인정과 확장의 대중 과학 이해 : 사이언스 스테이션의 사례를 중심으로

한원석 科學技術聯合大學院大學校 2018 국내석사

과학자의 지식에 대한 대중의 관심이 계속 이어지고 있다. 대중이 과학자의 지식을 접할 수 있는 공간의 수 또한 늘고 있다. 과학자의 지식은 공공성을 지니기 때문에 이를 대하는 대중의 태도를 이해하여 대중이 과학자의 지식을 접할 수 있는 공간에 반영할 필요가 있다. 그러나 과학자의 지식을 대하는 대중의 태도에 관한 연구는 과학자의 지식을 접할 수 있는 공간을 방문하는 대중의 사례보다는 대중이 과학자와 대립 및 갈등을 겪은 사례에 집중되어 진행되었다. 따라서 본 연구는 다원(多元)주의적 관점에서 과학자의 지식을 찾아 나서는 대중이라는 소외되었던 주제를 탐구한다. 대립 및 갈등의 사례를 다룬 기존 연구들은 대중의 과학 이해 분야에서의 결핍모형에 대한 비판이 주를 이루었다. 과학이 절대적인 것이며, 대중에게 그러한 과학은 결핍되어 있고, 대중에게 더 많은 과학지식이 공급되면 대중이 더욱 합리적으로 행동할 것이라는 전제에 기반을 두고 있는 결핍모형은 많은 비판을 받았다. 결핍모형으로부터 대척점에 있는 맥락모형을 지지하는 학자들은 대중이 이질적인 집단“들”로서 과학을 다양한 방식으로 이해하여 과학적 소양을 지니며, 과학지식이 아니라고 간주되어 온 민간지(民間知)도 재평가될 필요가 있다고 주장한다. 이 연구에서는 이러한 선행 연구를 존중하여 대중이 민간지를 소유·인지하고 있음에 동의하지만, 대중 스스로 과학자의 공식적 지식과 암묵적 행위가 결핍되어 있음을 ‘인정’하며, 따라서 공식적 지식을 과학자들로부터 배움으로써 지식을 ‘보충’한다는 것을 주장한다. 특히 과학자의 공식적 지식은 대중의 민간지를 위한 보완물로 인식된다. 또한 선행 연구들처럼 민간지와 공식적 지식을 경쟁의 관계에 놓는 것은 민간지가 여러 상황에서 활용될 수 있으며 문화적 가치를 지님을 의미하는 ‘확장’ 가능성을 간과하게 할 수 있음을 주장한다. 따라서 이제는 과학자의 공식적 지식뿐만 아니라, 대중의 민간지를 논의의 중심에 두고 대중 속 이질적 집단들과 과학자들이 그것을 공유하고 그것에 대해 토론할 수 있어야 하며, 이를 위해 블록체인과 가상현실(브이알)이 유용한 기반 기술이 될 수 있다. 이 연구는 서울 지하철 6호선 상월곡역에 조성된 ‘사이언스 스테이션’의 운영센터 소속으로서 수행한 참여관찰과 인터뷰에 근거하고 있다. It is very evident that the public has had interest about knowledge created by scientists since 17th century. And also the number of spaces in which the public can access the knowledge created by scientists is increasing globally. In this situation, it is necessary to apply opinion of the public about knowledge created by scientists to spaces where the public can access the knowledge because of its publicness. However, researches on opinion of the public about knowledge created by scientists have focused on the cases of the public experiencing confrontation and conflict with the scientists rather than the public visiting spaces such as science museums or science centers. Therefore from the perspective of pluralism, this study explores the alienated research subject about the public who is looking for knowledge created by scientists. Most previous studies that dealt with cases of confrontation and conflict have focused on criticizing Deficit Model in PUS(Public Understanding of Science) field. The Deficit Model, which is based on assumption that science is absolute, that the public does not have such knowledge created by scientists, and that the public will act more rationally if more knowledge created by scientists is provided to the public, has received much criticism from STS scholars. Scholars advocating Contextual Model which is antithesis of Deficit Model argue that the public as heterogeneous groups has scientific literacy understanding science in various methods. And the scholars argue that Lay Knowledge created by the public, which has not been regarded as scientific knowledge, needs to be reevaluated. This research agrees that the public owns and recognizes Lay Knowledge. But in this research, the public acknowledges deficit of Formal Knowledge created by scientists and that of scientists’ tacit act. Also the public wants to learn Formal Knowledge created by scientists. In particular, Formal Knowledge created by scientists is perceived as a supplement for Lay Knowledge created by the public. In addition, this research argues that placing Lay Knowledge created by the public and Formal Knowledge created by scientists in a competitive relationship like previous studies may make us overlook the possibility of 'Extension', which means Lay Knowledge created by the public can be used in many situations and involve cultural value. So now, we should locate not only Formal Knowledge created by scientists but also Lay Knowledge created by the public in center of discussion and share those among scientists and many heterogeneous groups in the public. For this, block chain and VR(Virtual Reality) can be useful base technologies. This study is based on participant observation and interview conducted by me at 'Science Station', which is located in Sangwolgok station of Seoul subway line 6.

무인기 기반 재난 관리 시스템을 위한 무인기 운행 제어 및 딥러닝 기반 화재 감지 기술 연구

임지현 科學技術聯合大學院大學校 2018 국내석사

Recently, the damage of natural disasters is increasing rapidly all over the world. Due to global warming, natural disasters became difficult to predict, and as industrialized societies became more sophisticated, large-scale, specially structured buildings accelerated the damage caused by disasters. Scientific, systematic and specialized disaster management systems are being developed to reduce the damage of disasters. Recently, information communication technology capable of predicting and analyzing actual data base is being used. And UAVs capable of efficient response and real-time information collection are also being used. In this paper, we have studied UAV operation control and disaster detection analysis technology in UAV based disaster management system. First, LPISM (Low Power Image Stitching Management) algorithm is proposed to reduce the UAV battery power through UAV operation control, and research on deep learning based disaster detection technology to extend disaster detection area has been carried out. 최근 전 세계적으로 자연재해의 피해가 급증하고 있다. 지구온난화의 영향으로 자연재난을 예측하기 힘들어졌고, 고도화된 산업사회로 접어들어 대형화, 특수 구조화된 건물들이 증가하면서 재난의 피해를 가속화시켰다. 재난의 피해를 줄이기 위해 과학적, 체계적, 전문화된 재난관리 시스템에 대한 연구가 진행되고 있으며, 최근 실측 데이터 기반의 예측과 분석이 가능한 정보통신기술과 빠르고 효율적인 대응과 실시간 정보 수집이 가능한 무인기의 도입이 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 무인기 기반 재난 관리 시스템에서의 무인기 운행 제어와 재난 감지 분석 기술에 관한 연구를 진행하였다. 먼저, 무인기 운행 제어를 통해 무인기 배터리 전력을 감소시키는 LPISM(Low Power Image Stitching Management) 알고리즘을 제안하였고, 재난 감지 영역을 확대하기 위한 딥러닝 기반 재난 감지 기술에 대해 연구를 진행하였다.

VOCs 완전 산화 및 제거를 위한 DBD plasma-Fe/Zeolite catalyst system에서의 탈착 특성에 관한 고찰

윤지수 科學技術聯合大學院大學校 2018 국내석사

본 연구에서는 촉매에 흡착되어 있는 휘발성 유기화합물을 DBD plasma와 Fe/zeolite 촉매를 이용하여 탈착 및 산화시켜 제거하고, 시스템의 효율 증대를 위해 촉매 특성과 공정 변수가 산화 반응에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 실험 진행을 위해 Fe/ZSM-5와 Fe/beta zeolite 촉매를 각각 2 wt%, 5 wt% 함량으로 제조하였고, BET와 H2-TPR, ICP 분석을 통해 촉매의 물리화학적 특성을 파악하였다. 제조한 촉매를 DBD plasma-촉매 시스템에 적용하여 휘발성 유기 화합물인 톨루엔 가스를 흡착시키고, 탈착 시 DBD plasma를 이용하여 산화반응 시킨 결과, zeolite의 종류에 따라 DBD plasma의 방전 특성이 변화했고, Beta zeolite보다 ZSM-5에서 Micro Discharge의 밀도가 높게 나타났다. 이로 인해 C-balance와 부산물 발생에 긍정적인 효과를 나타냈다. 담지된 Fe 양이 증가할수록 부산물인 에틸렌 선택도가 감소하여 흡착된 톨루엔 산화 효율이 향상된 것을 확인하였다. 반면 SiO2/Al2O3 비율에 따라 진행한 산화 반응에서는 SiO2/Al2O3 비율이 감소함에 따라 CO2 선택도는 증가했지만, 에틸렌 선택도도 함께 증가하는 경향성을 보였다. 공정적 측면에서 산화 반응에 영향을 줄 수 있는 변수로는 탈착 및 산화 반응 시 O3 농도와 공기의 유량에 따른 효과를 연구하였다. 공정 변수를 조절하여 실험한 결과, 흡착된 톨루엔이 완전 탈착하는 데 걸리는 시간이 변화한다는 것을 알 수 있었다. 반응 시 넣어주는 O3의 농도가 증가할수록 100% 탈착까지 걸리는 시간은 감소했지만, 반응 생성물의 비율은 크게 변하지 않는 것을 확인하였다. 반면에 탈착 유량을 감소시킬 경우, 흡착된 톨루엔이 모두 탈착하는 시간을 50% 감소시킬 수 있었지만, CO2 선택도는 오히려 감소하고, CO의 선택도가 증가하는 것을 알 수 있었다. 앞서 언급한 것과 같이 본 연구를 통하여 얻은 결과들을 바탕으로 휘발성 유기화합물 제거를 위한 DBD plasma – Fe/zeolite 흡/탈착 공정의 산화 및 탈착 효율을 증대시킬 수 있을 것이라고 생각한다. Fe/ZSM-5 and Fe/Beta catalysts were applied to the oxidation of toluene in the DBD plasma-catalyst hybrid system using two-step adsorption/desorption process. Desorption and oxidation activity of the adsorbed toluene was affected significantly by both catalyst properties and process variables. Pore volume, Fe content, and Si/Al ratio of the catalyst influenced the formation of products by changing the interaction between the catalyst and the plasma species. The desorption process time was also controlled by varying the concentration of O3 and the air flow rate. Consequently, these results could contribute to advance the plasma–catalyst system with an optimal VOCs oxidation efficiency.

딥러닝 기반 초소형 위성 자세 제어 시스템의 고장 검출 알고리즘 연구

이광현 科學技術聯合大學院大學校 2019 국내석사

본 논문에서 딥러닝을 적용한 초소형위성 자세 제어 시스템의 고장 감지 및 식별기법을 제안한다. 따라서 감지 및 식별 성능을 평가하고 분석하였다. 이를 위해 초소형위성 시스템과 고장감지 기법들을 조사하고 적용하고자 하는 딥러닝 모델과 관련하여 연구한 내용을 서술하였다. 또한 기존의 기법들에 비해 딥러닝을 적용한 장점에 대해 기술하고 그에 대한 결과를 소개하였다. 인공위성은 여러 입출력을 가지는 Multi Input Multi Output (MIMO) 시스템으로 궤도 내에서 주어진 임무기간동안 동작해야 한다. 하지만 전자 장비로 구성된 위성은 센서 고장, 입력 전압 저하, 보드나 센서의 이상 온도 상승 등의 문제로 인해 제어 상실의 결과를 야기하고, 그 하나의 문제로 인해 위성 전체 시스템에 문제가 발생하여 임무를 수행하지 못하게 될 수 있다. 이런 문제가 발생하였을 때 국제 우주정거장(International Space Station, ISS)과 같은 큰 물체는 사람이 직접 우주에서 수리, 보수가 가능하지만 다른 위성의 경우 기술, 비용, 인력 등의 문제로 수리, 보수는 불가능에 가깝다. 그렇기 때문에 위성의 설계하는 데는 고성능 요구사항(Requirements)와 자율성(Autonomy)이 요구된다. 이를 위해서 우주급, Heritage가 있는 부품을 사용하거나 Redundancy 부품을 사용한다. 하지만 초소형위성에서는 공간적이 제약이 크기 때문에 Redundancy를 장착하지 못하는 경우가 많다. 또한 심우주를 탐사하는 위성의 경우 지상국에서 고장 진단 및 검출을 수행하기 힘들다. 그렇기 때문에 고장 감지는 인공위성의 운영과 임무 수행에 중요한 기술이다. 인공위성 구동기로 자장 토커(Magnetic torquer), 반작용 휠(Reaction wheel), 추력기(Thruster) 등이 있다. 이 중에서 반작용 휠은 현재 인공위성 자세 제어에 있어서 가장 큰 역할을 하는 구동기이다. 지구 관측, 태양 지향 등의 임무를 수행할 때 요구되는 정밀 자세 제어에 사용된다. 그렇기 때문에 반작용 휠의 고장은 위성의 임무 수행에 큰 악영향을 줄 수 있다. 휠의 고장이 더 큰 문제로 이어진다면 위성은 임무를 더 이상 수행하지 못할 수도 있다. 그러므로 반작용 휠에 대한 고장 검출 기술은 위성의 자율성과 안정성을 높이는데 큰 기여를 한다. 본 논문에서는 자율성을 높이고 효과적인 고장 검출, 그리고 어떤 고장인지에 대한 식별까지 가능하도록 설계하기 위해 딥러닝 기법을 사용하였다. 반작용 휠의 시뮬레이션에서는 모든 데이터들이 시간간격에 따른 출력이 나오는 시계열 데이터 이므로 시계열 데이터 학습에 성능이 뛰어난 장단기 메모리(Long Short Term Memory, LSTM) 구조의 순환 신경망(Recurrent Neural Network, RNN)을 사용하였고, 그 결과를 합성곱 신경망(Convolution Neural Network, CNN)을 사용하였을 때의 결과와 비교 분석하였다.

6U급 초소형 위성의 고해상도 임무를 위한 열구조 안전 설계에 관한 연구

신한섭 科學技術聯合大學院大學校 2018 국내석사

In this paper, the design and analysis of the thermal control and structural system for 6U nano-satellites were carried out. Nano-satellites can be supplied with high power because of the wider solar panel, and as the volume of the structure increases, it becomes possible to mount a large-sized and various-shaped mission payload. On the other hand, high power can cause high temperature in the components, and there may be a thermal / structural problem that a lower first order natural frequency, large stress and large total deformation can occur as the size of the structure increases. The 6U nano-satellite HiREV has a mission of high-resolution video and imaging for earth observation, and there is a need for thermal/structural design for mounting and performance of mission payload and analysis for verification. The optical camera payload for obtaining high resolution video and images needs to perform additional thermal design to be stable from thermal noise. In order to reduce the temperature difference between the lens and the module, a copper transmission medium is attached and an aluminum tape was used as a thermal insulation material for the lens structure. In order to maintain the temperature of the optical camera itself at room temperature, MLI (Multi Layer Insulation), which acts as a thermal insulation material, is attached to the outer surface of the HiREV structure. To verify the effect of thermal design, a thermal analysis was performed using Thermal Desktopv5.5 and SINDA/FLUINTv5.5 based on the finite difference method. In addition, the HiREV structure have been changed in order to mount a bulky mission payload camera of 2.5U size. Using the ANSYS Workbenchv12.1, a structural analysis program based on the finite element method, it was confirmed that the redesigned structure was structurally stable even in the launch environment of a conservative projectile. As a result of thermal analysis, the temperature difference between camera lens and camera module decreased from 14.75℃ to 6.65℃ through thermal design. As a result of MLI application on the HiREV structure, the camera lens temperature was changed from -1.75℃ to 10.85℃ and the camera module temperature was changed from 13℃ to 17.5℃, indicating a temperature close to ordinary temperature. As a result of the structural analysis, the maximum stress and maximum total deformation of the structure of HiREV satellite for the mission payload were 31.369, 0.064 for the acceleration load case in the Z axis direction, the first order natural frequency is 415.71 and maximum stress for the random vibration load case is 123.57, satisfying the structural requirements and confirming that it can withstand the launch environment. In the future, optimal thermal design through optimization algorithm and bolt joint analysis for detailed structural analysis should be added. 본 논문에서는 고해상도 지구 관측 임무를 가지는 6U급 초소형 위성에 대한 열 제어 및 구조 시스템의 설계 및 해석에 대한 연구를 수행하였다. 6U급 초소형 위성은 더 넓어진 태양전지판으로부터 부품에 고전력이 공급될 수 있고, 구조체의 부피가 커짐에 따라 크기가 크고 다양한 형상을 가지는 임무 탑재체가 탑재될 수 있어 다양하고 복잡한 임무를 수행 할 수 있게 되었다. 반면, 고전력으로 인해 부품에서 고열이 발생 할 수 있으며, 구조체의 크기가 커짐에 따라 낮은 1차 고유 진동수와 큰 응력 및 변형량 발생 등의 열/구조적 문제점이 존재할 수 있다. 한국항공우주연구원에서 개발중인 6U급 초소형 위성 HiREV는 지구 관측을 위한 고해상도 영상 및 동영상 촬영 임무를 수행하며, 임무 탑재체의 탑재 및 성능 향상을 위한 열/구조적 설계와 해석을 통한 검증을 필요하다. 고해상도 영상 및 동영상을 얻기 위한 광학 카메라 탑재체는 열적 소음으로부터 안정되기 위해 추가적인 열 설계를 필요로 한다. 따라서 임무 탑재체를 위해 렌즈와 모듈간의 온도차를 줄이는 구리 형상의 전달 매개체를 부착하였으며, 렌즈의 구조체에 단열재 역할을 하는 알루미늄 테이프를 적용하였다. 또한 광학 카메라 자체의 온도를 상온으로 유지하기 위해 구조체의 겉 표면에 단열재 역할을 하는 MLI(Multi Layer Insulation)을 부착하였으며 열 설계의 효과를 입증하기 위해 유한 차분법을 기반으로 열 해석 프로그램인 Thermal Desktopv5.5 및 SINDA/FLUINTv5.5를 사용하여 해석을 수행하였다. 또한, 2.5U 크기의 부피가 큰 임무 탑재체 카메라를 탑재하기 위해서 HiREV 구조체의 여러 형상이 변경되었다. 유한 요소법을 기반으로 한 구조 해석 프로그램인 ANSYS Workbenchv12.1를 사용하여 보수적인 발사체의 발사환경에서도 재설계 된 구조체가 구조적으로 안정함을 확인하였다. 열 해석 결과, 구리 매개체 및 알루미늄 테이프 열 설계를 통하여 카메라 렌즈와 카메라 모듈 간의 온도차이는 14.75℃에서 6.65℃으로 감소하였으며, MLI를 포함한 모든 열 설계를 적용한 결과는 카메라 렌즈의 온도가 -1.75℃에서 10.85℃, 카메라 모듈의 온도가 13℃에서 17.5℃로 증가하여 상온에 가까운 온도를 보여주었다. 구조 해석 결과, 임무 탑재체를 위한 HiREV 초소형 위성의 구조체에 대해서는 가속도 하중에 대한 최대 응력과 최대 변형량은 Z축 방향의 하중에 대해서 31.369, 0.064, 1차 고유 진동수는 415.71, 랜덤진동 하중에 대한 최대 응력은 123.57으로 나타났으며, 구조적 요구조건을 만족하여 발사환경에서 견딜 수 있음을 확인하였다. 추후, 최적화 알고리즘을 통한 최적 열 설계와 세부적인 구조 해석을 위한 볼트 체결부 해석이 추가되어야 할 것으로 판단된다.

Hepatitis B Virus 복제 저해를 위한 capsid inhibitor 후보물질 설계 및 합성광촉매와 sulfonyl chloride를 이용한 alkyne화합물의 입체선택적인 chlorosulfonylation

김균은 科學技術聯合大學院大學校 2018 국내석사

해양준설물질의 유효활용을 위한 고화/안정화 처리 가능성 평가

강예희 科學技術聯合大學院大學校 2018 국내석사

This thesis has been focused on the beneficial use of dredged materials in order to solve the problems of disposal of dredged materials requiring a lot of capital, time and space. However, the dredged materials may be highly contaminated by the high fine particle contents and the surrounding environment, and high water content of them makes it difficult to transfer and beneficial use. The solidification /stabilization method could solve these problems and increases efficiency. In this study, solidification/stabilization of marine sediments was carried out using four additives with high SiO2, Al2O3 and MgO ratio. The solidified/stabilized products were confirmed that the leaching of heavy metals was reduced by TCLP (Toxicity characteristic leaching procedures) method. In addition, Biological experiments using rotifers confirmed that the selected solidification/ stabilization agents affect the survival of the rotifers. In order to the beneficial use state during dredging, we tried to find out the strength by varying the ratio of selected additives. The agent with high SiO2 content was found to be excellent at the initial strength, and even at the curing time of 3 days, the strength satisfying the use criteria of superficial material (0.1 MPa or more) was exhibited. In flooded environmental experiments, when the treated products were exposed to the underwater environment, they satisfied the existing environmental standards. However, for the various beneficial uses of marine dredged materials, the improvement of related with environmental standards is essentially required and long-term monitoring research should follow. 많은 자본과 시간 및 공간이 요구되는 준설물질 처리∙처분의 문제점을 해소하기 위해 준설물질을 유효활용하고자 하는 연구가 주목 받고 있다. 그러나 준설물질은 준설지역환경과 입도에 따라 그 오염도가 높거나 함수율이 높을 경우, 이송 및 유효활용이 어려울 수 있다. 고화/안정화 처리는 이런 문제점들을 보완하고 준설물질의 유효활용성을 높여줄 수 있다. 본 연구에서는 오염이 우려되는 지역의 해양퇴적물에 SiO2, Al2O3 및 MgO 비율이 높은 4가지 첨가제를 혼합하여 고화/안정화 하였다. 처리된 산물은 TCLP (Toxicity characteristic leaching procedures)방법을 통해 중금속의 용출이 저감되는 것을 확인하였으며, 선정된 고화/안정화제가 생물에 영향을 주는지 로티퍼를 이용한 생물실험으로 확인하였다. 또한 준설물질을 준설과 동시에 유효활용 가능한 상태로 만들기 위해 활용기준 강도에 맞는 첨가제와 비율을 검토하였다. SiO2의 함유량이 높은 고화제가 초기강도에서 우수하게 나타났으며, 3일간의 양생시간에도 복토재 활용기준 (0.1 MPa 이상)을 만족하는 강도를 나타냈다. 침수환경 실험에서, 처리산물이 수중 환경에 노출되었을 때 기존의 환경기준을 충분히 만족하는 것으로 나타났다. 그러나 해양준설물질의 다양한 유효활용을 위해서는 각 목적 별 관련 환경기준의 개선이 반드시 필요하며, 앞으로 장기적인 모니터링 연구가 후속되어야 할 것이다.

서해병 배출해역 퇴적물 내 중금속 존재형태 규명을 통한 환경 위해성 평가

정준모 科學技術聯合大學院大學校 2018 국내석사

The sediments of Yellow Sea ocean dumping sites (YSDS) in Korea and dumped waste were analyzed using the BCR sequential extraction method (SEM) to understand the environmental risk of heavy metals. The total content of all heavy metals in surface sediments of the study area tended to decrease over time. In particular, the chromium and copper concentrations at some of the dumping sites after 2015 (Cr: 104 ~ 129 mg kg-1; Cu: 27 ~ 29 mg kg-1) were 2 times lower than those in 2011 (Cr: 223 ~ 279 mg kg-1; Cu: 42 ~ 55 mg kg-1). Overall, Cr and Cu in dumping sites was several times higher than reference sites. Considering the relationship between grain size and heavy metal content, sediment of 2011 seemed to be more influenced by the dumped waste compared 2015 and 2017. Because S2 station had coarse grain size and the total metal concentration as low as the reference sites, it showed the physical isolation effect of contaminated sediments by capping the dredged material in 2013. As a result of SEM of surface sediments. Chromium, Nickel, copper and zinc were present in residual fraction (F4) and oxidizable fraction (F3), which are stable and hardly decomposed in nature, while cadmium and lead were predominantly exchangeable (F1) and reducible (F2), indicating higher mobility and bioavailability. In S1 ~ S8 stations, the distribution pattern of Cr reflected well the characteristics of dumped waste (tannery and dyeing sludge). Total metal concentration in sediment core and pore water of S1 and S5 was the highest at 0 ~ 4 cm depth, and the metal distribution pattern was similar to that of dumped waste (Cr: 0.42; Ni: 1.09; Cu: 2.55; Zn: 15.7; Cd: 0.07; Pb: 0.18 ㎍ L-1). However, it was similar to dissolved metal concentration in seawater of the Yellow Sea, so there was little effect of leaching from sediment. At the S2 station, sediments affected by dumped waste appeared at a deeper depth than 7 cm by capping the dredged material with a very low metal concentration and a different type of chemical bonding at 2 to 7 depth, and the same distribution was also observed in pore water. In R3, which is reference station, the total concentration of heavy metals and the distribution pattern of chemical form were almost constant. When assessing the degree of contamination of sediments in YSDS, it could be interpreted that the environmental risk of Cr, Ni, Cu and Zn exceeding the ERL or TEL is the greatest. On the other hand, ICF, GCF and RAC indices taking into account the metal speciation showed that environmental risk of Cd and Pb was the greatest. However, since the risk of heavy metal pollution is affected not only by chemical form but also by the total content, it is necessary to interpret both aspects. As a result of the MRI index analysis, the environmental risk by heavy metals was low in YSDS. 서해병 배출해역에서 폐기물의 해양 배출 종료 전(`11년)과 후(`15, `17년)에 퇴적물의 중금속에 대한 환경 위해성을 이해하기 위하여 표층퇴적물, 주상퇴적물 및 배출 폐기물에 대하여 BCR 연속추출법을 통한 화학종분화를 진행하였다. 연구지역 표층퇴적물에서 모든 중금속의 총 함량은 시간이 지남에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 특히 배출구역 몇몇 정점에서의 크롬과 구리 함량은 배출이 진행중이던 `11년(크롬: 223 ~ 279 mg kg-1; 구리: 42 ~ 55 mg kg-1)에 비하여 종료 이후(크롬: 104 ~ 129 mg kg-1; 구리: 27 ~ 29 mg kg-1)에 거의 절반 정도로 감소하였다. 전반적으로 크롬의 함량은 배출구역(24 ~ 279 mg kg-1)에서는 바깥의 대조구역(28 ~ 81 mg kg-1) 대비 수 배 이상 높았으며, 구리 또한 뚜렷하게 높은 함량을 보였다. 또한 `11년 퇴적물이 `15년, `17년 퇴적물에 비해 입도 대비 중금속 함량이 높아 폐기물 배출에 의한 영향을 보다 잘 반영하고 있는 것으로 보이며, S2 정점은 입도가 조립하고 중금속 총 함량 또한 대조구역과 비슷할 정도로 낮은 것으로 보아 `13년에 시범 적용한 준설토의 피복에 따른 오염 퇴적물의 물리적인 격리 효과가 나타난 것으로 판단된다. 연구지역 표층퇴적물의 연속추출 분석 결과, 크롬, 니켈, 구리 및 아연은 대부분 자연적으로 거의 분해되지 않는 안정한 상태인 잔여물 형태(F4) 및 유기물 결합 형태(F3)로 존재하고 있었으나 카드뮴과 납은 각각 교환가능형(F1) 및 환원가능형(F2) 비중이 우세하여 이동성 및 생물이용성이 높은 것으로 나타났다. 배출구역 중 S1 ~ S8 정점의 경우, 크롬의 존재형태별 분포는 배출 폐기물(피혁오니와 염색오니)의 특성을 잘 반영하고 있었다. 주상퇴적물 분석 결과, 배출구역 정점(S1, S5)의 중금속 총 함량은 카드뮴을 제외하고 0 ~ 4cm 깊이에서 가장 높았고 존재형태별 분포 특성이 배출 폐기물과 유사하였으며 공극수에서의 중금속 함량 또한 표층에서 높게 검출되었다 (크롬 0.42; 니켈 1.09; 구리 2.55; 아연 15.7; 카드뮴 0.07; 납 0.18 ㎍ L-1). 그러나 황해 해수 중 용존 중금속과 비슷한 농도를 보여 퇴적물로부터의 용출 영향은 거의 없는 것으로 나타났다. 한편, S2 정점에서는 중금속 총 함량이 매우 낮고 화학적 결합 형태가 상이한 준설토가 2 ~ 7cm 깊이에 피복됨에 따라 폐기물 배출 영향을 받은 퇴적층이 7cm 이상의 깊이에서 나타났으며, 공극수에서도 동일한 중금속 분포 특성을 보였다. 대조구역 정점(R3)에서는 깊이에 따른 중금속의 총 함량 및 화학적 존재형태의 분포 특성이 거의 일정하였다. 본 연구지역 퇴적물의 오염도 평가 시, 기존의 총 중금속 함량 분석으로는 대부분의 정점에서 ERL 또는 TEL을 초과했던 크롬, 니켈, 구리 및 아연의 환경 위험성이 크다고 볼 수 있으나, 중금속 존재형태를 고려한 ICF, GCF 및 RAC 지수로는 대부분 비잔류형 형태(F1+F2+F3)로 존재하는 카드뮴과 납의 이동성 및 생물이용성이 가장 큰 것으로 나타났다. 그러나 중금속 오염의 위해성은 화학적인 존재형태 뿐만 아니라 총 함량의 영향을 받으므로 두가지 측면을 모두 고려한 해석이 필요하며, 그에 따른 MRI 지수 분석 결과, 본 연구지역에서 중금속에 의한 환경 위해성은 낮은 것으로 사료된다.

고온 열저장을 위한 용융염의 열 물성 및 축열물질 개발 연구

이정환 科學技術聯合大學院大學校 2018 국내석사

용융염이 축열물질로써의 적합성 및 열 물성을 평가 해보았다. 기존문헌에 있는 축열물질 중 낮은 녹는점과 높은 고온안정성을 지니는 혼합물(NaKZn-Chloride)을 선정하여 열 물성을 조사하였다. 실험 결과 기존 문헌의 고온안정온도인 850℃보다 훨씬 낮은 450℃ 부근에서 분해가 시작되었기 때문에 기존 문헌과 다른 결과가 나온 이유를 물질에 흡수된 수분에 의해 물질의 열적 성질이 변화한다고 생각하였다. 따라서 물질의 수분함량에 따라 열 물성의 변화를 Differential Scanning Calorimetry(DSC)와 Thermogravimetric Analysis(TGA)를 사용하여 각각 녹는점과 고온안정성을 평가하였다. 그 결과 흡수된 수분에 의해 물질의 녹는점이 달라졌으며, 고온에서 안정하지 않고 많은 질량 손실을 보였다. 이는 수분에 의해 다양한 반응이 존재하여 새로운 물질을 형성하였기 때문이라고 생각 된다. 따라서 축열물질로의 적합성에 수분의 흡수 여부도 고려되어야 한다. 이에 우리는 직접 고온안정성이 높은 물질을 선정하고 적절한 비율로 혼합하여 낮은 녹는점을 갖는 공융 혼합물을 제조, 적합성을 확인해 보았다. 여러 조합의 공융 혼합물 중에서 일정한 조성의 KCl-Na2CO3-K2CO3-NaOH 물질이 264℃의 낮은 녹는점과 800℃에서 5% 미만의 질량 손실을 보이는 등 높은 고온안정성을 지니는 물질을 확인하였다. The suitability of the molten salt as a heat storage material and the thermal properties were evaluated. A mixture (NaKZn-Chloride) having low melting point and high temperature stability among the heat storage materials in the existing literature was selected and the thermal properties were examined. Experimental results showed that the decomposition started at around 450℃, which is much lower than the high temperature stability of 850℃. Therefore, the thermal properties of the material were thought to change due to the moisture absorbed by the material. The changes of thermal properties according to the moisture absorption of the material were evaluated by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA). As a result, the melting point of the material was changed by absorbed moisture. The material was not stable at the high temperature and showed a large mass loss for both dry and moisture treated samples. DSC results also showed the presence of various reactions by moisture and the formation of new materials. Therefore, the moisture contact should avoided for the use of NaKZn-Chloride as a heat storage material. In this study, we have selected high temperature stable materials and mixed them at appropriate ratio to make a molten mixture with low melting point. Among the various combinations of molten mixtures, a material of constant composition KCl-Na2CO3-K2CO3-NaOH has been identified to have a low melting point of 264℃ and the high temperature stability up to 800℃.

인간 동작 녹화영상 기반 인간형 서비스 로봇의 비언어적 행동 생성법

고대성 科學技術聯合大學院大學校 2019 국내석사

인간형 로봇은 인간과 닮은 형태를 가지고 있어 인간과 직접적으로 대면하는 서비스 분야에서 그 활용 가치가 매우 높다. 인간은 원활한 의사소통을 위해 언어 외에도 다양한 비언어적 행동을 보이므로, 인간형 로봇도 인간과 닮은 비언어적 행동을 서비스 대상에게 보여줄 수 있어야한다. 이를 위해, 인간의 비언어적 동작 데이터의 획득 및 분석을 통해 로봇의 동작을 구성하는 연구들이 지속적으로 진행되고 있다. 인간형 로봇의 비언어적 행동 구현을 위해 적용할 수 있는 방법들 중 하나는, 인간의 비언어적 행동을 그대로 로봇의 행동으로 재구성 하는 것이다. 따라서 본 논문에서는 인간형 로봇의 비언어적 행동을 구현하기 위해, 크게 다음의 네 가지로 이루어진 방법론을 제안한다. 먼저 OpenPose라는 오픈소스 라이브러리를 활용하여 영상에서 인간 관절 좌표 데이터를 추출한다. 둘째, 인간 관절 좌표 데이터를 동작이 구현될 로봇의 기구학에 맞추어 로봇의 관절 좌표 데이터로 변환한다. 셋째, 로봇 몸체의 실제 크기를 기반으로 Recursive least squares estimation을 적용하여 Depth 데이터의 오차에도 강인하도록 로봇의 관절 좌표 값을 추정한다. 마지막으로 추정된 관절 좌표 값으로부터 각 관절 각도를 구하고 이를 로봇에 제어 값으로 송신하여 로봇 동작을 확인한다. 본 논문에서 제안된 방법론은 기존의 연구들에 비해 다음과 같은 장점들이 있다. 특정한 장비나 장소 없이 행위자의 동작이 포함된 영상을 통해 로봇의 비언어적 동작을 생성할 수 있다. 또한, 사전에 이미 녹화된 영상들에서 인간 동작 데이터를 추출할 수 있기 때문에, 추후 다양한 로봇의 비언어적 행동 연구를 위한 인간 동작 데이터 집합 생성에 용이하다. Humanoid robots are worthy of consideration as surrogate employees in a broad range of service field wherein customers or visitors interact with them in face to face. We, human beings, use a variety of non-verbal expressions as well as verbal expressions while communicating with our counterparts; therefore, the life-like humanoid robots must be able to perform natural non-verbal expressions to their counterparts. For this reason, robotic researchers have studied consistently to configure a sequence of robot motion based on the non-verbal behavior of human. One of the applicable methods for the non-verbal behavior of humanoid robots is to reconstruct and adopt non-verbal behavior of humans to generate robot behaviors. Therefore, in this paper, we propose an approach consisting of the following four procedures to implement the nonverbal behavior of humanoid robot. First, human joint coordinate data is extracted from video-recorded human demonstrations by OpenPose. Second, the human joint coordinate data is converted into the robot joint coordinate data in accordance with the kinematics of the robot which will be used as our test bed. Third, by utilizing the actual length of the robot body parts, the robot joint coordinate data can be inferred robustly by recursive least squares estimation against the presence of erroneous depth value in human joint coordinate extracted originally. Finally, each joint angle can be calculated from the inferred joint coordinate data and transmitted to the robot as a control command to validate the generated robot motion. Compared to existing studies, the advantages of the proposed approach can be summarized as follows. Our approach can generate the non-verbal behavior of a humanoid robot based on video-recorded human demonstration without any specific equipments or studios. In addition, since human motion data can be extracted from previously recorded video clips, it is convenient to gather human dataset which will serve as seed data to generate various non-verbal behavior of the robot for further research.