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☀ 활동지2_ 문제 해결을 위한 자료수집 계획

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☀ 활동지3_ 선행자료 찾고 정리하기

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☀ 활동지1_ 주제별 자료 수집방법 계획

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☀ 활동지1_ 주제별 자료 수집방법 계획

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연구주제 : 반도체는 어떤 원리로 만들어질까?

자료수집: 반도체의 정의/쓰임과 관련한 자료,반도체가 만들어지는 과정을 담은 자료 수집방법:자료 검색/반도체 관련 책 탐구

연구주제:AI의 발전된 기술은 우리 사회에서 적극적으로 수용될까? 자료수집:AI로 대체될 직업을 가진 사람과의 인터뷰,현 AI의 발전 양상과 추후 가능성 조사,AI의 윤리적 문제

수집방법: 인터넷 자료 검색,AI윤리에 관한 책/인터뷰

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연구주제:왜 지구온난화가 점점 심해질까?

필요한 자료:지구 온난화를 일으키는 원인, 원인이 증가하는 이유

자료 수집 방법:관련 자료 검색

연구주제:환경오염이 일어나면 안되는 이유

필요한 자료:환경오염이 끼치는 영향, 피해

자료수집 방법:관련 자료 검색, 환경으로 본 피해 생각하기

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☀ 활동지1_ 연구 계획서 작성하고 토의하기

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☀ 활동지1_ 연구 계획서 작성하고 토의하기

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[활동 1] 퀴즈 만들기

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[활동 1] 퀴즈 만들기

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[활동 3] 가설 설정하기

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[활동 3] 가설 설정하기

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탐구주제

당뇨병 환자 생체데이터 분석을 통한

혈당 예측 모델 탐구

탐구의 필요성(문제 인식)

당뇨병은 세계에서 수억명이 앓고 있는 대사성 질환이다.혈당 수치의 변동이 생명에 직결되는 주요한 지표다. 실시간 혈당 데이터 수집 및 분석을 통해 혈당 급변 사전 예측이 가능한 AI 기술이 주목받고 있다.생체 데이터를 분석하고, 혈당 변동을 예측함으로써 의공학적 데이터 활용을 해보고 싶다.

탐구 내용&방법

-당뇨병 환자의 생체 데이터(혈당, 식사, 운동, 인슐린 투여 등)를 분석

-혈당 수치 변화를 유발하는 주요 요인을 도출

-간단한 예측 모델 또는 시각화 모형을 통해 혈당 변동을 예측할 수 있는 조건 탐색

-데이터 수집: 오픈 데이터셋 활용

-데이터 분석: 조건별 평균 혈당 비교, 상관관계 분석: 변수 간의 상관도 시각화

-예측 모델 구상: 결정 트리 개념을 도입한 시각적 모형

->예측 결과를 표나 시각적 모형으로 표현

기대 효과

질병 예측 관리에 이어서 빅데이터의 중요성 확인

데이터 기반 의료기술 개발의 미래 방향성 확인

참고자료

https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchReport.do?cn=TRKO202300005725

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[보고서]2형 당뇨병 환자를 위한 혈당 예측 인공지능 개발

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연구개발 목표 및 내용최종 목표인슐린을 투여하는 2형 당뇨병 환자를 대상으로 한 전·후향 의무기록 분석을 토대로 인공지능 기술을 접목한 인슐린 투여 후 혈당 예측 모델 개발을 목표로 함전체 내용∎ 후향적 혈당변동 데이터베이스 구축 ∎ 전향적 혈당변동 데이터베이스 구축 ∎ 혈당 예측 인공지능 모델 개발 및 고도화연구개발성과∎ 후향적 연구 데이터베이스 구축: 총 496명 (입원일 합계 2191일) ∎ 연속혈당 측정기를 활용한 전향적 관찰 연구 데이터 총 167명 확보 (1인당 554건 데이터 포함) ∎ 혈당 예측 인공지능 알고리즘 프로그램 고도화 1건 ∎ HbA1c 예측 인공지능 알고리즘 프로그램 1건 ∎ 전문학술지 논문게재 3건 ∎ 학술대회 논문발표 3건연구개발성과 활용계획 및 기대 효과∎ 본 연구에서 개발한 인공지능 알고리즘을 통해 도출해낸 환자별 인슐린 투여와 관련된 요인들 (간식여부, 영양소 함량별, 인슐린 잔여분비량 등) 및 식사량 변화의 영향을 바탕으로 추후 인슐린 용량 조절 인공지능 개발로 발전할 수 있음. ∎ 인공지능 알고리즘을 이용해 인슐린 뿐만 아니라 다른 혈당 강하제에 대한 반응도 예측 가능해 혈당 강하제 선택에 이용될 수 있어서 개별화된 당뇨병 진료를 가능하게 함, 현재처럼 약제 투여 이후의 당화혈색소를 보고 조절하는 방식이 아니라, 가장 효과 좋은 약제 및 조합을 예상하여 혈당 불안정 기간을 최소화하면서 목표혈당에 도달할 수 있게하여 당뇨병 치료의 패러다임을 바꿀 수 있을 것으로 기대함.(출처 : 요약문 2p)

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연구주제: 지구는 자신의 좋았던 환경으로 돌아갈 수 있는 힘이 있는가? (자정작용)

탐구의 필요성: 우리의 미래의 세대에게 지구에 대해 잘 교육해야함.

탐구내용: 지속적인 환경 파괴의 실질적 영향, 이로인해 생길 질병, 지구의 회복 시스템, 현 지구 상황 등등

탐구방법: 자료검색, 뉴스검색 교과서 참고

기대효과: 지구의 상황인식(경각심)

자료:https://www.sciencetimes.co.kr/nscvrg/view/menu/253?searchCategory=225&nscvrgSn=102674

# data[].attributes.attachment_link.title
온난화 치유하기 위한 지구의 노력

# data[].attributes.attachment_link.description
지구는 종종 그 자체가 ‘살아 숨 쉬는 유기체’로 여겨진다. 지구 전역 좁고 넓은 곳에서 일어나는 갖가지 현상들이 서로 연관되어 거대한 지구를 살아있는 듯 보이게 하는 것이다. 간단한 예로 강에서 바다, 수증기, 구름, 비로 이어지는 끊임없는 물의 순환이나 대륙판이 움직여 산을 만들거나 깊은 협곡을 만드는 모습 등이 그러하다. 그중에서도 가장 신비로운 것은 바로 ‘자정작용’이다.

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탐구주제:전기차-태양광-종이빨대 정말 친환경적인가?

탐구의 필요성 (문제인식):요즈음에는 환경오염을 생각하여 전기차, 태양광, 종이빨대의 사용을 권장하고 있다. 하지만 환경을 위해 불편함을 감수하고 사용하고 있는 물건들이 친환경적이지 않을 수도 있다.

탐구 내용:전기차는 생산 공정을 포함하면 이산화탄소 배출량이 내연기관 자동차보다 오히려 많다.

다량으로 발생하는 태양광 패널 폐기물이 오히려 환경을 파괴한다.

종이 빨대가 재활용되지 않으면 결국 친환경적이지 않다.

탐구 방법:자료검색

기대효과:보다 효율적으로 환경을 보호할 수 있다.

참고 자료:

https://www.sciencetimes.co.kr/nscvrg/view/menu/253?searchCategory=225&nscvrgSn=210554

# data[].attributes.attachment_link.title
전기차-태양광-종이빨대 정말 친환경?…

# data[].attributes.attachment_link.description
친환경의 대표 사례로 꼽히는 전기차, 태양광, 종이 빨대 등은 과연 실제로 친환경적일까.

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탐구 주제

바이오 인증의 변화 추이와 생체 정보의 복제 가능성

탐구의 필요성

디지털 활용의 증가로 사용자의 편의에 따라 간편한 인증 방법에 있어 바이오 인증이 활성화되었다. 하지만 이에 복제, 해킹의 위험성이 강해지면서 도입되는 생체 정보의 종류가 변화하고 있어 그 추이를 알아보고자 한다.

탐구 내용과 방법

초기 바이오 인증 (지문, 홍채, 얼굴 인식)의 원리와 취약점

지문 채취를 통한 초기 바이오 인증의 취약점 실현해보기

1~2와 관련된 문제점에 대한 대안 방안 & 신체 내부 정보를 이용한 보안 원리 알아보기 + 시각화

신체 내부 조직의 특징 ( 복제 불가 원리 )

기대 효과

실생활 속 사용되는 다양한 바이오 인증 방법과 보안 상 특징에 대해 알 수 있다

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탐구 주제

맞춤형 헬스케어 시스템에 이용 가능한 피부 산도(pH), 염도 탐구

탐구의 필요성 (문제인식)

현대 사회에서 개인 맞춤형 건강 관리의 중요성이 증가하고 있으며, 피부는 건강 상태를 나타내는 주요 지표 중 하나이다. 피부의 산도와 염도는 외부 환경 및 내부 생리 상태를 반영하기 때문에 이를 정밀하게 측정하고 분석할 수 있는 기술이 필요하다. 따라서, 피부의 pH 및 염도 측정이 어떻게 헬스케어 시스템에 활용될 수 있을지 탐구할 필요가 있다.

탐구 내용

-피부 pH의 의미와 정상 범위, 피부 건강과의 관계를 조사한다.

-피부 염도의 정의와 측정 방법, 건강 상태와의 연관성을 분석한다.

-여러 상태에 따른 피부 산도, 염도를 측정 및 데이터화, 시각화한다.

-이를 기반으로 최신 센서 기술 및 IoT 연동 시스템의 사례를 통해 맞춤형 헬스케어 시스템에 어떻게 활용되는지를 탐색한다.

탐구 방법

1. 피부 pH 및 염도에 대한 선행 연구 조사2. 건강상태에 따른 피부 pH, 염도 측정, 분석

3. 관련 기술(웨어러블 센서, IoT 시스템 등) 사례 분석

4. 활용 가능 분야별 기대 효과 정리

기대 효과

-피부 산도 및 염도가 건강상태에 따라 어떻게 달라지는지를 화학적으로 측정하며 화학적 역량 증가

-개인 건강 모니터링 기술에 대한 이해 증진화학적 정보를 활용한 맞춤형 건강 관리 가능성 파악

-스마트 헬스케어 산업의 적용 분야에 대한 통찰 제공

참고자료

https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=NPAP12621024

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참고자료- 건강기능식품 무문별 판매 이대

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참고자료- 건강기능식품 무문별 판매 이대로 괜찮나

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수지고 이서영 연구계획서

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탐구주제:인공지능을 활용한 반도체 결함 감지

탐구의필요성:반도체 제조 공정에서 사용되는 EFA, nanoprobing, MTS 기법은 시간이 많이 소 요되고 정확도가 떨어지는 문제점을 가지고 있다.

탐구내용,탐구 방법:딥러닝 기반 의 합성곱 신경망(CNN)을 적용하여, 가공된 웨이퍼 이미지를 분석하고 반도체 내 결함의 효과적으 로 탐지할 수 있는 모델을 개발한다

기대효과:반도체에 있는 결함을 발견할 수 있어 불필요한 낭비를 막거나 반도체의 정확성을 늘릴수있다.

참고자료:http://www.rne.or.kr/gnuboard5/rs_year?page=6

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과학영재 창의연구(R&E) 지원센터

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교육 현장과의 소통을 통한 자기주도적 창의연구 역량 강화 과학영재 창의연구(R&E) 지원센터

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탐구 주제

구미시 청년 인구 유출에 영향을 미치는 요인 분석 및 예측 모델링 개발

탐구의 필요성

경상북도 구미시에서는 청년층 인구 유출이 계속 되고 있다. 단순히 일자리 부족만으로는 설명하기에는 이러한 현상이 복합적이며 다양한 지역에서 발생하고 있고, 다양한 요인들이 결합 되어 있는 것으로 추정 된다. 그렇기에 복합적인 생활 요인을 고려 한다. 연수 분석을 통해 소년 인구의 이동 원인을 분석 할 것이다.

탐구 내용,방법

분석 항목을 고용지표, 교통 접근성, 생활 인프라, 주거 환경으로 분리하여 선정

공공 데이터 포털 국토교통부 구글맵API 등에서 필요한 데이터를 수집

상관계수 를 활용해 변수간 상관 관계를 분석

회기분석을 통한 패턴을 분류

지도 모형으로 시각화

기대효과

단순한 고용 요인을 넘어 생활 기반 요소들이 인구 유출의 미치는 영향을 입체적으로 이해할 수 있고, 청년 정책 수립 시 교통,문화,주거 등 복합적인 생활요인 개선 방향 제시에 도움이 될 수 있다. 또한 데이터 분석 기법의 실제 활용 경험을 쌓을 수 있다.

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1. 탐구 주제

수면 단계 구분을 위한 뇌파 신호 분석 : 푸리에 변환과 웨이브렛 변환을 활용한 수학적 신호 처리와 수면 질환 진단 가능성 탐구

2. 탐구의 필요성 (문제 인식)

사람은 렘(REM) 수면과 비렘(NREM) 수면을 반복하며 잠을 잔다. 수면의 질은 건강, 기억력, 집중력에 영향을 준다. 특히 뇌파(EEG)는 수면 상태를 구분하는 중요한 생체 신호지만, 뇌파는 시간에 따라 빠르게 변하고 다양한 주파수를 갖고 있어 단순한 분석으로는 해석이 어렵다. 이를 해결하려면 시간과 주파수를 동시에 분석할 수 있는 수학적 도구가 필요하며, 이 과정은 수면 질환 진단에도 활용될 수 있다.

3. 탐구 내용

먼저 렘 수면과 비렘 수면 단계에서 나타나는 뇌파의 주파수 특성을 이해하고, 푸리에 변환을 통해 뇌파의 전체 주파수 구성(스펙트럼)을 분석한다. 그 다음, 시간에 따라 변화하는 뇌파를 더 잘 분석하기 위해 웨이브렛 변환을 이용한다. 이산 웨이브렛 변환(DWT)과 연속 웨이브렛 변환(CWT)을 적용해 수면 단계별 특징적인 신호를 추출하고, 이를 통해 수면의 질이나 이상 여부를 판단할 수 있는지 탐구한다.

5. 기대 효과

이 탐구를 통해 수학이 실제 생명과학, 의학 분야에서 어떻게 활용되는지를 이해할 수 있다. 특히 시간-주파수 해석 기법을 익히고, 웨이브렛 변환의 실용성을 직접 체험할 수 있다. 또한 수면과 뇌파, 건강 사이의 관계를 깊이 있게 탐구함으로써 신호처리 기술이 질병 진단에 어떻게 응용될 수 있는지 알게 된다. 이는 향후 AI 기반 헬스케어 기술로도 연결되는 융합형 연구 주제이다.

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탐구주제

각 전자기기의 대기전력 조사와 대기전력을 감소시킬 수 있는 방법 탐구

탐구의 필요성(문제인식)

에너지는 한정적인데 현재 우리들은 정말 많은 에너지를 사용하고 있다 따라서 에너지를 효율적으로 관리하여 사용할 필요가 있기 때문에 버려지는 에너지인 대기 전력을 줄여서 에너지 효율을 높이는 것이 필요하다 그리고 대기전력을 줄이면 전기요금 문제, 탄소 배출과 관련된 환경 문제를 해결할 수 있다

탐구내용

-대기 전력은 전자기기에 따라 얼마나 차이가 나는가

-대기전력을 어떻게 하면 감소시킬 수 있는가

탐구방법

1. 대기 전력 측정기를 준비하여 각 전자기기의 소비전력과 대기전력을 측정한다

2. 자료를 참고하여 다양한 가설을 세운 후 대조 실험을 진행한다

3. 실험 결과를 분석하고 결론을 도출한다

기대 효과

에너지 효율을 높여 한정적인 자원을 유용하게 사용할 수 있고 최근 심각한 지구 온난화 문제를 해결하는 데 도움을 줄 수 있다 또한 가정마다 드는 전기요금을 줄여 경제적으로도 도움을 줄 수 있다

참고 자료

https://www.dbpia.co.kr/journal/articleDetail?nodeId=NODE11466628