 주제어: 폐감귤박, 폐해조류, 바이오차(Biochar), 표면개질, 공기정화
본 연구는 선박 내 자이로스테빌라이저의 배치가 선박의 안정성에 미치는 영향을 분석하기 위해 수행되었다. 조파장치와 IMU 센서를 활용하여 선박의 Roll 방향 기울기 데이터를 수집하고, 이를 Roll RAO(Response Amplitude Operator)로 변환하여 안정성을 평가하였다. 실험은 3가지 다른 진동수 (3.07 Hz, 2.25 Hz, 1.21 Hz)의 파도를 사용하고, 자이로스테빌라이저의 배치를 6가지 방식으로 변경 하며 진행하였다. 연구 결과, 자이로스테빌라이저의 위치와 개수가 선박의 Roll 안정성에 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히, 파도의 진동수가 높은 조건에서 자이로스테빌라이저를 최적의 위치에 배치했을 때 Roll RAO 값이 감소하여 안정성이 크게 향상되었다. 또한, 파도의 진동수에 따라 최적의 자이로스테빌라이저 배치가 각각 존재하며 해당 배치에서 RAO값이 유의미하게 감소함을 확인 하였다. 이 연구 결과는 다중 자이로스테빌라이저의 배치가 선박 안정성에 영향을 준다는 것을 시사 하며, 해양지원선(OSV)과 같은 선박의 극한 환경에서의 안정성 유지에 실질적인 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 주제어: 자이로스테빌라이저, 선박 안정성, Roll RAO(Response Amplitued Operator), 해양지원선(OSV)
현재 에너지 문제는 화석연료의 유한성과 온실가스 증가로 인한 지구 온난화로 인해 심각해지고 있다. 이를 해결하기 위해 수소와 산소를 이용한 지속 가능한 에너지 생산이 주목받고 있다. 수소 포집 방법 중에서도 물의 전기 분해를 통한 방법이 주목받고 있는 추세이다. 본 연구는 PEM(양이온 교환 막, 고분자 전해질막) 전기 분해의 효율 향상을 주 목적으로 하며, 직접 모델을 제작한 뒤 초 음파의 출력에 따른 전기 분해 효율 변화를 연구하였다. 전류 0.4A를 인가했을 때 전압 약 6V가 측 정되었고, 평균적으로 10분에 약 40mL의 수소가 생산되었다. 또한 초음파의 출력이 증가함에 따라 일정한 전류를 인가함에 따른 과전압이 감소하는 것이 관찰되었다. 이후 전압 값을 5.0V로 고정하 고 시간에 따른 전류 그래프의 적분값을 구하고 경향성을 확인하였으며, 300W 세기를 가졌을 때 모델의 효율이 급격히 상승하는 양상을 보였다. 주제어: 양이온 교환 막, PEM 수전해, 수소, 초음파
들개 문제는 전국적으로 농작물 피해, 가축 공격, 주민 위협 등 여러 피해를 일으키며 전국적으로 대두되고 있는 심각한 문제이다. 특히 제주도에서 들개 문제가 두드러지고 있다. 그렇기에 우리는 제주도의 들개 포획 방법을 바탕으로 더욱 효율적인 들개 포획 방법을 제시한다. 본 연구에서는 COCO 데이터셋의 데이터 일부와 추가적으로 수집한 풀숲에 가려진 들개의 이미지들을 YOLOv11x 를 통해 학습시키고, 들개가 인식되었을 시 핸드폰으로 알림이 전송되게 하고, 출현 시간과 장소를 알려주는 애플리케이션을 제작한다. 이는 드론을 통해 유기견의 위치를 실시간으로 추적하는 것을 도와 포획과 즉각적인 대응을 효율적으로 할 수 있는 시스템을 제작에 기여한다는 점에서 의의가 있다. 주제어: 객체 인식, Yolo 알고리즘, Fine-Tuning, 애플리케이션 개발
공업 발전으로 인한 철재 구조물의 부식은 안전사고와 경제적 피해를 초래할 수 있다. 이를 해결 하기 위해 본 연구는 진동을 이용한 철재 구조물의 부식 탐지 방법을 탐구하여 부식 관리 및 예 방 방안을 모색하였다. 연구에서는 철판을 일정한 힘으로 가격한 후 발생한 음향을 분석하여 부 식 위치를 파악하는 방법을 제안하였다. 푸리에 변환을 통해 주파수에 대한 진폭 값을 도출하고, 이를 다항회귀 모델에 적용하여 철판의 부식 위치를 예측하였다. 이 방법을 통해 철재 구조물의 부식 위치를 효과적으로 탐지할 수 있었으며, 부식으로 인한 피해 예방에 기여할 수 있었다. 주제어: 부식, 진동, 푸리에변환, 다항회귀 프로그램
본 연구는 화2 중화적정 실험 도중 발견한 뷰렛의 문제점을 개선하기 위하여 연구를 진행하였다. 중화적정 실험은 미지의 용액의 농도를 확인하는 중요한 실험 중 하나이며， 이 연구를 통해 뷰렛의 문제점을 확인하고 또한 기존의 부피를 측정하는 방식이 아닌 표준 밀도를 이용하여 질량으로 부피를 측정하는 방식으로 자동 뷰렛 장치를 진행하여 실험을 진행할 것이다. 이 연구를 통해 더욱 정확한 중화적정 실험과 전과 새로운 방법 으로 화학실험의 발전을 도모할 수 있다. 주제어: 뷰렛，산염기 중화 적정，MBL 센서, 로드셀 센서
본 연구에서 pH에 따라 형광 강도가 변하는 탄소 양자점을 이용해 새로운 pH 측정 키트를 개발했다. pH에 따른 퀀텀닷의 형광 정도를 형광 분광 광계도와 RGB 센서를 통해 분석했으며 Urea를 통해 질소 토핑으로 퀀텀탓의 형광 정도를 개선했다. 실험 결과 456nm 파장대의 빛과 UV의 세기를 통해 pH를 측정할 수 있다는 것을 알게 되었다. 마지막으로 3D 프린터와 아두이노 센서를 사용해 키트를 제작했다. 이 카트는 기존 유리 전극 기반 센서보다 정확하고, 용행과 직접 접촉 없이 pH 측정이 가능하다. 진환경적인 탄소 양자점을 사용했기에 친환경적이다. 또한, 제작비가 저렴하며 사용법이 간편하기에 학생들의 연구활동에 적합하며, 교육 현장에서 새로운 pH 측정 도구로 활용될 수 있을 것이다. 주제어: 탄소 양자점, pH별 달라지는 형광 효과, 질소 도핑, pH 키트, 조도와 RGB