연도별 연구과제 48 페이지첫페이지로 이동

이 연구는 화학 II 교과에서 소개된 공통 이온 효과의 원리를 보다 깊이 이해하고, 이를 정량적으 로 분석할 수 있는 프로그램 개발 가능성을 탐구하고자 수행되었다. 공통 이온 효과는 공통 이온 을 가진 화합물을 첨가함으로써 화학 평형이 이동하는 현상으로, 주로 산-염기 반응에서만 다루 어졌으나, 이 연구에서는 다양한 화학 물질들에 적용될 수 있음을 확인하였다. 연구 방법으로는 UV-VIS 분광광도계를 사용하여 Pb(IO3)2의 Ksp 값을 측정하고, 이 과정에서 나타난 공통 이온 효 과를 분석하였습니다. 실험 결과, 예상했던 정량 분석에 어려움이 있었으나, 이온 선택성 전극을 사용한 추가 실험으로 문제를 해결하고자 하였다. 이러한 과정을 통해 공통 이온 효과를 예측하 고 정량적으로 분석할 수 있는 프로그램 개발의 가능성을 제시하고자 한다..

주제어: 공통이온효과, 흡광도, 정량분석, 평형이동, 앙금생성

본 연구는 기존의 소리굽쇠 모양인 U자형 이외에 다른 다양한 형태, 종류와 두께의 소리굽쇠를 이용하여 소리를 발생시키게 된다면 U자형 소리굽쇠와 비교하여 음색이 어떻게 변하는지 탐구하 는 연구이다. 또한, 판의 재질이나 모양에 따라서 왜 그러한 소리의 특성을 나타나게 되는것인지 탐구하는 것을 목적으로 한다.

주제어: 소리굽쇠, 파동, 공명, 진동

투명전극에는 가장 널리 사용되고 있는 ITO와 금속 나노 와이어, 그래핀 등이 있다. 하지만 플 렉시블 디스플레이에는 휘어지지 않는 그래핀, ITO는 사용되기 어렵다. 본 연구에서는 차세대 투 명유연전극인 실버나노와이어를 사용하여 실버나노 와이어 만의 강점인 높은 전기 전도성과, 투 명성을 활용하여 굳이 밴드를 탈착 하지 않더라도, 상처의 현재 상태와 치유되는 과정을 관찰할 수 있게 설계한 의료용 투명 스마트 밴드를 직접 제작하였다.
실버 나노 와이어를 합성하는 과정에서 투명 전극에 적합한 합성 온도와 반응 시간을 도출하였 으며, 직접 합성한 투면 전극에 온, 습도 센서를 부착하여 염증으로 인한 상처 부위의 온도와 밴 드 내부 습도를 측정하여 염증의 진행정도와 감염을 예방할 수 있도록 하는 스마트 밴디지를 직 접 구현해내었다.

주제어: 실버나노 와이어, 투명유연전극,스마트 밴디지

코로나와 같은 전염병 상황을 효과적으로 대비하고 해결하기 위해서 이 상황을 예측할수 있는 모델이 필요하 다고 생각을 하였다. 따라서 본 연구는 SIR모델의 기본 이론을 이용하였다. 또한 예측의 정확도를 더 올리기 위해서 사망률과 백신, 재감염률과 같은 변수들을 같이 고려하였다. 처음 SIR모델을 사용했을때에는 미분방정 식을 사용하였지만 상수를 추가하는 과정에서 미분방정식을 그대로 사용하는것에는 무리가 있을것으로 판단해 점화식 형태로 식을 고쳐 좀 더 복잡한 형태의 모델을 단순화하였다. 고친 식을 바탕으로 최종적인 결과 그래프를 얻어내었고 위상공간에서 그래프 또한 만들어서 감염자와 감염이 될 수 있는 사람 사이 즉 변수들과의 관계에 대해 더 자세히 탐구해볼 수 있었다. 하지만 본 연구에서는 수학적 탐구에 집중하여 현실과는 약간 다른 결과를 얻어내었다. 이 부분은 수정이 필요할 것이지만 결과적으로 본 연구를 통해서 감염병 상황에서 추세를 조사할 수 있었다.

주제어: 위상 공간, 수학 모델, 다변수 미분방정식, 수치해석, 그래프, 다변수 점화식

본 연구는 개방동굴에서 발생하는 녹색오염 문제를 해결하기 위한 친환경적인 방법을 모색하고자 하였다. 개방동굴의 녹색오염 발생 물질로 알려져 있는 클로렐라의 생장을 억제시킴으로써 개방동 굴을 보호하는 방안을 찾고자 하였다. 첫 번째로, DNA 구성 요소인 티민의 분자 구조를 파괴할 수 있는 자외선(UV) 조사를 활용하여 클로렐라의 생장을 억제하는 방법을 탐구하였다. 두 번째로, 본 연구는 유제놀 물질을 함유한 정향을 이용하여 클로렐라의 생장을 억제하는 방법을 실험하였다. 이 두 가지 방법을 통한 클로렐라의 생장 억제 효과를 확인하기 위해 순수한 동굴 환경에 방치된 클로 렐라와의 생장 정도를 실체현미경을 이용하여 비교 분석하였다. 그리고 유제놀을 tween20 용액과 span20을 혼합한 혼합 용액을 농도를 바꾸어가며 제작하였다. 이 용액이 동굴 벽면에 미치는 영향 을 조사하기 위해 석회암, 현무암의 질량 변화를 비교하였다. 또한 이 클로렐라를 현미경으로 관찰 하여 유제놀이 동굴 속 녹색 오염에 미치는 영향을 알 수 있었다.

주제어: 녹색오염, 클로렐라, UV, 정향, 유제놀

This study aims to recreate the environment of Mars on Earth and explore the potential for plant growth under various conditions, providing foundational data for future Mars exploration and terraforming research. To achieve this, the soil and atmospheric conditions of Mars were analyzed, and various experiments were designed based on this analysis. First, a comparative analysis of the components of Martian regolith and Earth soil was conducted using X-ray fluorescence (XRF), revealing that elements such as K, Ti, and Ar are significantly lacking in Martian soil compared to Earth soil. Additionally, the atmospheric composition of Mars was analyzed through spectral observations to study the effects of low atmospheric pressure and a CO₂-dominated environment on plant growth. To experiment with the germination and growth potential of plants in such an environment, several variables were established. The germination rate in Martian regolith was found to take longer than in Earth soil. Subsequently, experiments using various fertilizers showed that the addition of silicate fertilizer resulted in the highest germination rate and growth speed. Furthermore, when comparing germination rates in environments with controlled Martian atmospheric pressure and composition, it was confirmed that germination is possible even at low pressure if sufficient moisture and oxygen are provided. Based on these findings, additional environments capable of supplying oxygen and moisture were created, and experiments were conducted using CO₂ sensors, which observed changes in CO₂ concentration as a result of photosynthesis and cellular respiration. This study confirmed that under appropriate conditions, plant growth is possible even in Martian environments, indicating the potential for establishing a self-sustaining Martian ecosystem. This research provides experimental evidence for the possibility of plant growth on Mars and is expected to serve as important foundational data for the development of future Mars exploration and terraforming technologies.

주제어: 테라포밍, 화성모조토, XRF, 식물

본 연구는 모션 캡처 분석을 통한 인간의 감아차기 모션을 분석해 이를 로봇 다리를 통해 구현함 을 목표로 한다. 모션 캡처 분석을 통해 얻은 좌표를 보정하기 위해 면형회귀라는 새로운 회귀 방 식을 제안한다. 선형회귀를 통해 여성의 키-인심 길이, 성장기 여성의 키-허벅지 둘레 그래프를 통 해 로봇 제작을 사람과 최대한 유사하게 제작한다. 이후 1차, 2차, 3차 로봇 제작을 통해 각 디자인 에서 문제점을 파악하고 이를 해결한다. 최종적으로 감아차기 다리 로봇 제작을 목표로 한다.

주제어: 로보컵, 모션 캡처, 로봇, 선형회귀, 평면형회귀

본 보고서는 최근 첨단기술 및 기계로서 대두되고 있는 휴머노이드가 실용화되었을 때 여러 현 장에서 요구되는 멀리뛰기 동작을 효과적으로 수행할 수 있는 방법에 대하여 연구를 진행하였습 니다. 본 연구는 주변 경사에 따른 인간의 멀리뛰기 동작을 모션 캡처 장비를 통해 발목, 무릎, 고관절의 움직임에 대한 데이터를 수집하고, 이를 분석함으로써 경사각이 변함에 따라 유의미한 차이를 보이는지, 또한 그 이유는 무엇인지를 알아내고자 하였습니다. 결과적으로는 주변 경사가 커진다고 하여도 가장 안정적인 자세는 지면에 대하여 상대적인 위치가 유사하다고 해석하였습니 다. 이는 휴머노이드의 실제 멀리뛰기 동작 구현에 있어서 인간처럼 안정적인 자세로 효과적인 도약을 수행할 수 있도록 하기 위한 데이터의 기반이 될 것으로 기대됩니다.

주제어: 멀리뛰기, 모션 캡처, 머신러닝, 데이터 분석 프로그램, 휴머노이드

본 연구는 농구 자유투 슛의 성공률을 높이기 위해 신체 동작 인식 기술인 Mediapipe를 활용하여 슈팅 자세를 분석하고, 최적의 슛 자세를 도출하는 것을 목표로 한다. 자유투에서 딥/딜리버리/ 팔로 우쓰로로 자세를 세가지로 나누어 신체각도를 분석하고자 하였다. 그러나 자세를 정하는 정확한 기 준을 찾기 어려움이 있었고, 자세를 나누지 않고 프로선수 영상에서 각도를 도출하여 아마추어 영 상과 비교하는 방향으로 전환하였다. 또한 연구의 정확성을 높이기 위해 포물선 방정식과 같은 수 식을 사용하였고, 연구 결과 슛 성공률과 상관관계를 이용하여 최적의 자세를 도출했다. 이 연구를 통해 아마추어 선수들이 개선해야할 점을 제시함으로써 자유투 성공률을 크게 높이는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

주제어: Mediapipe, 농구 자세 분석, 자유투, 신체 동작 인식

고대 진시황이 불생불사를 위해 선정했던 불로초는 현재의 한의학에서 여러 인체에 도움이 되는 약 재로써 검증 되었다. 하지만 과학기술이 발달하지 않은 고대 중국의 시대에 그 약재들을 어떻게 선 정할 수 있었을지 또 그 불로초라고 불리는 약재들은 실제로 노화 방지 효과가 있는지 궁금증을 느 꼈고, 고령화사회에 노화와 관련된 연구가 필요하다 생각하여 연구를 시작하였다. 당귀, 인삼, 구기 자, 동충하초의 네 가지 약재를 선정하였고, 추출물을 제작하였다. 약재의 항산화효과를 검증하기 위해 DPPH assay를 진행하였다. 텔로미어에 영향을 주는 텔로머레이스 관련 유전자의 활성을 확인 하기 위해 염기서열을 찾아 프라이머를 제작한 후 예쁜꼬마선충을 추출물이 농도별로 접종된 배지 에 배양 후 RNA를 추출하여 RT-PCR을 진행, 결과를 전기영동하여 나타내었다. 예쁜꼬마선충이 움 직이는 정도와 DPPH assay 결과, RT-PCR 결과를 종합하여 고려하였을 때 가장 탁월한 약재는 10% 구기자, 10% 인삼이라 할 수 있었다. 하지만 이는 한 가지의 약재만을 고려한 것이고, 추후 여 러 약재를 혼합하여 사용했을 떄의 시너지효과를 실험할 계획이다. 또한 예쁜꼬마선충은 인간과 많 은 유전자를 공유하지만 완전히 같은 것은 아니기 떄문에 인간에게도 적용될 수 있는 확장된 연구 를 계획 중이다.

주제어: 노화, 한약재, 항산화효과, 텔로머레이스

로켓을 제어하는 기술은 시대를 지나며 발달하였다. 우리는 화학로켓에 적용되는 여러 기술들이 물 로켓에도 적용될 수 있음을 확인하기 위해 연구를 시작했다. 가속도 센서가 얻은 데이터를 바탕으 로 PID 제어와 여러 번의 개선을 거친 TVC 장치 구현에 성공했으며, 페트병을 이용하여 우리의 목 적에 맞는 형태의 로켓 동체와 발사대를 제작했다. 또한, 공기가 새는 문제를 해결해나가며 결과적 으로 물로켓의 안정적인 비행, 궤도 조정 기술에 기여했다.

주제어: TVC, 단분리, 물로켓, CFD

태양열 발전기나 화력발전기와 같이 물을 가열시켜서 터빈을 발전시키는 등 인위적으로 발생시킨 큰 열을 사용하는 원리 대신 많은 에너지 전환 과정에서 손실되는 에너지 형태인 열에너지를 이용 한 발전기에 대한 관심으로 제벡효과는 반도체뿐만 아닌 모든 전기가 흐르는 소재에 발생하므로 생 활 속에서의 온도차를 이용하여 보편화된 발전기를 개발하고자 했고, 좀 더 저비용의 열전소자를 개발하고자 했다.

주제어: 이온 수용액, 제백효과, 발전기, 환경