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트라이메틸아민(TMA)은 생선 비린내의 원인이 되는 유해 물질이다. 이 연구에서는 TMA를 제거하기 위한 흡착제의 효율을 조사하였다. 흡착제로 활성탄과 제올라이트를 사용하였고, 흡착량을 UV-Vis 분광광도계를 사용하여 측정하였다. 결과적으로, 활성탄과 제올라이트의 비율을 1:9와 3:7로했을 때 TMA의 흡착량이 가장 많았다. 이는 활성탄과 제올라이트가 모두 TMA와 잘 흡착되기 때문 으로 생각된다. 본 연구 결과는 TMA를 제거하기 위한 흡착제의 선택에 도움이 될 것으로 기대된다. 주제어: 트라이메틸아민, 제올라이트, 활성탄, 흡착, UV-Vis 분광광도계
카페인 과다 복용으로 인하여 불면증을 겪는 학생에게 도움이 되는 카페인 제거 방법을 연구했다. 세간에 부작용 완화에 도움이 된다고 알려진 십자화과 채소의 즙을 카페인과 혼합했지만 카페인 제거에는 도움이 되지 않았다. 산화아연 나노입자 수용액을 이용해 카페인을 분해한 결과 반응 전에 비해 약 9% 감소 효과를 보였다. 2종의 박테리아 Pseudomonas pseudoalcaligenes와 Pseudomonas alcaligenes 를 배양한 배지에서 카페인의 분해 효과를 확인해 보았을 때 alcaligenes가 초기에 비해 약 10%의 카페인 감소 효과를 보였다. 주제어: 카페인, UV-Vis Spectrum, 십자화과 채소, 산화 아연 나노입자, Pseudomonas alcaligenes
본 연구에서는 열섬현상의 주요 원인인 콘크리트에서 방출하는 열을 줄이기 위해 온도저감효과가 나타나도록 하는 것을 목표로 하였다.기존의 콘크리트처럼 모래나 자갈을 골재로 사용하지 않고 다공성 물질을 넣어 제작한 콘크리트에서 표면의 온도저감효과를 확인하고자 했다. 모래와 제올라이 트의 비율을 다르게 한 잔골재를 사용하여 콘크리트를 제작하였다. 콘크리트의 온도저감효과를 알아보기 위해 온도 측정 실험, 내구도를 알아보기 위한 인장강도 측정 실험을 하였다. 그 결과, 콘크 리트에서 유의미한 온도저감효과를 얻지는 못했지만 그 이유를 분석하고 향후 실험을 할 때 어떻게 하면 좋을지 해결방안을 제시하였다. 인장강도는 실제로 건축 현장에서 사용할 수 있을 정도라는 것을 알 수 있었다. 주제어: 콘크리트, 건축재료, 다공성 물질, 친환경
일상에서 흔히 사용되는 염화칼슘이 및 염화나트륨과 같은 염화물 제설제는 금속을 부식시키고 식물의 발아와 생장에 악영향을 주는 단점을 갖고 있다. 다공성 구조체를 이용해 이러한 단점들을 보완한 불가사리 유래 제설제로부터 영감을 얻어, 바다 사막화의 원인으로 지목되며 생태계에 악영향을 끼치고 있는 성게를 이용해 제설제를 제작하고자 하였다. 성게 껍데기에는 탄산칼슘으로 이루어진 외골격(골판)이 있다. 이 외골격은 다공성 구조를 가지는 것으로 알려져 있어, 유해성이 큰 염화 이온을 흡착하는 효과가 있을 것으로 예상하였다. 성게 유래 제설제를 제작한 후 금속 강재 부식 실험, 식물 발아 실험을 수행한 결과 유해성 감소를 확인하였으며, 융빙 성능 실험을 통해 제설 효과를 확인하였다. 주제어: 제설제, 친환경 제설제, 다공성 구조체, 성게
생물에게 부정적인 영향을 끼치는 중금속을 친환경적으로 제거하기 위해 난각막(ESM)과 Agarose 를 이용한 생체흡착제를 개발하였다. ESM을 높은 pH에 침지함으로써 중금속 흡착 능력을 부여하 였으며, 중금속과 ESM의 친화도가 Cu>Pb>Zn>Ni 순임을 밝히고, ESM을 변성시킨 시간이 길어질 수록 흡착성능이 증가하는 것을 확인하였다. 회수가 어려운 ESM의 단점을 보완하고자 Agarose를 이용하여 Agarose-ESM 흡착제를 제작하여 용액의 중금속을 약 75% 흡착하였으며, Agarose와 ESM이 서로의 흡착에 영향을 주지 않음을 밝혔다. SEM을 이용하여 pH 13 용액에 오래 침지할수록 난각막 섬유의 평균 굵기가 감소하는 것을 보이고, FT-IR로 단백질 성분이 용액에 용해됨을 확인하였다. 주제어: Egg Shell Membrane, denaturation, Agarose, heavy metal, adsorbent
Nonylphenol은 합성세제 등에 함유된 다양한 형태의 물질로 여러 위험성을 초래한다. 이런 유기물 질을 안전하게 분해하기 위한 방법으로 광촉매, 대표적으로는 TiO2가 대두되고 있다. 이 분해 반응 에서 유기 물질이 산화되어 분해되는 것이므로 산화제를 첨가하여 광촉매의 성능을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 기존에는 사용되지 않았던 산화제 Potassium Dichromate가 광촉매의 Nonylphenol 분해 효율을 얼마나 개선시키는지 다른 산화제와 비교하여 조사했다. 용매로는 ACN을 사용하여 HPLC로 Nonylphenol의 농도를 분석했다. 실험을 통해서 Nonylphenol, 광촉매 TiO2를 따로 섞은 후 자외선을 쬐어 Nonylphenol을 분해시켰을 때보다 둘을 같이 섞었을 때 분해 효과가 강화되는 것을 확인했다. 산화제의 종류에 따라서 분해 속도가 차이가 나는 이유를 반응 경로의 변화와 관련지 어서 분석하였고, 후속 연구의 방향을 제시했다. 주제어: 광촉매, TiO2, Nonylphenol, 산화제, HPLC
본 연구의 목적은 현재 Coffee ring effect가 높은 온도에서 억제되는 메커니즘을 규명하는 것이 다. 현재 높은 온도에서 모세관 현상의 감소로 Coffee ring effect가 억제된다는 이론과 증발속도 증가로 표면 하강 속도가 증가하여 Coffee ring effect가 억제된다는 이론이 제시되고 있으나, 둘중 어느 요인이 더 큰 비중을 차지하는지에 대한 연구는 진행되지 않았다. 본 연구에서는 액체의 접촉각을 조작 변인으로, Coffee ring effect가 억제되는 Cross point에서의 온도를 종속변인으로 실험을 진행하여 Young의 식을 이용해 조작 변인에 따른 종속변인의 변화를 해석하였다. 다른 성분으로 구성된 표면에 물방울을 적하한 결과, 접촉각과 Cross point는 본 연구에서 실험한 접촉각 범위인 15.2~72.3 의 불확도 내에서 유의미하게 큰 접촉각에서 Cross point가 더 높았다. 이 결과와 물방울의 부피는 Coffee ring effect가 나타나는 여부와 무관하다는 선행연구를 고려한 결과, 묽은 용액에서는 부피와 무관하게 증발속도가 더 큰 영향을 미친다는 것을 확인했다. 주제어: Coffee ring effect, 모세관 현상, 표면 하강 속도, 접촉각, Young의 식
실생활 중 물컵을 옮길 때, 컵이 흔들려 물이 넘치는 불편한 일이 있었으며 컵 내부의 유체의 최대 높이 및 기울기가 이를 해석할 수 있는 요소가 될 것이라 생각했다. 따라서 컵이 수평방향 진동 운동할 때 유체가 컵 안에서 이동하는 것을 분석하기 위해 컵이 흔들리는 진동수에 따라 발생하는 수면의 형태를 확인하였다. 물이 담긴 커피컵 용량의 용기가 진동수에 따라 형성하는 수면의 최대 기울기를 측정하고, 이를 고유진동수를 통해 해석하였다. 기울기에 따른 유체의 이동을 편미분방정 식을 이용해 수학적으로 모델링하여 수면의 모양이 원의 일부라는 결과를 도출하였다. 모델링 과정 에서 나타난 진동수에 따른 원의 변화를 물리적으로 설명하였고, 모델링 결과와 실제 상황을 비교 하며 이를 검증하였다. 본 연구는 소규모 용기 내 슬로싱 현상의 이해를 돕고, 유체의 이동을 제어하여 물 넘침을 방지하는 방법을 개발하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 주제어: 수평방향 진동운동, 고유진동수, 수면의 기울기, 슬로싱, 수학적 모델링
히트파이프 속 작동 유체의 특정한 물성에 따라서 성능이 결정되고, 이를 알 수 있다면 성능이 뛰어난 히트파이프를 제작할 수 있다. 본 연구에서는 작동 유체의 비열, 증발 엔탈피에 따라서 히트파 이프의 냉각 성능이 어떻게 변화하는지 보고자 한다. 물-에탄올 액체 혼합물을 넣고 히트파이프에 약간의 가열 후 밀봉하는 방식으로 히트파이프를 제작하였다. 히트파이프의 온도 변화를 통해 열전 도도를 산출해내고, 이를 바탕으로 히트파이프의 성능을 비교한다. 작동 유체의 비열과 증발 엔탈피가 모두 히트파이프의 열전도도에 비례하며, 에탄올의 혼합비가 25%인 용액을 작동 유체로 하는 히트파이프가 가장 높은 열전도도를 가진다. 비열과 열전도도, 그리고 증발 엔탈피와 열전도도 간에 선형 관계가 있음을 보였다. 주제어: 히트파이프, 냉각 성능, 유체, 물성, 열
신재생 에너지 중 하나인 해양 에너지는 무한하고 지속적으로 확보할 수 있다는 특징을 가지지만, 현재 우리나라에서는 상용화되지 않고 있다. 본 연구에서는 해양 발전 중 조력 발전과 파력 발전의 원리를 모두 이용하는 역학적 디자인을 고려한 새로운 형태의 발전기를 제작하고자 하였다. 이를 위해 사면 입체 모형의 곡률을 변화시켜가며 수면 높이 변화에 따른 회전각과 부력, 발생한 에너지 등을 비교해보았고, 최대 전기 효율을 낼 수 있는 조건 혹은 곡률 값을 구해보았다. 파력발전, 조력 발전 실험을 나누어 진행한 후에, 이들을 종합한 상황에서 실험하여 각각의 상황에서 어떤 모양의 곡면일때가 가장 큰 효율을 나타내는지 구하였다. 그 결과, 회전각에 따라 부력에 의한 토크를 적분 하여 파도가 없을 때는 곡률이 15cm 일 때, 파도가 있을 때는 곡률이 20cm 일 때 최대 효율을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, 파도의 영향과 조수간만의 차에 의한 영향의 비율에 따라 최대 효율을 위해 배치해야하는 곡면의 종류도 알 수 있었다. 주제어: 전수압, 부력, 곡률, 평형, 회전각
사이클로콥터는 회전축이 지면과 평행하여 회전축과 평행한 블레이드들로 구성된 추력 발생 장치이 다. 본 연구에서는 블레이드의 형상을 변화시키는 실험에 대한 가설 2개를 설정하였고, 가설을 증명하기 위한 실험을 진행하였다. 실험을 위한 도구를 직접 설계하여 3D 프린터기를 이용해 출력하고 모터의 회전 속도를 증가시키며 각 블레이드에 대해 추력이 어떻게 변화하는지와 블레이드의 형상에 대한 경향성을 파악할 수 있도록 노력하였다. 주제어: 사이클로이드 로터, 블레이드 형상, 받음각, 대칭성, 추력
동적 안식각이란 설탕 입자의 거동을 측정하는 데 사용되는 지표로서, 정적 안식각으로는 파악할수 없는 동적 조건에서의 운동을 나타낸다. 본 연구는 정제당의 충전율, 회전 속도, 입자 크기에 따라 동적 안식각을 측정하고 각 요인이 동적 안식각에 미치는 영향을 확인하였다. 그 결과를 물리적으로 분석하는 과정에서 동적 안식각에 영향을 미치는 영역이 제한적임을 밝혔고 이를 L-zone으로 정의하였다. 또한, 정적 안식각을 마찰력으로 설명하는 기존 방식에서 착안하여 동적 안식각도 마찰력을 통해 설명하고자 가설을 세우고 이를 검증하였다. 이 연구는 설탕 입자의 흐름을 이해하는 데 중요한 변수인 동적 안식각에 대한 이해를 높이고 산업적 생산성 향상에 기여할 수 있다. 주제어: 정제당, 동적 안식각, L-zone, 마찰력