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수학, 정보, 생명과학 융합 수업 구상 연구

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수학, 정보, 생명과학 융합 수업 구상 연구

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31114노수진
31205고서윤
31213박서진
31215양다영

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2023학년 자율주제탐구 탐구계획서 제출

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가변 공기 흡입구 원리 탐구-NCCPC 에어보잉

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가변 공기 흡입구 원리 탐구-NCCPC 에어보잉

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30207 김요한
30221 이현석

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수학, 정보, 생명과학 융합 수업 구상 연구

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수학, 정보, 생명과학 융합 수업 구상 연구

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1. 문제인식: 복잡한 현대사회에서 발생하는 문제들은 한 가지 분야의 지식만으로는 해결이 어렵다. 따라서 다양한 영역의 융합을 통해 문제를 해결하는 노력이 필요하고, 결과적으로 융합 인재 육성이 중요해졌다. 이에 전문가들은 세계에서 벌어지는 다면화된 문제를 해결하기 위해  학문 간의 융합을 통해 해결해야 함을 강조하고 있다. 이 과정에서 융합 인재 육성 방법 중 하나로는 STEAM 기반의 교과융합 프로그램이 있다. 또한 정보 과학 교육은 수학, 과학, 물리학, 화학 등 컴퓨팅과 계산적 사고의 기초를 가르치는 학문으로써 중요하다고 알려져 있다. 점차 소프트웨어 교육이 학교교육에서 점점 더 강조되고 있는데, 그 예시로 고등학교에서 기술 가정 교과군의 심화 선택과목인 정보교과를 일반 과목으로 변경하여 시행하는 것을 들 수 있다. 물리 탐구에 수학이 활용되는 것처럼, 생물분야 등 다른 과학 분야에서도 수학이 널리 사용되기 시작했고, 실제 실험을 수행하는 대신 컴퓨터 프로그램을 활용해 가상실험을 수행하는 등 정보 기술을 적극적으로 활용하게 되었다. 이런 시대적 변화의 흐름에 맞추어 교과 수업도 변화해야 할 필요성을 느껴 이를 직접 적용하기 위한 탐구를 해야겠다는 생각을 하였다. 그래서 정보, 수학, 생명과학의 구체적인 교과 연계를 통해 통합적인 지식 습득과 문제해결력을 향상시키는 수업을 구상하는 탐구를 진행하기로 하였다
2.탐구동기:
작년 유연화 주간에 한 ‘수학과 생물의 만남-수리생물학’ 활동과 연계되어 수학과 생명과학을 주제로 수리생물학과 관련어 발전된 탐구를 하고 싶었기 때문이다. 구체적인 심화 탐구로 수리생물학의 방대함과 유용성에 흥미를 가져 생명 현상과 관련된 다양한 사례를 수식과 코딩 등으로 표현하고 가치를 찾아보고 직접 확인해보고 싶었기 때문이다. 이러한 탐구 동기를 가지고, 지금까지 배웠던 여러 과목 간의 연관성을 고려하여 정보, 수학, 생명과학이 융합된 주제에 대해서 탐구를 진행하고 싶었기 때문이다. 또 교과목 연계 수업을 위한 자료를 만들어 융합적인 교육적 효과를 만들어보고 싶었기 때문이다.
3.탐구 조사내용 및 탐구 설계:
수학, 생명과학, 정보 등의 교과 관련 개념을 바탕으로 하여 수업의 이해를 도울 시각적으로 쉽게 이해가 되는 교육적인 자료을 만든다.
어떤 개념을 효과적으로 설명할 수 있는지 어떤 방법으로 설명할 것인지 등에 대해 탐구하고 구체적인 수업 효과를 만든다.
4.수리생물학, 수학, 생명과학, 정보, 컴퓨터 프로그래밍, 융합교육, STEAM교육, 교과연계수업
5. 신문 기사
http://www.edupress.kr/news/articleView.html?idxno=9188[전재학의 교단춘추] 미래 교육을 위한 융합교육의 실체와 과제https://www.eduyonhap.com/m/page/view.php?no=64892 [교육칼럼] 디지털 시대에 필요한 핵심 능력2
https://www.sciencetimes.co.kr/news/%EC%9C%B5%ED%95%A9%EA%B5%90%EC%9C%A1%EC%9C%BC%EB%A1%9C-%EB%89%B4%EB%85%B8%EB%A9%80-%EC%8B%9C%EB%8C%80%EB%A5%BC-%EC%A4%80%EB%B9%84%ED%95%98%EB%8B%A4/융합교육으로 뉴노멀 시대를 준비하다
6. 논문 제목 및 내용
과학·수학·정보 교과의 융합 교육을 위한 문제해결과정(김성원 외,한국컴퓨터교육학회,2020,7-9)
:과학 교과에서는, 자연 현상에서 문제를 발견하고 가설을  검증하는  과정을  통해  새로운  지식을  발견하는 과정인 과학적 문제 해결을 강조한다. 수학 교과에서는 수학적 지식과 기능을 활용 문제 해결  방안을  탐색하고,  문제에  대한  최적의  해결  방안을 도출하여 문제를 해결하는 과정을 수학적 문제 해결이라고  정의한다. 정보  교과에서는  추상화와  자동화로  이루어진  컴퓨팅 사고력을  핵심  역량으로  지정하고,  컴퓨팅  사고력을  향상시키기  위한  교육을  활발하게  진행하고  있다. 본  연구에서는  과학,  수학,  정보  교과의  문제  해결을 비교·분석하여, 과학, 수학, 정보 융합 교육을 위한 문제해결과정을  정의하였다.  첫  번째  단계는  문제  인식  및 정의이고, 이 단계에서는 실생활에서 문제를 인식하고, 문제 해결을 위하여 문제를 분해하고 적절하게  문제를  정의하며 문제 결과 예측을 하여 가설을 설정하는단계이다. 두 번째 단계는 추상화 단계이고 이 단계에서는 정의한 문제를 해결하기 위한 자료 수집, 자료 분석, 자료 표현,  알고리즘 설계를 통해 실험을 설계한다. 세 번째 단계는 자동화 단계이고, 여기서는  추상화  단계에서  도출한  알고리즘을  바탕으로 프로그래밍을 진행하고, 시뮬레이션과 병렬화, 디버깅을 한다. 네 번째 단계에서는 평가 단계이다. 평가 단계에서는 자동화를 통하여 얻은 결과를 예측과 비교하여 가설을 검증한다. 이를 통하여 결론을 도출하고, 추상화와  자동화  결과를  평가하도록  구성하였다.
교육과정 연계·융합 내용 분석에 따른 과학·수학·정보 융합 교육의 방향(정웅열 외,한국컴퓨터교육학회, 2019, 99-102)
:2015  개정  중학교  교과  교육과정  성취기준  연계·융합  내용  분석  결과(과학,  수학,  정보  교과  간  연계·융합  내용을  분석),  이를  바탕으로    과학·수학·정보  융합  교육은  각  교과  교육과정의 성취기준을  바탕으로  설계되어야  하고, 과학·수학·정보  융합  교육은  교과  간  강력한  연계를  지향해야하고, 과학·수학·정보  융합  교육은  각  교과의  성격을 고려하여  설계되어야  한다는 연구  결과를  도출하였다. 또, 문제  중심  융합  교육  모델은  과학,  수학,  정보  교과의 세부  기능이  문제해결  과정에서의  전략으로  의미  있게 활용함에  따라,  교과  역량의  함양  및  창의적  문제해결력, 융합적  문제해결  태도가  향상될  것이라고  기대할  수  있다.
7.독서 제목 및 내용
숫자로 풀어나가는 생물학 이야기(외국저자, 역자 김홍표)
-임의로 선택한 두 사람은 유전적으로 얼마나 비슷한지에 대해서
-유전체를 복제할 때 돌연변이율에 대해서
-전사와 번역 과정에서 실수가 발생할 확률에 대해서
-함께 대물림되는 형질의 빈도를 설명하는 기제인 재조합의 비율에 대해서
-한 세대(혹은 개체) 당 염색체는 몇 번 복제되는지에 대해서
8. 알아낸 것, 고민하고 있는 분야.(새로 알아낼 부분, 분야)
유전현상을 프로그래밍하는 것과 이를 효과적으로 구현하고 수업에 활용할 수 있는 방안에는 무엇이 있을까?
효과적인 교육적 목표 달성이 무엇인가, 수업 연구에 필요한 부분은 더 무엇이 있는가? 다른 과학교과와의 연관된 수업 가능성 탐구

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블레이드 소음 저감에 관한 연구

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블레이드 소음 저감에 관한 연구

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1. 설정한 문제의식
'항공기 소음 감소 방안 모색'

2. 동기
2학년 NCCPC(샤크론) 활동으로 셰브론 노즐의 형상에 따른 소음 감소 효과에 관해 탐구하였는데, 3학년 때는 셰브론 노즐에서 더 나아가 터보팬 제트엔진에서 소음 발생의 원인 중 하나인 블레이드 자체의 소음을 감소시켜보면 소음 감소에 영향을 줄지 궁금해져 이 주제를 선정하게 되었다.

3. 탐구 조사 내용, 탐구 설계
항공기소음은 크게 2가지 원인을 찾을 수 있는데 항공기 동체에서 발생하는 소음과 엔진에서 발생하는 소음으로 구분할 수 있음.

1. 항공기 동체 소음
항공기 동체 소음의 발생은 항공기 동체, 날개,조종면 장치와 항공기 바퀴 같은 외부 구조물에 공기가 흐를 때 발생하며, 날개나 조종 면에 흐르는 공기와의 마찰로 인하여 구동장치에 의해 발생하는 소음.
또한 초음속 항공기가 음속을 돌파할 때 발생하는 충격파에 의한 소닉 붐이란 소음이 발생한다. 공항에 착륙을 위하여 항력을 증가시키기 위해 플랩을 작동시키면 날개 면적을 증가시키면서 플랩과 슬랫이 내려가며 양력과 함께 항력이 증가되는데, 날개 상하면에 흐르는 공기의 속도 차이에 의해 와류가 발생하면서 저주파수대의 소음이 발생한다. 또한 착륙을 위해 랜딩기어를 내리면서 바퀴 주위로 흐르는 항력과 마찰에 의한 소음이 발생한다. 동체 구조에서 여러 가지 기능에 따른 구조적인 형태로 나와 있는 밸브나 홀 등의 모양에 따라 동체 면으로 흐르는 공기의 흐름 차이로 인해 역시 소음이 발생한다. 이러한 공기 역학에 의한 소음은 광대역 특성을 가지며 주로 600Hz 이상 주파수대 소음의 주원인으로 알려져 있다. 일반적으로 공기역학적 기체 소음은 엔진 소음보다 10dB 정도 낮게 나타난다. 이러한 동체 소음은 주로 활주로에 착륙을 위한 접근 시와 같이 낮은 엔진출력으로 운항 시 주로 발생하나, 저공으로 비행할 때 발생하는 소음으로 환경문제에 크게 영향을 미치고 있다.
2. 엔진 소음
제트엔진은 일반적으로 터보팬 엔진과 터보제트 엔진으로 구분되며, 민항기에서 주로 사용하는 터보팬 엔진의 발생 소음은 엔진 내부의 터보 기계장치와 엔진 배기가스가 주변의 공기와 혼합되면서 발생하는 불안전한 기류에 의해 소음이 발생한다. 터보팬 엔진의 소음은 팬 노즐을 통과하는 공기가 소음을 발생시키는 팬 소음과 코어 노즐을 통과하는 공기의 제트 소음으로 두 가지로 구분할 수 있다. 군용기의 터보제트 엔진은 엔진 배기구를 통과하는 제트 소음이 원인이다. 결과적으로 항공기의 이륙 시 터보팬 엔진 소음은 엔진의 최대 추력으로 인한 엔진의 팬과 제트 소음이 발생하며, 착륙 시에는 엔진의 저 추력으로 동체 소음이 주원인이다.
2-1. 터보제트 엔진 소음
터보제트 엔진은 급가속, 고출력 발생을 목적으로 하여 주로 군용기 등에 쓰인다. 터보제트 엔진은 대량의 공기가 압축기 때문에 압축되어 연소실에서 가열된 후, 노즐을 통해 외부로 팽창하면서 발생하는 가속력으로 추진력을 얻는 방식이며 이 엔진에서 발생하는 소음은 압축기나 터빈에 의해 발생하는 출입구 소음, 엔진나셀의 진동에 의한 소음, 고속의 배기가스에 의한 제트 소음 등으로 구성된다.
또한 배기가스 소음에는 엔진 내부 압축기, 터빈의 회전음 및 고속 분출되는 배기가스와 주위 공기의 혼합으로 발생하는 난기류로 인한 소음으로 구분될 수 있다. 이 중 난기류 소음을 제트 소음이라 일컫는데, 엔진 가동 시 터보제트 엔진의 주 소음의 원인으로 고주파 음역의 소음이라 할 수 있다.
2-2. 터보팬 엔진 소음
터보제트 엔진 소음과 발생 과정과 유사하지만, 주 추진력을 발생시키는 팬으로 인해 분출되는 제트 소음이며, 터보제트 엔진에 비해 다소 낮은 소음이 발생한다. 항공기 전방에 있는 엔진의 팬과 압축기 소음이 가장 먼저 발생하고, 다음으로 터빈 및 코어 소음, 그리고 후방에서 분사되는 제트분사 소음 순으로 발생한다. 터보팬 엔진의 배기 소음은 팬의 회전주파수와 관련하는 특정 주파수의 강한 소음이 발생하는데 이 종류의 소음은 팬뿐만 아니라 압축기와 터빈 등 엔진 내부의 구성품에 의해서 발생 되기 때문에 제트분사 소음과는 무관하다. 그러나 정상 고출력 가동에서는 터보팬 엔진 소음도 터보제트 엔진과 마찬가지로 제트분사 소음 또한 주 소음원이 된다.
제트분사 소음은 전반적으로 광대역 주파수 특성을 나타내지만, 저주파 대역의 소음이 발생한다. 앞서 기술한 팬, 압축기 등에 의한 특정 주파수 대역 소음원은 이러한 팬 배기 공기와 제트분사 소음과 혼합되어 전반적인 항공기의 엔진 소음을 발생시킨다. 터보 엔진을 장착한 항공기에 대해 이미 잘 알려진 고주파 소음은 바로 압축기 때문에 발생한다.

탐구 설계
1. 헬리콥터 블레이드 소음  감소를 위한 방안으로 나온 논문을 탐구하고, 그 외에도 현재 헬리콥터 제작사들이 헬리콥터 소음을 줄이기 위하여 블레이드에 적용한 기술들을 탐구한다.
2. 1의 자료를 활용하여 어떤 방법이 가장 큰 효과를 낼 수 있는지 탐구하기 위해 실험을 진행한다.
실험 설계
1) 추후에 추가하겠습니다.
3. 위 실험 결과를 바탕으로 어떤 방법이 가장 소음 감소에 탁월하였는지 결론을 도출시킨다.

4. 중요 키워드
-블레이드
-충격파 소음
-와류
-공기 흐름

5. 신문 기사
https://www.yna.co.kr/view/AKR20230314105200063?input=1195m
아산 둔포면 주민 91% "미군기지 비행장 소음 피해로 고통"
https://www.dailysecu.com/news/articleView.html?idxno=21807
올빼미 날개, 터빈과 항공기 소음감소 유도
https://www.fnnews.com/news/202112140918520742
에어버스, 日 AHN에 차세대 헬리콥터 'H160' 인도

6. 논문 제목 및 내용
[논문]헬리콥터 로터시스템 소음/진동저감 연구사례 및 향후계획 소개 -https://www.dbpia.co.kr/pdf/pdfView.do?nodeId=NODE02426291&googleIPSandBox=false&mark=0&ipRange=false&accessgl=Y&language=ko_KR&hasTopBanner=true
헬기는 로터시스템, 트랜스미션, 엔진 등 비행체의 많은 부분이  회전하는  구성품으로  이루어진  비행체로서  구성품  자체  회전에  의한  진동  및  회전익에서  생성된  익단와류에  의한  비정상  공력변화로  소음/진동이  강하게  발생되는 것이  고정익기와  다른  특징  중의  하나이다. 이러한 소음과 진동을 해결하기 위해 여러 가지 대안이 제시되고 있다.  로터  소음/진동제어  방법은  크게  수동적  진동제어  방법과 능동적 진동제어 방법 두 가지로 분류할 수 있다.   수동식  진동제어  방법은  고정된  방식으로  특정  주파수의 진동만  줄여주는  것인데  대표적인  예로  로터  설계시  질량 및  강성  분포를  최적화하여  설계하는  방법,  바이필라(bifilar)와  같은  무게  밸런스를  부착하는  법,  래프트(raft)와 같이  탄성체  재료로  만들어진  감쇠기를  부착하는  법  등이 존재한다.  또한  수동적  소음제어  방법으로는  로터  깃단속도 저감,  블레이드  개수  증가,  로터면적  저감,  총중량  감소  등을  먼저  고려할  수  있다.  보편적으로  적용하는  기본  개념은 BVI  소음 저감을  위해서 깃단 와류(Vortex)의 세기를  감소시키거나,  와핵(Vortex  Core)  크기를  늘리거나  후행  블레이드와의  이격거리를  증가시키기  위하여  깃단  형상을  변경하는 방법이다.  능동적  소음/진동제어  방법은  대표적인  예로  블레이드  뒷전에  플랩  장착  후  작동기와  연결하여  진동을  제어하는 Trailing Edge Flap (이하 TEF) 방법, 블레이드 자체의 스파나  외피  구조에  스마트  재료를 심어  비틀림이  발생하도록 하는  Active  Twist  Rotor  (이하  ATR)  방법,  로터  시스템의 피치링크를  작동기로  교체하여 진동을  제어하는  방법  등이 존재한다.
1) 수동적 소음/진동 저감 연구
(1) 차세대 로터블레이드 개발
차세대  로터  시스템에서 소음 저감 방법으로는 깃단형상 수정방법을 적용하였다. 차세대  로터  블레이드는  하나의  강한  깃단  와류를  2개의 약한  와류로  분리하여  BVI소음을  저감시키는  것이  이  개념의  핵심이다.  개발된  차세대  주로터  블레이드는  해석  결과뿐만  아니라  100kg급  무인헬기에  적용한  지상/비행시험  및 풍동시험을  통해  효율 및  소음  특성이  개선되었음을 입증하였다.
(2) 비등간격 테일로터시스템 개발
비균등  간격으로  꼬리로터  팬  블레이드를  배치함으로써 각 블레이드에서  발생된  소음이  위상  차이를  갖도록 배치함으로써  음원의  위상차이로  인한  상호  상쇄되도록  최적의  블레이드 간격을 도출하여 전체소음을 저감시키는 방법이다.
(3) 점탄성 유연보 설계
2.2 능동적 소음/진동 저감 연구
압전세라믹  적층형  작동기를  이용한 능동제어  TEF(Trialing  Edge  Flap)을  차세대  로터  블레이드 축소모델에 장착

7. 독서 제목 및 내용
아직 하지 못했습니다.

8. 알아낸 것, 고민하고 있는 분야
알아낸 것: 3번 내용 참고부탁드립니다.

고민하고 있는 분야: 주제 정해짐

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피해 보상 주민은 2.3%뿐...충남도, 평택지원법 개정 토론회 개최

기념촬영하는 미군이전 평택지원법 개정 국회토론회 참석자들
(서울=연합뉴스) 하사헌 기자 = 14일 오후 서울 여의도 국회 도서관 강당에서 열린 미군이전 평택지원법 개정 국회토론회에서 김태흠 충남도지사, 더불어민주당 강훈식 의원, 국민의힘 성일종 정책위의장 등 참석자들이 기념촬영하고 있다. 2023.3.14 toadboy@yna.co.kr

(홍성=연합뉴스) 김소연 기자 = 충남 아산시 둔포면 주민 대부분이 경기도 평택 주한미군기지 비행장 항공기 운항 소음 피해로 고통받는 것으로 나타났다.

14일 서울 국회도서관에서 열린 '미군 이전 평택지원법 개정을 위한 토론회'에서 발표된 임준홍 충남연구원 박사의 발제 자료에 따르면 둔포면 주민 150명을 대상으로 한 조사에서 91.2%가 미군기지 비행장 소음을 겪었다고 답했다.

주민 92.6%는 항공기 소음을 나쁘거나 매우 나쁜 영향이 있다고 느꼈다.

미군기지 3㎞ 이내 주민 50.9%는 다른 도시 또는 수도권으로 이주 의향이 있는데, 가장 큰 이유는 '미군기지 소음 등 피해'(71.4%)였다.

그러나 소음 피해 보상을 받는 주민은 둔포면 전체 주민 3만300명 가운데 2.3%인 707명에 불과한 것으로 파악됐다.

보상액은 1인당 월 3만원, 연간 총 2억5천여만원뿐이다. 평택 주민 4만6천여명이 연간 120억원을 받는 것에 비하면 턱없이 부족하다고 임 박사는 지적했다.

임 박사는 "둔포면 일부 지역은 비행안전구역으로 지정돼 건축물 고도 제한과 항공기 소음·진동 피해를 보고 있다"며 "기업 유치와 민간도시개발도 위축되고 있다"고 강조했다.

이병찬 한국교통대 환경공학전공 교수도 둔포면 행정복지센터를 포함한 아산시 일부 지역의 항공기 소음 수준이 80∼89웨클인데, 이는 건강 문제를 일으킬 수 있는 소음이라고 설명했다.

백락순 둔포면 소음대책위원장도 "미군의 상시 헬기 기동으로 소음 관련 민원이 장기간 누적돼있다"고 호소했다.

김태흠 충남지사는 "피해 주민 권익 보호를 위해 관련 자치단체와 공조해 대응 논리를 개발하고, 국회와 정부를 끝까지 설득하겠다"고 말했다.

평택지원법은 서울 소재 주한미군기지의 평택 이전을 원활하게 추진하고, 주한미군이 새롭게 터를 잡은 평택지역 개발과 주민 피해 최소화 등을 위해 2004년 제정됐다.

아산시 둔포면 8개리, 경기 화성시 양감면 6개리, 경북 구미시 2개동 등 16개 리·동은 미군기지에서 3㎞ 내에 위치해 평택지역과 동일한 영향을 받는데도 지원을 받지 못해 충남도가 법 개정을 촉구하고 있다.

soyun@yna.co.kr

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아산 둔포면 주민 91% "미군기지 비행장 소음 피해로 고통" | 연합뉴스

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피해 보상 주민은 2.3%뿐...충남도, 평택지원법 개정 토론회 개최 (홍성=연합뉴스) 김소연 기자 = 충남 아산시 둔포면 주민 대부분이 경기도 평택 주한미군기지 비행장 항공기 운항 소음 피해로 고통받는 것으로 나타났다. 14일 서울 국회도서관에서 열린 '미군 이전 평택지원법 개정을 위한 토론회'에서 발표된 임준홍 충남연구원 박사의 발제 자료에 따르면 둔포면 주민 150명을 대상으로 한 조사에서 91.2%가 미군기지 비행장 소음을 겪었다고 답했다.

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활동방법 : 팀 모두 참여!!

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활동방법 : 팀 모두 참여!!

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1. 컬럼추가>>동아리별
2. 주제찾기>>내용작성
3. 기사 및 관련 도서 참고
: Dbpia > 남녕고등학교 홈페이지 배너 또는 http://www.dbpia.co.kr/
아이디 : nnhs2022
비밀번호 : nnhs2022
4. 과학선생님이 댓글 작성!! > 참고하면서 주제 변경
5. 1차 컨설팅>>자연계열 동아리 참가

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블랙홀 사진의 촬영법 심층 탐구

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블랙홀 사진의 촬영법 심층 탐구

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학번1 팀원1, 학번2 팀원2,......

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블랙홀 사진의 촬영법 심층 탐구

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블랙홀 사진의 촬영법 심층 탐구

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2019년 발표된 '블랙홀 사진'에 대해 어떤 방법으로 어떻게 촬영 하였으며 초장기선 전파 간섭계인 VLBI는 무엇인지 깊이있게 탐구하고자 함

정태현. (2020). 초장기선 전파간섭계를 이용한 사상 첫 블랙홀 촬영. 지식의 지평, (28), 148-158.
( https://www.dbpia.co.kr/journal/articleDetail?nodeId=NODE09350771 )

(저희 동아리는 탐구 주제를 동아리 단위로 설정하는것이 아니라 개별적으로 탐구 주제를 설정하여 탐구하기로 했습니다.)

1. 설정한 문제의식

'초장기선 전파 간섭계의 활용방안'

2. 동기

2019년 세상을 떠들썩 하게 한 블랙홀 사진은 '사건의 지평선 망원경'인 'EHT'라는 단체에서 '초장기선 전파 간섭계'라는 'VLBI'를 이용하여 전 세계에 있는 8개의 전파망원경을 연결하여 지구 지름 크기의 전파망원경을 형성하여 블랙홀을 관측 한 것이다. 사건의 지평선 망원경이 사용한 초장기선 전파 간섭계가 어떤것인지, 활용방안에는 어떤것이 있는지, 어떻게 이용하는 것인지에 대해 더 깊게 탐구하고자 '초장기선 전파 간섭계의 활용방안'이라는 주제를 정하게 되었다.

3. 탐구 조사 내용, 탐구 설계

초장기선 전파 간섭계의 진행

- 수소원자시계(100만년에 1초의 오차를 가지는 시계)

- 각 전파망원경은 독립적 관측 수행

- 정보가 기록된 기록장치를 상관센터로 집합

- 상관기라 불리는 슈퍼컴퓨터로 망원경 데이터 합성

- 큰 전파망원경에서 관측한 내용과 같은 데이터 생성

초장기선 전파 간섭계의 원리

- 지구는 타원형이기 때문에 지구상 다른 위치에 존재하는 두 전파망원경에 도달하는 동일한 빛에 시간차이가 발생 (기하학적 시간지연)

- 다른 위치에 존재하는 두 망원경의 기하학적 시간지연을 수소원자시계를 이용해 측정하여 상관기가 둘 이상의 전파망원경을 하나의 거대한 전파망원경의 안테나 위에 올려져 있다고 가정하고 그 안테나의 중앙에 상이 맺힌다고 가정하였을때 나오는 데이터를 계산

- 계산 과정을 통해 확인 할 수 있듯이 두 전파망원경이 떨어져 있는 거리만큼의 가상의 전파망원경 안테나가 생성되는 것이므로 높은 분해능을 가진 가상의 전파망원경을 만들어 낼 수 있음

4. 중요 키워드

- 기하학적 시간지연

- 상관기

- 분해능

- 안테나

5. 신문 기사(검증필요)

- https://n.news.naver.com/article/584/0000013161 (한국과 이탈리아의 백두한 관찰 협력에 사용된 VLBI)

--(https://www.msit.go.kr/bbs/view.do?sCode=user&mId=113&mPid=112&bbsSeqNo=94&nttSeqNo=3180004 : 한국 과학기술정보통신부 - 한-이탈리아 기술협력 강화)

- https://n.news.naver.com/article/022/0003525488 (한국우주전파관측망 4번째 건설)

--(https://www.kasi.re.kr/kor/government/post/busiRealName/28723 - 한국우주연구원 - 한국우주전파관측망 확장사업 규모, 진행방향, 금액 보고서)

6. 논문 제목 및 내용

초장기선 전파간섭계를 이용한 사상 첫 블랙홀 촬영 - 정태현 - 2020년

- 블랙홀이란 무엇인가?

- 분해능이란 무엇인가?

- 블랙홀 관측 기구인 EHT는 무엇인가?

- EHT는 어떻게 블랙홀을 관측했는가?

- 그 과정에서 VLBI를 어떻게 사용했는가?

7. 독서 제목 및 내용
- 아직 독서를 하지 못했습니다.

8. 알아낸 것. 고민하고 있는 분야. (새로 알아낼 부분, 분야)

알아낸 것

- VLBI는 먼 거리에 있는 전파망원경의 동일한 천체에대한 관측자료를 기하학적 시간지연을 이용하여 두 망원경이 떨어진 거리만큼의 안테나를 가진 전파망원경과 같은 성능을 내는 기술임

- 거리가 멀리 떨어져 있으면 떨어질수록 기하학적 시간지연의 크기가 늘어나 계산이 어려워짐

- 분해능의 계산 방법

고민하고 있는 분야

- VLBI처럼 먼 거리에 있는 두 대상을 연결하여 하나의 기기처럼 연동하는 기술엔 무엇이 있을까?

- 지구 위가 아닌 우주상에서 VLBI를 이용하려면 어떻게 해야할까?

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2023학년도 자율주제탐구 탐구계획서

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2023학년도 자율주제탐구 탐구계획서

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2023학년 자율주제탐구 탐구계획서

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2023학년도 자율주제탐구 중간보고서

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2023학년도 자율주제탐구 중간보고서

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2023학년 자율주제탐구 중간보고서

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2023학년도 자율주제탐구 최종보고서

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2023학년도 자율주제탐구 최종보고서

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2023학년 자율주제탐구 최종보고서

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항산성 염색법을 통한 결핵균 분류 탐구

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항산성 염색법을 통한 결핵균 분류 탐구

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31118 오가연
31122 임아진

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2023학년 자율주제탐구 탐구계획서

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스피커 구조와 그에 따른 회로의 종류

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스피커 구조와 그에 따른 회로의 종류

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31117 박소은
31201 강다연

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치매치료제 개발이 어려운 이유와 천연물을 통한 치매치료의 효능

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치매치료제 개발이 어려운 이유와 천연물을 통한 치매치료의 효능

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31105 고승연

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31105 고승연 심화주제탐구 계획서

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< 치매치료제 개발이 어려운 이유와 천연물을 통한 치매치료의 효능 >

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< 치매치료제 개발이 어려운 이유와 천연물을 통한 치매치료의 효능 >

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1. 문제의식
치매치료제 개발에 대한 방향성

2. 동기
장내 마이크로바이옴을 주제로 nccpc 실험을 하면서 마이크로바이옴이 다양한 질병과 연관 깊음을 알게 되었다. 그중 마이크로바이옴과 치매 간 연관성이 흥미로웠으며, 치매치료제 개발이 어려운 이유가 다양한 원인과 연결되어 있는 치매의 특성 때문이 아닐까하는 궁금증이 생겼다. 이에 문학 시간에 치매와 관련된 책에 대해 탐구한 경험을 바탕으로 치매치료제 개발이 어려운 이유 및 천연물을 통한 치매치료의 효능에 대해 탐구해보고자 한다.

3. 탐구 조사 내용
1) 치매의 개념
가벼운 기억력장애로부터 전반적인 인지기능의 저하, 정서장애, 성격장애 및 행동장애를 일으켜 정상적인 일상생활을 할 수 없는 질환을 말한다. 치매는 원인에 따라 알츠하이머 치매, 혈관성 치매 등으로 구분될 수 있다.
2) 치매치료제의 현황
현재 사용되고 있는 치매치료제는 치매의 진행속도를 늦추며 치매 환자의 인지능력 개선과 증상 완화를 위해 사용되는 약물이다. 대부분 알츠하이머 치매의 치료를 위해 개발되었다.

4. 핵심키워드
치매, 뇌세포, 천연물, 치매치료제

5. 관련 신문 기사
1) ‘타우 표적’ 새 치매 치료제 개발...미국서 임상시험 준비

https://www.ytn.co.kr/_ln/0105_202303250635365257

치매의 대표적인 원인물질로 베타-아밀로이드가 지목돼 이를 표적으로 한 치료제가 나왔으나 큰 효과를 보지 못하였다. 따라서 또 다른 원인으로 꼽히는 타우 단백질을 표적으로 한 치료제를 국내 한 바이오 기업이 개발해 미국에서 임상시험을 준비하고 있다.

2) SFC바이오, 천연 추출물에서 치매 치료 효능 확인

http://www.shinailbo.co.kr/news/articleView.html?idxno=1470441

SFC바이오에 따르면, 소엽추출물과 관중추출물에 치매의 원인인 베타-아밀로이드 응집을 근본적으로 차단하는 효능을 가지고 있다는 것을 발견했다.

6. 관련 논문
하태열, 안지윤, 2003, 치매 예방 및 치료소재의 개발 동향

https://scienceon.kisti.re.kr/commons/util/originalView.do?cn=JAKO200340976318184&oCn=JAKO200340976318184&dbt=JAKO&journal=NJOU00290852

1) 치매란 무엇인가?

2) 치매 예방, 개선 및 치료제의 개발 현황은 어떠한가?

3) 한약재로부터 치매 예방, 개선 및 치료소재의 개발 동향은 어떠한가?

7. 관련 도서
나 치매 너 파킨슨 우리 포기할까 (강석만)
: 치매와 파킨슨병의 예방과 치료에 대해 한의사의 관점에서 풀어내고 있다. 치매의 개념부터 원인에 따른 종류, 예방법 및 치매치료에 도움이 되는 한의학까지 치매에 관한 모든 것을 다루고 있다.

8. 탐구할 내용
1) 치매치료제의 개발이 오늘날까지 어려운 이유
2) 천연물을 통한 치매치료의 효능
3) 제주 천연물의 치매치료 가능성

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30306 고우민

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2023학년 자율주제탐구 탐구계획서  팀자고싶다 30306 고우민

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중성자별의 내부 핵에서 원자가 고압, 고온의 환경에 의해 양성자와 전자 사이의 간격이 줄어들며 파스타, 와플, 라자냐 면과 같은 독특한 형태의 상(Phase)를 이루는데, 현재까지 이론적으로 밝혀진 다양한 상과 그 생성 원리를 탐구하고자 한다.

Nuclear Pasta in Supernovae and Neutron Stars - Gentaro Watanabe(APCTP, POSTECH, RIKEN), Toshiki Maruyama(ASRC). (2011)

(저희 동아리는 탐구 주제를 동아리 단위로 설정하는 것이 아니라 개별적으로 탐구 주제를 설정하여 탐구하기로 했습니다.)

1. 설정한 문제의식
'Nuclear Pasta의 생성 과정 이해'

2. 동기
2022년 과학 캠프가 취소되며 신청했던 페임랩을 준비하며 기묘별에 대해 조사를 하게 되었는데, 기묘별은 중성자별과 유사하여 중성자별에 대해서도 알 수 있었다. 이 때 유튜브에서 Kurzgezagt 채널에서 중성자별과 기묘별에 대한 영상을 보게 되었는데, 여기서 Nuclear Pasta에 대해 알게 되었고 큰 흥미를 느껴 이번 기회를 빌어 조사를 하고자 한다.

3. 탐구 조사 내용, 탐구 설계

4. 중요 키워드

5. 신문 기사(검증 필요)

6. 논문 제목 및 내용

7. 독서 제목 및 내용

8. 알아낸 것. 고민하고 있는 분야.(새로 알아낼 부분, 분야)

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제목: 항산성 염색법
내용
(이론적 배경)
항산성 염색법은 항산성을 나타내는 Mycobacteria, Nocardia, Diphtheroids, Actinomycetes같은 미생물을 동정하기 위해 사용한다.
Mycobacterium속에 속하는 균들은 유지질로 된 두꺼운 왁스성 외포로 싸여 있어 염기성 색소에 의하여 일단 염색이 되면 산이나 알코올로 처리하여도 탈색되지 않는 특징이 있다. Ziehl-Neelsen법이 가장 많이 이용되고 있으며, 항산성 균은 청색배경에 적색으로 염색된다.
(방법)

(1) 시료를 슬라이드 글라스에 얇게 도말하고 공기 중에서 건조시킨 다음 열을 가하여 고정시킨다.

(2) 석탄산 푸크신 염색액으로 3~5분간 가온 염색한다. 이때 절대 끓여서는 안 된다.

(3) 흐르는 물로 간접 세척한다.

(4) 산성 알코올(acid alcohol)로 탈색시킨다.

(5) 흐르는 물로 탈색액을 제거한다.

(6) 메틸렌 블루 염색액으로 20~30초간 대조염색한다.

(7) 흐르는 물로 세척하고 자연건조 시킨다.

(8) immersion oil로 유침시키고 검경한다.
(결과)
객담을 이용하여 결핵균 및 항산성균의 유무를 확인해보고 다음의 사진과 같은 결과를 얻었다. 결핵균과 같은 항산성균은 염색되어 붉은 색으로 나타나지만 실험 결과 관찰되지 않았다.

(도서)
해부 병태생리로 이해하는 SIM 통합내과학 2 감염(정담)

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미세먼지 흡착에 효과적인 필터구조 연구 및 식물 추출액의 독성 제거 연구

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미세먼지 흡착에 효과적인 필터구조 연구 및 식물 추출액의 독성 제거 연구

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약물과 신경계 사이의 관계 탐구

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약물과 신경계 사이의 관계 탐구

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30101 강찬희
30119 이민호

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2023학년 자율주제탐구 탐구계획서 NCCPC 수리남

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약물과 신경계 사이의 관계 탐구

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약물과 신경계 사이의 관계 탐구

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약물을 복용 시 일어나는 신경계에서의 기작을 알아보고자 하고, 이로 인하여 최근 사회적인 문제로서 대두되는 약물 중독은 우리의 신경계에 어떤 문제를 일으킬지 탐구하고자 함.

1. 설정한 문제의식

2. 동기
최근 미국이 펜타닐이라는 마약 때문에 골머리를 앓고 있다는 것을 기사를 통해 이를 알게 되었다. 또한 우리나라에서도 마약이 큰 문제로 자리잡게 되었다. 이러한 상황에서 마약의 어떤 특징 때문에 문제가 되고, 어떻게 우리 인체에, 신경계에 영향을 주는 지 궁금해졌다.

중독에 빠진 뇌 과학자 - 주디스그라셀 2021.

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반투과성 막의 유용성에 기반한 새로운 모델 고안

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반투과성 막의 유용성에 기반한 새로운 모델 고안

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31210 김지민, 31224 한영실

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반투과성 막의 유용성에 기반한 새로운 모델 고안

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반투과성 막의 유용성에 기반한 새로운 모델 고안

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1,2학년 동아리 활동에서 반투과성 막을 활용한 경험을 기반으로, 반투과성 막의 유용성이 무엇이기에 다양한 분야에 활용되는지 탐구하고 그 유용성을 기반으로 새로운 모델을 고안해보고자 함

1. 설정한 문제의식

'반투과성 막의 유용성과 그 활용 방안'

2. 동기

1,2학년 동아리 활동에서 ‘초음파를 이용한 수화된 ion cluster 분산이 투석에 미치는 영향에 관한 연구’라는 주제로 2년간 탐구를 진행해왔다. 이 과정에서 반투과성 막을 활용하여 탐구하였는데, 세포막(원형질막) 등 생각보다 많은 곳에 반투과성 막(선택적 투과성 막)이 활용되고 있음을 알게 되었다. 이를 바탕으로 반투과성 막에는 어떤 유용성이 있기에 많이 사용되고 있는지에 대한 궁금증이 생겼고, 또한 이러한 유용성을 바탕으로 각자의 진로 분야에서 활용될 수 있는 반투과성 막을 이용한 모델을 새롭게 고안해보고자 다음과 같은 탐구 주제를 선정하게 되었다.

3. 탐구 조사 내용, 탐구 설계

- 반투과성 막 (Semipermeable membrane)

반투과성 막은 얇고, 유연한 필터 형태이며 특정한 크기보다 오직 작은 입자만을 통과시키는 장벽 역할을 한다. 혈액 투석에서 반투과성 막의 구멍은 물과 요소와 같은 작은 입자들을 쉽게 통과시킨다. 중간 크기의 입자들도 통과할 수 있지만 속 도가 더 느리다. 작은 구멍의 크기는 큰 입자들과 혈구 세포들이 빠져나가지 못하도록 막는다.

- 세포막 (Cell membrane)

다른 생체막이 세포 내에 존재하는 데 비해 세포의 내외를 구분하는 역할을 하는 생체막의 일종인 세포막은 반투과성을 띠지만 여러 가지 면에서 반투막으로 취급하지 않는다. 그 이유는 막이 지질 2중층으로 구성되어 있으므로 지용성 분자의 투과를 허용한다는 것, 능동수송이 가능함으로써 물리화학적 경향에 반하는 분자의 이동이 있다는 것, 또한 흥분 등의 생리 상태에 따라 투과성이 변한다는 것 등이 있다.

4. 중요 키워드

- 반투과성 막

- 세포막

- 세뇨관

- 해수 담수화 기술

- 삼투압정

- 정수 장치

5. 신문 기사

https://www.hankookilbo.com/News/Read/201906041626749025 (바닷물을 마실 수 있게 하는 역삼투압의 원리)

https://www.news1.kr/articles/?3290346 ('포도당만 투과' 세포막 이용 고정밀 혈당측정기 개발)

6. 논문 제목 및 내용

1) 곽지나. "꽃송이버섯의 추출방법에 따른 유효성분 분석." 국내석사학위논문 한서대학교 일반대학원, 2019. 충청남도

- 무기물 제거 방법으로써의 투석법을 알 수 있었음

2) 김동선, 최성욱.(2015).삼투압 약물주입 펌프의 개발.대한기계학회 논문집 B권,39(6),471-475.

- 삼투압을 이용한 약물주입펌프의 사례에 대해 알 수 있었음

7. 독서 제목 및 내용

8. 알아낸 것, 고민하고 있는 분야

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대화형 인공지능 서비스에서 사용되는 핵심 기술들의 분석과 발전 동향

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대화형 인공지능 서비스에서 사용되는 핵심 기술들의 분석과 발전 동향

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30202 고민성
30319 이도현
30324 최현태

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2023학년 자율주제탐구 탐구계획서 팀 카피챗

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1.설정한 문제의식2.

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1.설정한 문제의식

2.동기

3.탐구 조사 내용,탐구 설계

4.키워드

5.신문 기사

6.논문 제목 및 내용

7.독서 제목 및 내용

8.알아낸 것, 고민하고 있는 분야(새로 알아낼 부분, 분야)

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비부호화 핵산을 활용한 치료제 개발 동향

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비부호화 핵산을 활용한 치료제 개발 동향

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31206 김가빈
31218 이윤하
31112 김지인

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과일 껍질 속 형광 물질을 이용한 블루라이트 차단제의 상용화 가능성

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과일 껍질 속 형광 물질을 이용한 블루라이트 차단제의 상용화 가능성

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30315 박건희
30204 김두현
30113 박건웅

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과일 껍질 속 형광 물질을 이용한 블루라이트 차단제의 상용화 가능성

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과일 껍질 속 형광 물질을 이용한 블루라이트 차단제의 상용화 가능성

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1. 설정한 문제인식
과일 껍질 속 형광 물질을 이용한 블루라이트 차단제의 상용화 가능성

2. 동기
2학년 때 동아리로 NCCPC를 했는데 그때 했던 실험 주제가 “과일 껍질 속 형광물질을 이용한 블루라이트 차단”이였다. 이때 레몬, 자몽, 바나나를 이용해서 블루라이트 차단 실험을 하였고 세 과일의 껍질 속 형광물질이 모두 블루라이트 차단  효과를 띄는 결과를 도출하였다. 작년에 했던 실험에는 과일 껍질로 블루라이트 차단을 할 수 있는지에 대한 가능성을 확인했기 때문에 이번에는 과일 껍질로 만들어진 블루라이트 차단제를 만들 수 있는지와 상용화 가능성에 대해서 탐구를 해보고 싶어서 이 주제를 선정하게 되었다.

3. 탐구 조사 내용, 탐구 설계
블루라이트
디스플레이에서 나오는 파란색 계열의 광원으로 380~595nm 사이의 파장에 존재하는 파란색 계열의 빛이다. 블루라이트에 오래 노출되면 눈의 피로를 가중시키고 안구 건조증을 유발하며 심한 경우 눈 속의 망막이나 수정체에 손상을 가져올 가능성이 있다. 또 밤늦게 디스플레이를 장시간 볼 경우 블루라이트로 인해 수면 유도 호르몬 분비가 저하되어서 수면을 방해한다. 망막에는 감광성 망막 신경절 세포하고 불리는 신경 세포들이 존재하는데, 이들은 뇌의 호르몬 조절을 하는 여러 부위들에 신호를 보내 낮과 밤의 교차에 따른 24시간 주기의 신체조절에 중요한 역할을 한다. 그런데 이 세포들이 바로 강한 블루라이트에만 반응하는 것이다. 여러 실험 결과들은 블루라이트가 그린라이트에 비해 눈의 활성 산소를 높이는 것으로 입증되고 있다. 활성 산소에 의해 세포의 지속적인 손상은 노화를 불러일으키며, 높은 에너지를 가지고 있는 활성 산소는 방사선과 같이 망막 신경 세포의 DNA를 공격하여 변형시킬 수 있다.

자외선,블루라이트 차단제 주요 성분
티타늄디옥사이드
티타늄디옥사이드는 이산화티탄이라고도 불리우며 브루카이트, 예추석, 판티탄석, 금홍석에서 얻어지는 광물에서 정제하여 만든 비활성 미네랄 성분으로 백색 파우더 형태를 띄고 있다. 흔히 자외선 흡수로 사용하지만 불투명화제, 색소, 착색 및 변색방지로도 사용한다. 모든 국가에서 티타늄디옥사이드를 선스크린 성분으로 허용하고 있으며 EU의 경우 선크림에 단일 성분으로 25%까지 사용할 수 있다.

4. 주요 키워드
블루라이트
티타늄디옥사이드
메칠렌비스-벤조트리아졸릴테트라메칠부틸페놀
형광 물질

5. 신문 기사
https://m.health.chosun.com/svc/news_view.html?contid=2017062101205

6. 논문 제목 및 내용
자외선 차단제의 블루라이트 차단효과에 관한 연구 - 정상욱

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건축 양식의 발전에 따른 역사적 흐름 및 현대 건축의 양상 탐구를 통한 미래 건축에 대한 분석과 예측

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건축 양식의 발전에 따른 역사적 흐름 및 현대 건축의 양상 탐구를 통한 미래 건축에 대한 분석과 예측

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30223전승안

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미세먼지 흡착에 효과적인 필터구조 연구 및 식물 추출액의 독성 제거 연구

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미세먼지 흡착에 효과적인 필터구조 연구 및 식물 추출액의 독성 제거 연구

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31116 박서영
31216 양수희
31222 최지인

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비부호화 핵산을 활용한 치료제 개발 동향

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비부호화 핵산을 활용한 치료제 개발 동향

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1. 설정한 문제의식

비부호화 핵산을 활용한 치료제 개발 동향
2. 동기
코로나 19의 백신인 모더나는 mRNA를 활용하여 성공적인 결과를 거두었다. 이에 mRNA를 활용한 백신에 대해 알아보던 중 비부호화 핵산에 대해 알게 되었고,
3. 탐구 조사 내용, 탐구 설계
4. 키워드

정크 DNA, 비부호화 핵산, mRNA
5. 신문 기사
기사 1) RNA치료제, 새로운 골드 러시 시장으로 부상

https://kormedi.com/1349542/rna%ec%b9%98%eb%a3%8c%ec%a0%9c-%ec%83%88%eb%a1%9c%ec%9a%b4-%ea%b3%a8%eb%93%9c-%eb%9f%ac%ec%8b%9c-%ec%8b%9c%ec%9e%a5%ec%9c%bc%eb%a1%9c-%eb%b6%80%ec%83%81/

기사 2) 급성장하는 RNA 치료제 시장 ... 기술 선점 경쟁 후끈

http://www.hkn24.com/news/articleView.html?idxno=330156

6. 논문 제목 및 내용
7. 독서 제목 및 내용

트라우마는 어떻게 유전되는가 - 마크 월린
8. 알아낸 것, 고민하고 있는 분야(새로 알 아낼 부분, 분야)

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코로나19 백신으로 메신저리보핵산(mRNA)을 활용한 화이자와 모더나 백신이 성공궤도에 오르면서 RNA를 이용한 치료법에 대한 골드러시가 이뤄지고 있다고 미국 건강의학 매체 스탯뉴스가 5일(현지시간) 보도했다.

2003년 인간 게놈 지도가 완성됐을 때 과학자들은 인간 염색체를 구성하는 98%의 유전자가 단백질을 암호화하는 데 쓰이지 않는다는 것을 발견했다. 그래서 '정크DNA'라는 표현까지 등장했다. 하지만 지난 20년간 연구로 이들 정크DNA(비암호화 DNA)가 실제론 유전자 발현, RNA암호화, 세포분열, 노화와 암세포 형성 등 다양한 역할을 수행함을 발견했다.

그중 하나가 세포 주위를 떠돌아다니는 다양한 RNA를 생산해내는 것이다. 이를 '비부호화 RNA(IncRNA)'라고도 부른다. 단백질을 이루는 아미노산 서열에 대한 DNA의 유전정보를 리보솜으로 운반해 리보솜이 단백질을 생산하게 해주는 mRNA도 그중 하나이다. 화이자와 모더나의 코로나19 백신은 이 mRNA를 통해 코로나 바이러스와 같은 스파이크 단백질 형태의 항원의 체내 생산을 돕는다. 그럼 우리 몸의 면역시스템이 이 항원을 제거하기 위한 중화활동을 하게 되고 일부 면역세포(B세포 등)가 기억세포로 바뀌어 우리 몸속에 장기간 살아남는 원리다. 이렇게 되면 다음번에 코로나19 바이러스가 채내에 들어올 경우 스파이크 단백질을 감지하는 즉시 물리칠 수 있게 된다.

이런 mRNA 백신의 최대 장점은 과거 보통 8년은 걸리던 백신 개발 기간을 대폭 줄일 수 있다는 데 있다. 바이러스 전체가 필요한 것이 아니라 바이러스의 일부를 구성하는 스파이크 단백질만 생성하도록 프로그램된 mRNA만 주입하면 되기 때문이다.

미국 텍사스에 있는 MD 앤더슨 암센터의 연구팀은 간세포 내에 있는 HULC라고 알려진 RNA 합성물질이 페닐케톤뇨증(PKU) 도움을 줄 수 있다는 동물실험 결과를 5일 세계적 과학학술지 '사이언스'지를 통해 발표했다. PKU는 신경전달물질이 되는 아미노산이 제대로 생성되지 못해 영유아의 정신지체장애를 가져오는 유전질환이다.

매년 미국에서 태어나는 400만 명의 아이 중 수백 명이 이 질환 판정을 받는다. PKU 판정을 받고 바로 단백질 식단 제한에 들어가지 않으면 심각한 지적 장애, 운동 장애, 발작 등을 일으키게 된다.

MD 앤더슨 팀은 세포 내 핵 주변에 한두 개의 분자구조로만 존재하는 HULC의 유전적 돌연변이로 페닐알라닌 수산화효소(PHA)를 생성하지 못해 PKU가 발생한다는 점을 찾아냈다. 그래서 정상적 HULC 구조를 갖춘 RNA를 PKU에 걸린 쥐의 간에 주입한 결과 증상 개선 효과를 거뒀다는 것이다.

공동 저자인 류칭 양은 "HULC 모조물질로 구성된 RNA치료제가 11개의 PAH 돌연변이의 효소 활성을 정상화할 수 있음을 발견했다"고 이메일을 통해 STAT에 밝혔다. 이러한 돌연변이는 PKU 환자의 70%를 차지한다고 그는 덧붙였다.

이 같은 IncRNA 연구가 생명공학 분야의 새로운 플랫폼 기술로 떠오르고 있다. 지난 5월 모더나의 최대주주인 플래그십 파이오니어링사는 5000만 달러를 투자한 라롱드라는 생명공학업체를 새로 출범시켰다. 라롱드는 자연에서 발견된 lncRNA에서 영감을 받아 '끝없는 RNA'로 불리는 원형 RNA를 개발하고 있다. 그 몇 주 뒤에는 폐부종과 간경변을 포괄하는 섬유증과 노화질환에 대한 lncRNA치료제를 개발 중인 '하야 테라퓨틱스'라는 스위스 스타트업이 2000만 달러의 투자금 유치에 성공했다. 그리고 4일에는 프랑스 제약회사 사노피가 미국 IncRNA 치료제 개발업체 트랜슬레이트 바이오를 32억 달러에 인수하겠다고 발표했다. 사노피와 트랜슬레이트 바이오는 공동으로 코로나19 백신을 개발하고 있다.

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RNA치료제, 새로운 골드 러시 시장으로 부상 - 코메디닷컴

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코로나19 백신으로 메신저리보핵산(mRNA)을 활용한 화이자와 모더나 백신이 성공궤도에 오르면서 RNA를 이용한 치료법에 대한 골드러시가 이뤄지고 있다고 미국 건강의학 매체 스탯뉴스가 5일(현지시간) 보도했다. 2003년 인간 게놈 지도가 완성됐을 때 과학자들은 인간 염색체를 구성하는 98%의 유전자가 단백질을 암호화하는 데 쓰이지 않는다는 것을 발견했다. 그래서 '정크DNA'라는 표현까지 등장했다.

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30302 강현서
30314 문현규

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-항산균은 특유의 세포벽 구조를 가진 호기균으로 일반적인 그람양성균이나 음성균과는 세표벽 구성이 다르다. 항산균은 기용성 인지질, 미콜신, 아리비노갈락탄, 무레인으로 이루어져있다.
-항산선 염색(AFB 염색)
(1) 종류
1) Ziehl-Neelsen법 : 항산균 세포벽의 왁스(wax)성분을 가열하여 염색을 침투시킨다.
2) Kinyoun 카르볼 푹신 변법(carbol fuchsin) : 가열 대신 계면활성제 사용
3) 형광염색법 : 로다민 오러민(rhodamine auramine), 아크리딘 오렌지(acridine orange, 균체 : 노란색, 배경 : 녹색)
(2) 방법
Ziehl-Neelsen법: Carlbolfuchsin으로 염색 후 가온해야 하고 대조염색약으로 메틸렌 블루를 이용한다.
Kinyoun법: 가온하지 않으면 malachite green으로 대조염색한다.
(3)염색과정과 결과
1. Carlbolfuchsin 염색: 항산성균과 비항산성균 모두 붉은색으로 염색 된다.
2. 탈색: 색소는 항산성균의 세포 지질과 친화성이 있어서 항산성균에서는 탈색되지 않고 비항산성균은 탈색된다. 그래서 항산성균은 붉은 색으로 보이고 비항산성균은 염색이 되지 않은 상태로 보인다.
3. 대조 염색: 항산성균은 탈색되지 않았기 때문에 대조 염색이 되지 않고 비항산성균은 탉색됐기 때문에 염색이 된다. 그래서 항산성균은 붉은색, 비항산성균은 푸른색으로 보인다.

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Chat Gpt를 이용하여 가상의 개념 학습시키기

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Chat Gpt를 이용하여 가상의 개념 학습시키기

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30206 김상율
30211 박윤오
30224 조형석
30225 천주성
30312 김 찬

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약물과 신경계 사이의 관계 탐구

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약물과 신경계 사이의 관계 탐구

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30101 강찬희

( 조원의 주제 변경으로 다시 씁니다. )

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약물을 복용 시 일어나는 신경계에서의

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약물을 복용 시 일어나는 신경계에서의 기작을 알아보고자 하고, 이로 인하여 최근 사회적인 문제로서 대두되는 약물 중독은 우리의 신경계에 어떤 문제를 일으킬지 탐구하고자 함.

1. 설정한 문제의식

2. 동기
최근 미국이 펜타닐이라는 마약 때문에 골머리를 앓고 있다는 것을 기사를 통해 이를 알게 되었다. 또한 우리나라에서도 마약이 큰 문제로 자리잡게 되었다. 이러한 상황에서 마약의 어떤 특징 때문에 문제가 되고, 어떻게 우리 인체에, 신경계에 영향을 주는 지 궁금해졌다.

중독에 빠진 뇌 과학자 - 주디스그라셀 2021.

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1502-102206X815225_2023학년_자율주제탐구_탐구계획서_수리남

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나노셀룰로오스의 특징과 활용 분야에 대한 탐구

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나노셀룰로오스의 특징과 활용 분야에 대한 탐구

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30307 고우현
30321 이우준

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1.설정한 문제의식대화형 인공

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1.설정한 문제의식
대화형 인공지능 서비스에서 사용되는 핵심 기술들의 분석과 발전 동향

2.동기
최근에 급부상하고있는 ChatGPT와 같은 대화형 인공지능 서비스에 대해 관심이 생기게 되었고, 이 서비스에는 인간의 언어를 이해하기 위해 딥러닝을 이용한 자연어 처리 기술이 사용된다는 것을 알게 되었다. 이를 계기로 대화형 인공지능 서비스에서 사용되는 핵심 기술들을 분석해보고, 발전 동향에 대해 탐구해보며, 대화형 인공지능 챗봇을 간단히 구현해보는 목ㅍ도 설정하여 흥미를 가지고 탐구를 하고자 한다.

3.탐구 조사 내용, 탐구 설계
딥러닝 : 컴퓨터가 스스로 외부 데이터를 조합, 분석하며 학습하는 기술.
자연어 처리: 컴퓨터를 이용해 사람의 자연어를 분석하고 처리하는 기술. 자연어는 일반 사회에서 자연히 발생하여 사람이 의사소통에 사용하는 언어로, 컴퓨터에서 사용하는 프로그래밍 언어와 같이 사람이 의도적으로 만든 인공어에 대비되는 개념이다.
Transformer: 2017년에 발표된 자연어 처리의 모델 중 하나. 기존의 모델과 달리, 문장 내 단어들 사이의 상호작용을 캡쳐하고, 이를 통해 자연어 문제를 해결.

인터넷 조사, 독서 및 논문 조사를 통해 대화형 인공지능 서비스에 사용되는 핵심 기술들을 알아보고 이해해보며, 기술의 발전에 따른 대화형 인공지능의 발전 동향에 대해 알아볼 것이다.

4.키워드
대화형 인공지능, 딥러닝, 자연어 처리, Transformer, Fine-tuning

5.신문 기사
MS, 사이버보안용 인공지능 챗봇 출시..해킹도 잡는다 (발전 동향 탐구)
https://n.news.naver.com/article/001/0013844043?sid=104

KAIST, 챗GPT에 사용된 트랜스포머로 다공성 소재 예측
https://www.busan.com/view/busan/view.php?code=2023040522553437654

ChatGPT의 '놀라운' 의학 능력…유방암 조언도 탁월
http://www.fortunekorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=27181

6.논문 제목 및 내용
자연어 처리의 이해: 원리, 한계, 그리고 윤리적 쟁점 (유재명)
-자연어 처리의 기본 원리
-언어 모형을 통한 자연어 생성과 그 한계
-빅데이터의 편향성
-유해성의 문제

트랜스포머 기반 한국어 모델의 학습과 응용 (이상아)
-Transformer 모델 소개 - 텍스트 내에서 문맥 정보를 학습하여 의미를 연산하고자 한 모델 구조
-BERT 모델 소개
-모델 학습 성능, 실험 성능 비교

(자연어 처리 기술 탐구)

7.독서 제목 및 내용

ChatGPT가 직접 쓴 챗GPT 입문 - 챗GPT 사용법부터 업무별 구체적 활용법까지!
-인공지능,자연어 처리, Chat GPT 개요
-Chat GPT 작동 방식
-Transformer
-Fine_tuning
-Transfer learning
-Chat GPT 응용 분야
-Chat GPT 한계
-Chat GPT 개선 방안
-Chat GPT의 미래

8.알아낸 것, 고민하고 있는 분야(새로 알아낼 부분, 분야)

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오픈AI GPT-4 기반...의심 메일·악성 파일 신속 확인

(샌프란시스코=연합뉴스) 김태종 특파원 = 마이크로소프트(MS)는 28일(현지시간) 해킹 방지에 도움을 주는 인공지능(AI) 챗봇을 출시한다고 밝혔다.

'MS 보안 코파일럿'(Microsoft Security Copilot)이라는 이름의 AI 챗봇은 사이버보안 전문가들이 해킹을 방지하고 공격받았을 경우 이를 빨리 차단하도록 도와주는 툴이다.

'코파일럿'은 부조종사라는 사전적 의미를 지니고 있으며, 코딩을 도와주는 프로그래밍 기능을 가진 기술을 일컫는다.

이 챗봇은 생성형 AI 챗GPT 개발사인 오픈AI가 최근 출시한 대규모 AI 언어 모델(LLM) 최신 버전인 GPT-4와 보안 분야에 특화한 데이터를 기반으로 한다.

의심스러운 이메일이나 악성 소프트웨어 파일, 손상된 시스템 등 다양한 해킹을 신속하게 확인할 수 있도록 도움을 준다.

보안 기업들은 수년간 해킹으로 의심되는 행위를 근절하고 취약 부분을 빨리 발견하기 위해 머신러닝(기계학습) 기술을 사용해 왔는데, 이 AI를 사용하면 해킹에 대한 분석을 빨리할 수 있다고 MS는 설명했다.

또 영어로 간단한 질문을 사용할 수 있는 기능도 탑재돼 전문가가 아니어도 쉽게 사용할 수 있다고 덧붙였다.

해킹을 전후해 몇 주간 위험한 링크가 포함된 이메일을 주고받은 사람의 목록을 요청할 수 있고, 해킹 대응 보고서와 요약본도 쉽게 작성할 수 있다.

바수 자칼 MS 보안 부문 부사장은 "코로나19를 거치면서 해킹이 크게 확산하는 것을 우리는 봐왔다"며 "해킹 전문가는 부족하고, 해커들은 더 빨라지고 있는 상황에서 이 AI는 중요하다"고 말했다.

MS는 이 사이버보안용 AI 챗봇에 대한 이용 권한을 우선 일부에게 제공한 뒤 이를 확대할 계획이라고 전했다.

taejong75@yna.co.kr

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MS, 사이버보안용 인공지능 챗봇 출시...해킹도 잡는다

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오픈AI GPT-4 기반...의심 메일·악성 파일 신속 확인 (샌프란시스코=연합뉴스) 김태종 특파원 = 마이크로소프트(MS)는 28일(현지시간) 해킹 방지에 도움을 주는 인공지능(AI) 챗봇을 출시한다고 밝혔다. 'MS 보안 코파일럿'(Microsoft Security Copilot)이라는 이름의 AI 챗봇은 사이버보안 전문가들이 해킹을 방지하고 공격받았을 경우 이를 빨리 차단하도록 도와주는 툴이다. '코파일럿'은 부조종사라는 사전적 의미를 지니고 있으며, 코딩을 도와주는 프로그래밍 기능을 가진 기술을 일컫는다.

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소프트 오리가미 엑추에이터 상용화에 대한 탐구

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소프트 오리가미 엑추에이터 상용화에 대한 탐구

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1. 동기
2학년 nccpc활동에서 ‘웨어러블 재활 로봇을 위한 오리가미 소프트 엑추에이터 개발’이라는 주제로 소프트 오리가미 엑추에이터를 제작해 보았는데, 실리콘으로 제작한 엑추에이터가 잘못 작동하였다. 탐구에 대한 제언으로 엑추에이터의 소재와 테셀레이션의 문제점을 고찰하였는데, 이를 계기로 어떠한 소재을 사용하여 제작해야 하는지 논문을 조사를 통해 탐구하고 이를 적용한 엑추에이터 모델을 구상해보려 한다.
2. 탐구 계획
1) 상용화에 성공한 소프트 엑추에이터를 다룬 논문을 분석한다.
2) 분석 내용을 바탕으로 기존 문제점을 보완한 엑추에이터를 구상한다.
3. 참고 문헌
1) 공압 전개형 소프트 오리가미 링크(박민조)

2) Deployable Origami Soft Robots with Dual Sequential Motions : 연속적 이중거동을 하기 쉽게 간편한 소프트 로봇(김웅배)

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강체 오리가미를 활용한 건축구조물적용 방안 탐구 및 도시기반시설의 오리가미를 통한 폴딩 도시 기획

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강체 오리가미를 활용한 건축구조물적용 방안 탐구 및 도시기반시설의 오리가미를 통한 폴딩 도시 기획

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30313 김태우
30209 김태건

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Chat GTP를 이용하여 가상의 개념 학습시키기

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Chat GTP를 이용하여 가상의 개념 학습시키기

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인공지능 기술이 최근 들어 빠르게 발전하면서, 자연 언어 처리 기술에 대한 관심이 증가하는데, 'Chat GPT' 대화형 인공지능 서비스를 이용해서 우리가 만든 가상의 개념들을 학습 시키고, 이를 활용한 질문에 부합하는 답변을 유도함으로써 자연 언어 처리 기술의 응용 및 활용 방법에 대한 탐구를 진행하고자 함.

<관련 논문>

외부 지식이 주입된 사전학습 언어모델의 필요성 : 논문보기 - DBpia

1. 설정한 문제의식

자연 언어 처리 기술의 응용 및 활용 방안의 모색

2. 동기

최근 인공지능 기술이 발전하면서, 이에 대한 관심도 커지고 있는데, 인공 지능 기술에서 자연 언어 처리 기술은 큰 중요성을 지니고 있습니다. 자연 언어 처리 기술은 대용량의 텍스트 기반 문서나 음성 인식 등, 여러 방면에서 활용될 수 있는데, 'Chat GPT' 대화형 인공지능 서비스를 사용해서 자연 언어 처리 기술의 활용 양상에 대하여 알아보고자 합니다.
1학년 때 'IT 코딩' 동아리를 했었던 경험을 바탕으로 이번에 직접 인공 지능 기술에 대해 조사하고 탐구를 진행함으로써 자연 언어 처리 기술에 대해 상세히 알게 되고, 인공 지능 서비스의 활용 능력을 향상하고, 이를 인공 지능 서비스에 대한 새로운 방향성을 제기할 수 있습니다. 게다가 Chat GPT의 작동 원리를 분석하면서 좀 더 직접적으로 작동 원리를 이해할 수 있고, 탐구 도중 발생하는 문제에 대해 대처할 수 있는 문제 해결 능력도 상승 시킬 수 있다고 생각합니다.
그리고 자연 언어 처리 기술을 탐구함으로써 차후에 각자의 진로 분야에서 활용할 수 있는 인공 지능 서비스 모델 등 컴퓨터 공학과의 연관성이 높고, 이러한 정보들을 바탕으로 새로운 방안을 고안해 낼 수 있는 창의성을 기를 수 있다는 생각이 들었기 때문에 이러한 탐구 주제를 선정하게 되었습니다.

3. 탐구 조사 내용, 탐구 설계

1) 탐구 조사 내용
1. 가상의 개념을 학습하는 과정에서 문장의 중의적 표현이 들어갈 수 있는데, 이러한 중의적 표현을 해소해 낼 수 있을까?
-중의적 표현 : 하나의 표현이 두 가지 이상의 의미로 해석되는 표현
<중의성 해소>
Word Sense Disambiguation 또는 Word Sense Induction
한 단어가 여러 의미가 있을 경우 문맥에 맞는 의미를 컴퓨터가 자동으로 인식하는 과정.
---> 학습 절차를 계속 반복 진행하면서, 문맥상 의미 파악이 가능하게 함.
2. 특정 개념을 설명할 때, 사용되는 개체명을 제대로 인식할 수 있는가?
-개체명 : 고유명사를 찾아 테그(TAG/꼬리표)를 부착하는 작업.
-개체명 인식 : 비정형 텍스트의 개체명 언급을 인명, 단체, 장소, 의학 코드, 시간 표현, 양, 금전적 가치, 퍼센트 등 미리 정의된 분류로 위치시키고 분류시키는 정보 추출의 하위 태스크.
-비정형 텍스트 : 고정된 필드에 저장되어 있지 않은 텍스트
<개체명 인식>
Named Entity Recognition.
문장 내 인명, 지명과 같은 고유명사들을 인식/분류하는 과정.
---> 고유명사에 대한 테크를 잘 등록하고, 이를 언어 모델이 잘 학습할 경우 충분히 가능함.

2) 탐구 설계
1. 가상의 개념을 Chat GPT에게 학습 시킨 후, 그 개념을 이용한 질문에 대해 원하는 답변을 유도하기.
2-1. 성공했을 경우, 또 다른 가상의 개념을 학습 시키고, 전에 학습한 내용과 접목하여, 두 종류 이상의 개념을 융합하여 이해할 수 있는지 확인하기.
2-2. 실패했을 경우, 학습 과정에서 오류가 발생하지 않았는지 확인 후, 다시 개념을 새로 도입하기.
3. 두 종류 이상의 개념을 적절하게 융합하여 답변을 했을 경우, 기존의 지식과도 융합하여 나타낼 수 있는지 확인하기.

4. 중요 키워드

-자연 언어 처리 기술
-개체명 인식
-머신 러닝
-딥 러닝

5. 신문 기사
http://www.digitalbizon.com/news/articleView.html?idxno=2331610

6. 논문 제목 및 내용
[강화학습 기반 자율주차 연구를 위한 시뮬레이터 개발]

https://www.dbpia.co.kr/pdf/pdfView.do?nodeId=NODE09309873
강화학습을 기반으로 자율주차에 대한 시뮬레이터를 개발하는 내용이 주를 다루고 있다.
이 논문을 선정한 이유는, 강화학습을 사용했다는 점인데, 강화학습을 통해 효과적인 학습량을 슥듭했음을 언급하고 있다.
[외부 지식이 주입된 사전학습 언어모델의 필요성]
https://www.dbpia.co.kr/pdf/pdfView.do?nodeId=NODE11112544
언어 모델에 지식 그래프를 주입하는 내용인데, 이는 우리가 탐구하려는 가상의 개념을 주입하는 것과 비슷하다고 생각되어서 선정하게 되었다. 결론을 위주로 얘기하자면, 아직은 완전하게 그래프를 활용하지는 못하는 단계에 머물고 있는 상태여서, 우리가 가상의 개념을 도입을 한다고 해도, 한 두 번 실험해 볼 것이 아니라, 수차례 반복 시행해 보면서 제대로 이해했는지 확인해야 함을 알 수 있다.
[UX-기반 메타버스 윤리적 AI 학습 모델 연구]
https://www.dbpia.co.kr/pdf/pdfView.do?nodeId=NODE11148068
메타버스 환경에서 대화형 AI가 어떻게 윤리적으로 진화될 수 있을지에 대한 솔루션을 UX(사용자경험) 관점으로 찾아 보는 기술 전략 연구를 중점으로 다루고 있다. 이 논문을 통해 Chat GTP 처럼 대화형 AI에 윤리가 필수적으로 반영되어야 함을 서술하고 있다. 메타버스 서비스 환경에서 컨택스트 기반의 대화형 AI를 위한 머신러닝 과정에 사용자의 경험데이터를 추가한 선행적 관점의 개념 모델을 제안할 수 있다.
[기계학습 및 딥러닝 기술동향]
https://www.dbpia.co.kr/pdf/pdfView.do?nodeId=NODE07026298
이 논문에서는 기계학습에 대한 전반적인 이론과 설계방법에 대해 알아보는데, 그 과정에서 대표적인 기계학습 방법인 신경회로망과 기저벡터머신 등에 대해 소개하고 이러한 기계학습 모델을 선택하고 구축하는 데에 있어 고려해야 하는 문제점들에 대해 이야기 하고 있다. 그리고 특징 추출 과정이 미치는 영향 등을 설명중이다.
[딥러닝 중심의 자연어 처리 기술 현황 분석]
https://scienceon.kisti.re.kr/commons/util/originalView.do?cn=JAKO202130053222371&oCn=JAKO202130053222371&dbt=JAKO&journal=NJOU00568345
자연어 처리는 최근 기계학습 및 딥러닝 기술의 발전과 적용으로 성능이 빠르게 향상되고 있으며, 이로 인해 활용 분야가 넓혀지고 있다. 그러나 이러한 관심에 비해 자연어 전처리 과정 및 기계학습과 딥러닝 이론의 복잡함과 어려움으로 인해 아직도 언어 장벽이 높은 편이다. 이 논문에서는 이러한 자연어 처리에 대한 이해를 위해 이 주요 분야와 기계학습 및 딥러닝을 중심으로 한 주요 기술의 현황에 대해 살펴보면서 이를 쉽게 이해하고 처리 및 활용하는 방안을 설명한다.

7. 독서 제목 및 내용
아직 관련 도서를 읽지 않았음.

8. 알아낸 것. 고민하고 있는 분야. (새로 알아낼 부분, 분야)

알아낸 것 : 기계학습과 딥러닝, 머신러닝에 대하여 전반적인 개념을 구분할 수 있게 되었다.
고민하고 있는 분야 : 메타버스 등 다른 항목들과 접목하여 이를 효과적으로 활용할 수 있을까? 그리고 이를 다른 교과목과 연계하여 어떤 식으로 활용할 수 있을까?

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논문, 학술저널 검색 플랫폼 서비스

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30306 고우민

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에너지 하베스팅 기술을 활용한 효율적인 에너지 활용 사례 및 효율적 에너지 변환 장치 제안.

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에너지 하베스팅 기술을 활용한 효율적인 에너지 활용 사례 및 효율적 에너지 변환 장치 제안.

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31202 강민지

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2023학년 자율주제탐구 탐구계획서 31202강민지

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금속 이온의 항균 원리

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금속 이온의 항균 원리

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31121 오주형
31204 강예주
31209 김준아

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식물을 이용한 천연 항산화제의 발전 가능성

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식물을 이용한 천연 항산화제의 발전 가능성

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31103 강효진
31104 고민서

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피드백 부탁드립니다!!!!!!!!!

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상온 초전도체의 원리와 개발 방법

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상온 초전도체의 원리와 개발 방법

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30301강원진
30304고도협
30320이현규

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2023학년 자율주제탐구 탐구계획서 (1)

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1. 설정한 문제인식고온 초전

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1. 설정한 문제인식
고온 초전도체의 개발 방법 모색

2. 동기
최근 뉴스에서 20.5℃에서 전기 저항이 0인 상온 초전도체 개발에 성공했다는 소식을 들었는데 초전도 현상은 매우 낮은 온도에서만 실현된다고 알고 있었어서 이에 흥미가 생겼다. 따라서 꿈의 물질, 초전도(김찬중 저)와 논문들을 읽어 탐구를 진행하였고 고온 초전도체에 대한 개념과 여태까지 개발된 고온 초전도체에 대해 알게 되었다. 탐구를 진행하면서 "고온 초전도체를 만드는 또다른 방법은 없을까?" 라는 의문을 품게 되었고 이를 해소하고자 상온 초전도체를 주제로 선정하였다.

3. 탐구 조사 내용, 탐구 설계
초전도체란 매우 낮은 온도에서 전기저항이 0에 이르는 초전도를 나타내는 물질이다. 초전도체는 임계온도보다 낮은 온도에서만 초전도 상태가 되는데, 임계온도는 물질에 따라 다르다. 최근에는 상온에서 동작하는 초전도체가 개발되었고, 이처럼 높은 온도에서도 초전도를 나타내는 물질을 고온 초전도체라고 부른다, 고온 초전도체는 일반적인 저온 초전도체와는 다른 구조, 특성을 가지고 있다. 고온 초전도체는 주로 다른 물질들과 결합하여 복합체를 형성하는 경향이 있고, 이러한 복합체는 이온 및 전자의 이동을 제한할 수 있어 고온 초전도체의 전기 전달 특성을 극대화할 수 있다.
탐구설계:논문을 탐구하면서 알아낸 내용을 바탕으로 실생활에서 어떻게 응용할 수 있을지 탐구해볼 것이다. 어떤 방식으로 만드는 것이 가장 효율적일지 탐구한다

4. 주요 키워드
임계온도, 초전도 현상, 고온초전도, 희토류 바륨 구리 산화물, 임계전류

5. 신문 기사
http://weekly.chosun.com/news/articleView.html?idxno=25086
https://www.ytn.co.kr/_ln/0105_202303110540196836

6. 논문 제목 및 내용
초전도란 무엇인가? 왜 일어나는가? 어떻게 사용하는가? (오쓰카 다이이치로, 김병호) 1986년 스위스의 베트노르츠와 뮐러는-243℃에서 저항이 감소하기 시작해 -260℃에서 저항이 0이 되는 물질을 보고했다.그후 여러 물질이 차례로 연구돼 무려 -175℃ 정도의 높은 온도에서 초전도체가 되는 물질들이 연달아 발견되었다. 이 온도는 액체 헬륨보다 상대적으로 값이 훨씬 싼 액체 질소의 온도이고, 액체 헬륨에 필요했던 냉각 시설도 훨씬 단순화할 수 있어 실용화하기에 용이하다

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05742-0
초전도 현상은 매우 낮은 온도, 또는 매우 높은 압력에서 분자의 움직임이 제한되면서 일어나는 현상이다. 로체스터 대학이 발견한 상온 상온 초전도체는 20도에서 초전도 현상이 일어나지만 100만기압을 필요로 하므로 현재 사용되고 있는 초전도체보다는 실용성이 떨어지지만 미래에 핵융합 발전 등에 사용될 수 있다면 상당히 효율적이다.

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Nature 615, 244-250 (2023) Cite this article

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Abstract

The absence of electrical resistance exhibited by superconducting materials would have enormous potential for applications if it existed at ambient temperature and pressure conditions. Despite decades of intense research efforts, such a state has yet to be realized1,2. At ambient pressures, cuprates are the material class exhibiting superconductivity to the highest critical superconducting transition temperatures ( T c), up to about 133 K (refs. 3,4,5). Over the past decade, high-pressure 'chemical precompression'6,7 of hydrogen-dominant alloys has led the search for high-temperature superconductivity, with demonstrated T c approaching the freezing point of water in binary hydrides at megabar pressures8,9,10,11,12,13. Ternary hydrogen-rich compounds, such as carbonaceous sulfur hydride, offer an even larger chemical space to potentially improve the properties of superconducting hydrides14,15,16,17,18,19,20,21. Here we report evidence of superconductivity on a nitrogen-doped lutetium hydride with a maximum T c of 294 K at 10 kbar, that is, superconductivity at room temperature and near-ambient pressures. The compound was synthesized under high-pressure high-temperature conditions and then-after full recoverability-its material and superconducting properties were examined along compression pathways. These include temperature-dependent resistance with and without an applied magnetic field, the magnetization ( M) versus magnetic field ( H) curve, a.c. and d.c. magnetic susceptibility, as well as heat-capacity measurements. X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray (EDX) and theoretical simulations provide some insight into the stoichiometry of the synthesized material. Nevertheless, further experiments and simulations are needed to determine the exact stoichiometry of hydrogen and nitrogen, and their respective atomistic positions, in a greater effort to further understand the superconducting state of the material.

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The authors declare that the data supporting the findings of this study are available in the article and its supplementary information files and from the public link https://doi.org/10.5281/zenodo.7374510. Source data are provided with this paper.

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24 March 2023

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References

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Acknowledgements

We thank B. Brennessel from the Department of Chemistry at the University of Rochester for providing the technical assistance during the XRD and elemental analysis. We thank M. Debessai for his assistance on the coil setup for the magnetic-susceptibility measurements. Also, we thank I. Silvera and I. Hogarth for the useful scientific discussions and R. C. Heist and L. Koelbl for reading through the manuscript and providing valuable suggestions. Preparation of diamond surfaces and EDX measurements were performed in part at the University of Rochester Integrated Nanosystems Center. Computational resources were provided by the Center for Integrated Research Computing at the University of Rochester. This research was supported by NSF grant no. DMR-2046796, Unearthly Materials Inc. and US Department of Energy, Office of Science, Fusion Energy Sciences under award number DE-SC0020340.

Author information

Author notes

These authors contributed equally: Nathan Dasenbrock-Gammon, Elliot Snider, Raymond McBride, Hiranya Pasan, Dylan Durkee

Authors and Affiliations

1. Department of Physics and Astronomy, University of Rochester, Rochester, NY, USA

Nathan Dasenbrock-Gammon, Hiranya Pasan, Dylan Durkee & Ranga P. Dias

2. Department of Mechanical Engineering, School of Engineering and Applied Sciences, University of Rochester, Rochester, NY, USA

Elliot Snider, Raymond McBride, Nugzari Khalvashi-Sutter, Sasanka Munasinghe, Sachith E. Dissanayake & Ranga P. Dias

3. Unearthly Materials Inc., Rochester, NY, USA

Keith V. Lawler & Ashkan Salamat

Contributions

N.D.-G., E.S., R.M. and H.P. contributed equally to this work as co-first authors. E.S., D.D., N.D.-G., R.M., H.P. and R.P.D. contributed to performing the electrical-conductivity measurements. N.D.-G., N.K.-S., S.M., S.E.D. and R.P.D. contributed to performing a.c. magnetic-susceptibility measurements and analysed the data. N.D.-G., R.M. and R.P.D. contributed to performing heat-capacity measurements and the analysis. E.S., N.D.-G., R.M., D.D., H.P. and S.E.D. contributed to performing elemental analysis, EDX studies and XRD measurements. H.P., R.M., S.E.D. and R.P.D. contributed to performing Raman studies and H.P. and R.P.D. analysed the data. S.E.D. and A.S. performed structure analysis. H.P., S.E.D. and R.P.D. performed the magnetization measurements using a PPMS and R.P.D. analysed the data. K.V.L. and A.S. performed the simulations and analysed the data and chemistry protocol. N.D.-G., K.V.L., A.S., S.E.D. and R.P.D. wrote the paper. All authors discussed the results and commented on the manuscript. R.P.D. conceived the project and oversaw the entire project.

Corresponding author

Correspondence to Ranga P. Dias.

Ethics declarations

Competing interests

The University of Rochester (U of R) has patents pending related to the discoveries of R.P.D. in the field of superconductivity. R.P.D. is a cofounder and chairman of the board of Unearthly Materials Inc. (UM), a Delaware corporation. UM has licensing agreements with U of R related to the patents, proprietary interests and commercialization rights related to the scientific discoveries of R.P.D. UM, U of R and R.P.D. are subject to non-disclosure and confidentiality agreements. A.S. is a cofounder, president, chief executive officer and board member of UM.

Peer review

Peer review information

Nature thanks the anonymous reviewers for their contribution to the peer review of this work.

Additional information

Publisher's note Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Extended data figures and tables

a, The spectral deconvolution of Raman spectra of compound A on compression. b, The Raman shift versus pressure of compound A at high pressures, indicating the three distinct phases. c, The spectral deconvolution of Raman spectra of compound B on compression.

Source data

Top, schematic rendering of the new a.c calorimetry technique (not to scale). The sample is surrounded by a NaCl insert with a heater and thermocouple making contact with the sample. a, View of the preparation as seen from the side showing the thermocouple making contact with the sample inside the DAC. b, View of the preparation as seen from the top of the sample area showing the configuration of heater, thermocouple and Pt leads. Bottom left, heat-capacity setup before loading sample. The thermocouple consists of a shorted alumel/chromel pair. The heater pair consists of a shorted metal, nichrome, Ti or Pt. When driven at frequency f, the sample temperature modulates at frequency 2 × ƒ, which manifests as a voltage on the thermocouple pair that can be measured by a lock-in amplifier. Bottom right, after the sample is loaded, in contact with both the heater and the thermocouple, a small piece of NaCl is placed on top to thermally insulate it from the diamond.

Specific heat capacity of MgB ₂ as a function of temperature at 15 kbar and 127 Hz. The superconducting signature is clearly observed at 32 K. Inset, recorded lock-in voltages during the frequency sweeps at 60 K.

Source data

Voltage in volts versus temperature plots at different pressures before the background subtraction. Cubic or quadratic polynomial background was used for background subtraction for susceptibility data. This figure shows fittings with cubic or quadratic polynomials indicated by the red lines. For a.c. susceptibility data, the background subtraction was done mainly for visualization purposes.

Source data

a, The a.c. susceptibility in nanovolts versus temperature for a larger sample of the N-doped Lu hydride system at select pressures from run 2, showing large diamagnetic signal of the superconducting transition owing to the large volume of the sample. The superconducting transition shifts rapidly under pressure to lower temperatures. a.c. susceptibility measurements taken over broader temperature ranges for N-doped Lu hydride at 4 kbar ( b), 6 kbar ( c) and 8 kbar ( d). The red line in b- d is the quadratic fit for the background and the insets show the signals with the background subtracted. e, a.c. susceptibility measurements of MgB ₂ as a function of temperature using exact same coil set up as the test sample.

Source data

For EDX measurements, samples were prepared by mounting on an aluminium pin mount with double-sided carbon tape. The samples were then imaged using a Zeiss Auriga scanning electron microscope. Regions of interest were chosen by comparing the scanning electron microscopy image to a white-light image taken beforehand. EDX measurements were performed in the Zeiss Auriga scanning electron microscope with a driving energy of 15 kV and collected and analysed using an EDAX detector with the EDAX APEX software. Carbon and aluminium peaks seen in the EDX spectra originating from the carbon tape and aluminium mount required to place the samples into the scanning electron microscope vacuum chamber. EDX measurements provide further evidence for the presence of nitrogen in our samples.

Source data

The calculated phonon band structures of 0 kbar LuH ₂ in the fluorite structure ( a), \(Fm\bar{3}m\) LuH ₃ ( b), LuH in the RS structure ( c) and LuH in the ZB structure ( d). e, The calculated phonon band structures of 0 kbar LuH ₂ in the fluorite structure using a triclinic representation of the lattice vectors with x parallel to a and z parallel to c*, as opposed to the more highly symmetric lattice vectors for a primitive cell of a fcc cell; in this representation, the structure is represented with D 3d point-group symmetry as opposed to O h point-group symmetry as in a. f, The calculated phonon band structures of 0 kbar LuH ₃ using the same triclinic representation of the lattice vectors and point-group symmetry as in e.

a, Rietveld refinement of the X-ray powder diffraction data collected at 295 K with Cu Kα radiation with refining the occupancy of the tetrahedral interstitial site with N for nitrogen-doped lutetium hydride. b, Simulation of the XRD pattern with Cu Kα wavelength for LuH ₃ (red), LuH ₃ with a N replacing a single H in an octahedral site (blue) and a tetrahedral site (green). Rietveld refinement of the X-ray powder diffraction data of ground powder sample was performed with an attempt to investigate the possible N substitution in nitrogen-doped lutetium hydride. We note here that XRD is mostly dominated by heavy Lu atoms.

The atom and angular momentum projected partial density of states of LuH ₂ in the fluorite structure ( a); \(Fm\bar{3}m\) LuH ₃ ( b); the cubic cell of \(Fm\bar{3}m\) LuH ₃ with a N substituted for a H in an octahedral ( c) and tetrahedral ( d) interstice; and a 2 × 2 × 2 supercell of the rhombohedral primitive cell of \(Fm\bar{3}m\) LuH ₃ with a N substituted for a H in an octahedral ( e) and tetrahedral ( f) interstice. In the legends, Oct- means hydrogens in the octahedral interstices and Tet- means hydrogens in the tetrahedral interstices. Each channel is summed over all similar atoms in the unit cell and the plots are scaled to represent a maximum value of 2.5 states eV −1 per formula unit.

a, The distortions to the octahedral hydrogens observed by substituting a N atom for a tetrahedral atom in a single unit cell of \(Fm\bar{3}m\) LuH ₃. b, The Pmnm LuH ₃ structure found by perturbing the cubic \(Fm\bar{3}m\) unit cell of LuH ₃, which suggests possible light-atom positions in phase III. c, The lattice distortions from substituting a N into a tetrahedral interstice in a 2 × 2 × 2 supercell of the rhombohedral primitive of LuH ₃. d, The lattice distortions from substituting a N into an octahedral interstice in a 2 × 2 × 2 supercell of the rhombohedral primitive of LuH ₃. The lutetium atoms are green, the nitrogen atoms are lavender and the hydrogen atoms in octahedral interstitial sites are white and those in tetrahedral interstitial sites are pink. In b, there is no distinction made between the hydrogen atom sites, so they are all white.

For comparison, the superconducting transition obtained from electrical measurements and a.c. susceptibility measurement at a similar pressure (16 kbar) is shown by red and blue, respectively. The transition width of the resistance drop is 1.3 K and 1.6 K for the a.c. magnetic susceptibility measurement.

Source data

a, The resistance measured on both warming and cooling at about 10 kbar. b, Temperature-dependent electrical resistance of phases I and III, showing the non-superconducting state. c, Four-probe electrical-resistance measurements of different Lu-H-N samples, which consistently shows highly metallic behaviour with decreasing temperature.

a- c, The ZFC and FC magnetization versus temperature at 8 kbar used to construct Fig. 3a, along with a linear fit to the data at temperatures above the transition temperature, which was used for the background subtraction. d, The ZFC and FC curves with the linear backgrounds shown in b and c subtracted out, as well as with a ten-point adjacent-average smoothing applied. e, The measured cell background at 60 Oe for the HMD cell used for the d.c. measurements.

Source data

Low-temperature electrical-resistance behaviour under magnetic fields of H = 0 T, 1 T and 3 T (increasing from right to left) at 15 kbar. In this study, the superconductivity of nitrogen-doped lutetium hydride is suppressed by the application of a 3-T external magnetic field, reducing T c by about 5 K at 15 kbar, further confirming a superconducting transition. The temperature dependence of the resistance of a simple metal is written as: R( T) =  R o +  aT ² +  bT ⁵. We fit the data below T < 220 K for each field, at which the resistance goes to the minimum value, to that function and subtracted it out. Inset top, the superconducting transition width, Δ T c, at 15 kbar slightly increases under external magnetic fields. The Δ T c has a good linear relationship with the applied magnetic field, as expected from the percolation model. The superconducting transition width is defined here as Δ T c =  T 90% −  T 10%, in which T 90% and T 10% are the temperatures corresponding to 90% and 10% of the resistance at 292 K, respectively. Fitting to the linear relation of Δ T c = Δ T c(0) +  kH c2, in which Δ T c(0) is the width at zero external field and k is a constant, provides the values Δ T c(0) = 36.3 K and k = 0.07 KT −1. The large transition width at zero field indicates sample inhomogeneities, which is typical for high-pressure experiments. Inset bottom, the temperature dependence of the upper critical field, \({H}_{{\rm{c}}}\left(T\right)={H}_{{\rm{c}}}\left(0\right)\left[1-{\left(\frac{T}{{T}_{{\rm{c}}}}\right)}^{2}\right]\), can be expressed using GL theory or the conventional Werthamer-Helfand-Hohenberg model. The GL model in the limit of zero temperature yields H c2(0) ≈ 88 T. From the Werthamer-Helfand-Hohenberg model in the dirty limit, H c2(0) can be extrapolated from the slope of the H- T curve as \({H}_{{\rm{c2}}}\left(0\right)=0.693{\left|\frac{{{\rm{d}}H}_{{\rm{c}}2}}{{\rm{d}}T}\right|}_{T={T}_{{\rm{c}}}}{T}_{{\rm{c}}}\), which yields roughly 122 T.

Source data

The calculated phonon band structures of LuH ₂ in the fluorite structure (left) and LuH in the ZB structure (right) at 0 kbar (top row), 10 kbar (second row), 30 kbar (third row) and 50 kbar (bottom row). The electronic smearing width is 0.005 Ry and the lattice vectors are the highly symmetric ones for a fcc cell. Negligible change in the computed electron-phonon couplings or logarithmic frequency is seen for LuH ₂ on pressurization.

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Dasenbrock-Gammon, N., Snider, E., McBride, R. et al. Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride. Nature 615, 244-250 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05742-0
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ChangQing Jin

David Ceperley

Nature (2023)

Nature Materials (2023)

Zhiwen Li

Xin He

Changqing Jin

Science China Physics, Mechanics & Astronomy (2023)

ChangQing Jin

David Ceperley

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Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride - Nature

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The absence of electrical resistance exhibited by superconducting materials would have enormous potential for applications if it existed at ambient temperature and pressure conditions. Despite decades of intense research efforts, such a state has yet to be realized1,2. At ambient pressures, cuprates are the material class exhibiting superconductivity to the highest critical superconducting transition temperatures (Tc), up to about 133 K (refs. 3-5).

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2023학년 자율주제탐구 탐구계획서

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뇌-컴퓨터 인터페이스를 실현 하기 위한 구체적인 연구들과 기술

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뇌-컴퓨터 인터페이스를 실현 하기 위한 구체적인 연구들과 기술

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30118 오주필
30212 박정후

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자율주제탐구 탐구계획서

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중성자별의 내부 핵에서 원자가 고압, 고온의 환경에 의해 양성자와 중성자가 들러붙으며 파스타, 와플, 라자냐 면과 같은 독특한 상(Phase)을 이루는데, 현재까지 이론적으로 밝혀진 다양한 상과 그 생성원리를 탐구하고자 한다.

Nuclear Pasta in Supernovae and Neutron Stars - Gentaro Watanabe(APCTP, POSTECH, RIKEN), Toshiki Maruyama(ASRC). (2011)

(저희 동아리는 탐구 주제를 동아리 단위로 설정하는 것이 아니라 개별적으로 탐구 주제를 설정하여 탐구하기로 했습니다.)

1. 설정한 문제의식
‘Nuclear Pasta의 생성 과정 이해’

2. 동기
2022년 과학 캠프가 취소되었을 무렵, 신청했던 패임랩은 정상적으로 발표를 진행한다는 소식에 기묘별에 대해 조사를 하게 되었다. 기묘별은 중성자별과 유사하여 중성자별에 대해서도 공부를 할 수 밖에 없었는데, 이때 유튜브에서 Kurzgezagt 채널에서 중성자별과 기묘별에 대한 영상을 보게 되었다. 여기서 Nuclear Pasta로 이루어진 층이 중성자별의 지각 아래에 있다는 정보를 알게 된 이후 이에 관심을 가지게 되었고 이번 기회를 빌어 조사를 하고자 한다.

3. 탐구 조사 내용, 탐구 설계

I) 탐구 조사 내용
중성자별, 혹은 초신성의 핵은 극도로 높은 온도와 압력을 유지하는 극단적인 환경이다. 이에 우리가 살고 있는 일반적인 환경과는 다른 방식으로 분자들이 배열되기 시작하며 뉴트로늄(Nu)같은 물질들이 생성되기도 한다. 따라서 이론 환경에서의 분자들의 움직임, 배열 등을 알기 위해선 특수한 물리학적 접근이 필요한데, 이에 1980년대에 태동한 양자 분자 역학, QMD(Quantum Molecular Dynamics)를 이용해 분석한다.

II) 탐구 설계
천체물리학, 양자물리학, 핵물리학자들의 Nuclear Pasta와 관련한 연구 결과를 다양한 매체(논문, 기사, 영상)를 통해 습득한다.

4. 중요 키워드
중성자별, 초신성, 양성자, 중성자, 양자 동역학(Quantum Molecular Dynamics, QMD)

5. 신문 기사(검증 필요)
https://www.mcgill.ca/newsroom/channels/news/nuclear-pasta-hardest-known-substance-universe-289729
(맥길 대학교 신문)

6. 논문 제목 및 내용
https://arxiv.org/pdf/1109.3511.pdf
초신성과 중성자별 내에서의 Nuclear Pasta형성을 QMD를 통해 설명.

7. 독서 제목 및 내용

8. 알아낸 것. 고민하고 있는 분야.(새로 알아낼 부분, 분야)

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A team of scientists has calculated the strength of the material deep inside the crust of neutron stars and found it to be the strongest known material in the universe.

Matthew Caplan, a postdoctoral research fellow at McGill University, and his colleagues from Indiana University and the California Institute of Technology, successfully ran the largest computer simulations ever conducted of neutron star crusts, becoming the first to describe how these break.

"The strength of the neutron star crust, especially the bottom of the crust, is relevant to a large number of astrophysics problems, but isn't well understood," says Caplan.

Neutron stars are born after supernovas, an implosion that compresses an object the size of the sun to about the size of Montreal, making them "a hundred trillion times denser than anything on earth." Their immense gravity makes their outer layers freeze solid, making them similar to earth with a thin crust enveloping a liquid core.

This high density causes the material that makes up a neutron star, known as nuclear pasta, to have a unique structure. Below the crust, competing forces between the protons and neutrons cause them to assemble into shapes such as long cylinders or flat planes, which are known in the literature as 'lasagna' and 'spaghetti,' hence the name 'nuclear pasta.' Together, the enormous densities and strange shapes make nuclear pasta incredibly stiff.

Thanks to their computer simulations, which required 2 million hours worth of processor time or the equivalent of 250 years on a laptop with a single good GPU, Caplan and his colleagues were able to stretch and deform the material deep in the crust of neutron stars.

"Our results are valuable for astronomers who study neutron stars. Their outer layer is the part we actually observe, so we need to understand that in order to interpret astronomical observations of these stars," Caplan adds.

The findings, accepted for publication in Physical Review Letters, could help astrophysicists better understand gravitational waves like those detected last year when two neutron stars collided. Their new results even suggest that lone neutron stars might generate small gravitational waves.

"A lot of interesting physics is going on here under extreme conditions and so understanding the physical properties of a neutron star is a way for scientists to test their theories and models, Caplan adds. With this result, many problems need to be revisited. How large a mountain can you build on a neutron star before the crust breaks and it collapses? What will it look like? And most importantly, how can astronomers observe it?"

Funding for the research was provided by Canadian Institute for Theoretical Astrophysics and McGill Space Institute, the National Science Foundation, and the US Department of Energy. Supercomputer time provided by Indiana University.
"The Elasticity of Nuclear Pasta" by M. E. Caplan, A. S. Schneider and C. J. Horowitz, is accepted for publication in Physical Review Letters

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Nuclear pasta, the hardest known substance in the universe

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A team of scientists has calculated the strength of the material deep inside the crust of neutron stars and found it to be the strongest known material in the universe.

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2023학년 자율주제탐구 탐구계획서최종본

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건축 양식의 발전에 따른 역사적 흐름 및 현대 건축의 양상 탐구를 통한 미래 건축에 대한 분석과 예측

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건축 양식의 발전에 따른 역사적 흐름 및 현대 건축의 양상 탐구를 통한 미래 건축에 대한 분석과 예측

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0. 칼럼
모더니즘 이후 서구 현대 건축의 합리성 변환에 관한 연구 - 건축 디자인에서의 지식의 생산을 중심으로
(https://www.dbpia.co.kr/journal/articleDetail?nodeId=NODE00359163)

1. 설정한 문제의식

건축 양식의 발전에 따른 역사적 흐름 및 현대 건축의 양상 탐구를 통한 미래 건축에 대한 분석과 예측

2. 동기

1학년 2학기 때 진행한 학급 특색 활동에서, 현대에는 19세기 이후 주류로 떠오른 건축 양식인 현대주의(모더니즘)과 탈현대주의(포스트 모더니즘)에 대해, 현대에는 두 가지 건축 양식 밖에 사용되지 않는지 의문을 품었고, 과거로부터 어떤 형태로 건물이 지어지고, 앞으로는 어떻게 지어질 수 있을지에 대한 탐구를 진행하고 싶은 마음에 선정하려함.

3. 탐구 조사 내용, 탐구 설계

과거와 현대, 미래에 대한 내용 연결해 탐구하고자 함
모더니즘 ; 현대주의 : 19세기~20세기 (오늘날은 modernism이 아니라 contemporary)
- 현대 : 모더니즘, 포스트모더니즘
모더니즘 : 과거와 단절하고 새로운 것을 추구한다는 정신, 산업혁명을 통해 촉발. 산업혁명은 서구에서 기존의 폐쇄적인 종교적/봉건적인 사회질서, 다시 말해 왕과 귀족으로 대표되는 지배계층이 산업으로 부를 축적한 자본가가 대등히 맞설 수 있는 계기가 되었다. 자본가는 당대의 지식인들과 함께 새로운 사회구조를 편제했고, 그에는  "모든 인간은 이성적이다"라는 개념이 기저에 깔려있었으며, 이것이 철학에서의 모더니즘의 시작이다. 건축계는 다른 학문과 마찬가지로 모더니즘을 흡수했고, 르 코르뷔지에 등의 기능주의적 건축과 프랭크 로이드 라이트로 대표되는 미니멀리즘 건축으로 나아가게 되었다.
기술적으로 모더니즘을 뒷받침한 것은 당연히 철과 콘크리트다. 두 소재는 산업혁명과 함께 폭발적으로 생산되기 시작했으며, 가장 효율적인 모양의 설계를 가장 단단히 만들어주었다. 무엇보다도 수직이동의 문제를 해결해준 엘리베이터의 발명과 함께, 전에 없던 튼튼한 소재인 철근콘크리트는 초고층건물이라는 개념을 만들어내는 가장 중요한 기술이 되었다. 그 중요도에, 아예 구조적인 요소를 넘어 외장재로 그 모습을 드러내는 경우도 있다.

포스트모더니즘 : 그러나 모더니즘 사상은 1950년대를 전후로 하향세를 그린다. 모더니즘의 전제인 완전한 인간의 이성과 합리성이 모든 면에서 의심받기 시작했기 때문이다. 정치외교에서 2차 세계대전과 냉전, 과학에서 상대성이론을 통한 절대주의적 물리관념의 붕괴, 철학에서 도구적 이성에 대한 비판론과 같은 것들은 이성에 대한 반발심이 생겨나기 충분했다. 포스트모더니즘은 그 시초부터가 모더니즘에 대한 반발로서 작용했기 때문에, 건축에 있어서도 모더니즘에서 가장 중요하게 여긴 효율성을 무시하는 경향을 가진다. 로버트 벤츄리와 같이 모더니즘을 비틀은 형태부터, 프랭크 게리와 같은 과격한 해체주의까지 많은 영역을 아우른다.
기술적인 발전에서는 모더니즘과 비교해 크게 달라진 모습을 보여주지는 못했다. 그러나 혁신적인 모습을 보여주지 못한 것일 뿐이지, 포스트모더니즘 중 해체주의의 비정형적 디자인이 실제로 건설되는 것에는 여전히 기술적인 발전이 기여했다고 할 수 있다. 대표적으로  DDP의 곡면 금속 플레이트로 이루어진 건축물은 건축 프로그램 Rhino를 통해 거의 완벽해 보이는 곡선을 만들어 낼 수 있었다.
(과거와 미래는 조사 필요)

4. 중요 키워드

- 산업혁명
- 철근콘크리트
- 포스트모더니즘

5. 신문 기사(검증필요)

‘3D프린팅 주택’ 대단지, 케냐에 생긴다…한 주에 한 채씩 ‘뚝딱’
모더니즘 한계에 서 있는 건축, 다음은 무엇일까 [책&생각]

6. 논문 제목 및 내용

(아직 적절한 논문을 찾지 못했습니다.)

7. 독서 제목 및 내용
- 아직 독서 X

8. 알아낸 것. 고민하고 있는 분야. (새로 알아낼 부분, 분야)

알아낸 것

- 모더니즘과 포스트모더니즘은 철학에서 유행은 꺾였으나, 건축과 디자인 분야에서 여전히 영향을 미치고 있다.
- 새로운 기술적 혁신인 일어나기 전까지, 이러한 경향이 계속될 것으로 보인다.

고민하고 있는 분야

- 미래적인 시야에서, 신기술에 대해서는 연구가 진행되는 중 내지는 상용화가 저조한 경우가 많은데 어떻게 미래에 건축에 영향을 줄지 알 수 있을까?

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2023학년 자율주제탐구 탐구계획서-전승안

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항산성 염색법을 통한 결핵균 분류 탐구

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항산성 염색법을 통한 결핵균 분류 탐구

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1. 설정한 문제의식
그람염색으로 분류되지 않는 균을 분류하는 방법 모색

2. 동기
2학년 사이언스데이 때 그람 염색을 통한 세균 분류 실험을 했는데 조사하는 과정에서 그람 염색법으로 분류되지 않는 세균이 있다는 것을 알게 되었다. 이런 세균들을 분류할 수 있는 다른 염색법에 대해 호기심이 생겼고 원리를 알아보고 싶어 탐구 주제로 선정하였다.

3. 탐구 조사 내용, 탐구 설계
-그람염색을 중요시하지 않는 균
그람염색이 유용하지 않은 세균을 분류할 때에는 그람염색법을 이용하지 않고 다른 염색법을 이용해야 한다. 이 중 대표적인 것이 결핵균이다.
-항산균이란 마이코박테륨 속의 세균을 염색의 특징으로 붙인 명칭이다. 마이코박테륨속은 지질이 많기 때문에 그람염색으로 염색하기 힘들다. 그러나 한 번 항산균 염색법으로 염색되면 산이나 알코올로 탈색하기 어려워진다. 이와 같이 탈색작용에 저항하는 성질이 있다고 하여 항산균라고 한다.
-항산성 염색 종류에는 형광색소 법, kinyoun carbol fuchsin 염색법, 질-닐슨 염색법 등이 있고 이 중 질-닐슨 염색법이 가장 흔히 사용되고 있다.
-질-닐슨 염색을 할 땐 카르볼푸크신(carbol fuchsin)으로 염색해야하며 염색 후 가온해야 하고 대조 염색약으로 메틸렌 블루를 이용한다. carbol fuchsin으로 염색하면 항산성균과 비항산성균 모두 붉은 색으로 염색된다. 색소는 항산성균의 세포 지질과 친화성이 있어 항산성균에선 탈색되지 않고 비항산성균은 탈색된다. 이때 대조 염색을 하면 항산성균은 붉은색으로 비항산성균은 탈색되어 푸른색으로 염색된다.

4. 중요 키워드
-항산균
-항산성 염색법
-결핵균
-질-닐슨 염색법
-그람염색법

5. 신문기사

6. 논문 제목 및 내용

7. 독서 제목 및 내용

8. 알아낸 것, 고민하고 있는 분야(새로 알아낼 부분, 분야)

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HPLC/ms를 활용하여 일반 옥수수와 초당 옥수수 사이의 당 성분 및 함유량 차이 비교하기

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HPLC/ms를 활용하여 일반 옥수수와 초당 옥수수 사이의 당 성분 및 함유량 차이 비교하기

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30316 변수현

동기: 1, 2학년 동안 hplc 실험을 진행하며 그동안은 식품 속 특정 물질의 함유 및 품질 특성에 대해서만 다루다가 2학년 동아리 때 회전감압농축기법을 활용하여 조릿대에서 당을 추출한 것에 영감을 받아 식자재 속에 들어있는 당에 관심을 가지게 되어 주요 4대 작물 중 하나인 옥수수에서 개량된 초당 옥수수와의 당 성분 및 함유량 차이를 비교해보고 싶어져 이러한 실험을 진행하게 되었습니다.

이론적 배경

hplc/ms: 이동상에 고압의 액체를 사용하여 고정상에서의 물질을 분리해내는 고속액체 크로마토그래피(hplc)의 검출부에 질량분석기를 사용하는 분석 시스템을 칭하며, 다른 분석법들에 비해 분자량이 크고 극성을 띄는 비휘발성 성분 분석이 가능하며 실험했던 시료를 재사용할 수 있어 여러 식품 기업에서 많이 사용하고 있다.

- 옥수수: 벼, 밀, 감자와 함께 세계 주요 4대 작물에 속한다. 고온에서 광합성 효율이 높은 C4식물이기 때문에 한 알에서 수백 배가량 수확할 수도 있다. 이는 벼, 밀이 C3작물이라 한 알을 심어도 30배 정도만 생산할 수 있는 것에 비해 옥수수만의 큰 장점이다. 옥수수의 조상격으로 테오신테라는 야생풀이 있는데, 크기가 강아지풀 정도로 매우 작고 낟알도 단단하고 영양분도 부족한데 작물화가 일어난 지 다른 작물들에 비해 짧은데 가장 극적으로 변화하여 진화 생물학 분야 논란을 띄고 있다고 한다. 종류로는 씨앗의 특징에 따라 경립종, 마치종, 유부종 등 일곱 종류로 분류하고 있다. 영양성분으로는 많은 양의 당분과 전분, 여러 필수 지방산이 들었으며 여타 작물에 비교하여 소화율이나 열량은 우수한 편이나 아미노산이 부족해 고기나 콩류를 함께 섭취하여야 한다. 활용 방안으로는 위에서 언급한 많은 양의 당분과 전분으로 액상과당, 옥수수 전분, 시리얼, 팝콘 및 시즈닝, 심지어는 바이오 에탄올로도 활용되어 높은 생산성과의 시너지 효과를 일으켜 산업적으로 매우 활발하게 사용되고 있다.

-초당옥수수: 1982년 우리나라에 하니반탐9라는 품종이 수입되어 1992년에 초당옥1호가 개발된 것을 시작으로 2003년 감미옥 등 3종의 신품종이 개발되었다. 특징으로는 일반옥수수에 비해 무게가 가볍고 발아율도 조금 낮은 편이나 당분의 함량이 2~3배가량 높으며 수확하고 나서도 당도를 유지하는 기간이 길며 저장력이 뛰어나다. 활용 방안으로는 주로 냉동하여 소비자들에게 그대로 유통되는 경우가 많다.

탐구 과정

논문 조사: ‘ 수확시기에 따른 초당옥수수의 부위별 영양학적 특성’에서 초당옥수수에 관해 포도당을 전분으로 바꾸는 효소들의 활성이 낮아 전분의 축적이 적고 유리당이 많이 함유되어 있다고 합니다. 이는 초당옥수수의 전분의 합성을 늦추는 sh2 유전자를 가지고 있기에 타 옥수수들에 비해 더 많은 당을 가지고 있는 것이라 합니다. 또한 유리당 함량 측정은 HPLC을 이용해 유속은 1.0 mL/min, 시료 주입량은 20μL, 표준물질은 글루코스, 프락토스, 수크로스로 설정하여 실험을 진행하여 초당옥수수의 유리당 함량이 30%~40%라는 결과가 도출되며 찰옥수수 중 하나인 연농1호는 유리당을 1~2%로 함유한 것과는 확연한 차이를 보였다.

유지현, 조연재, 이기탁, 이창호, 소윤섭, 이준수, 정헌상.(2023).수확시기에 따른 초당옥수수의 부위별 영양학적 특성.한국식품영양과학회지,52(3),315-322.

Choi, Hyun Gu et al. (2012) “Study on waxy corn hybrids - XVI. Analysis of protein and amylogram on waxy corn (Zea mays L.) hybrids,” 농업과학연구. Institute of Agricultural Science, Chungnam National University, 39(2), pp. 161–168. doi: 10.7744/CNUJAS.2012.39.2.161.

기사 인용: 최근 들어 초당옥수수가 타 옥수수 품종보다 인기를 끌며 여러 식품 브랜드에서 마켓팅용 콜라보나 블로그 게시물이 늘고 있다고 한다. 이러한 이유로는 그동안 옥수수에서 느껴보지 못한 단맛 때문일 거다. 초당옥수수를 한 번이라도 먹어 본 사람이라면 찰옥수수와는 다른 특유의 서걱한 식감과 단맛이 두드러지게 나타나는데, 이는 전분함량이 다른 옥수수에 비해 적기 때문에 찰기가 떨어지며 단맛과 수분감이 극대화되서 나타나는 것이라고 합니다.

[출처] : https://www.hidoc.co.kr/healthstory/news/C0000814540 | 하이닥(2023.07.29. 윤성원)

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신체 인대를 모방한 관절 구조와 이를 활용한 모델 만들기

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신체 인대를 모방한 관절 구조와 이를 활용한 모델 만들기

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20215 송명석
20322 임유범

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자율주제탐구 30306 고우민