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이 연구에서는 임의의 향수로부터 어떤 방향 화합물이 어떤 비율로 혼합되어 있는지 알아내는 방법에 대해 고찰한다. 냄새 분자는 분자량 300 이하의 화합물로서, 대략 300가지 정도의 종류가 있음이 밝혀져 있다. 실험에서는 방향 화합물 원료를 혼합하여 혼합 용액을 만들고, 자외선-가시광선분광법의 두 방법을 이용하여 혼합물 내 성분 분석을 시도했다. 핵자기공명분광법을 사용하여 정성분석을 진행하고, 자외선-가시광선 분광법을 사용하여 정량분석을 진행하면 혼합물 내 성분 분석이 가능하고, 각 성분의 혼합 농도비도 알아낼 수 있다는 결론을 도출했다. 주제어: 냄새 분자, 방향 화합물, 핵자기공명분광법(NMR), 자외선-가시광선분광법(UV-VIS), 물질 분석
본 연구는 작년에 진행한 “나뭇잎을 활용한 친환경적이고 안전한 항균 물티슈 제작 및 효과 검증” 에 대한 후속 연구이다. 본 연구는 선행연구의 항균력 데이터를 기반으로 백송이란 식물의 이소프 로필 알콜 추출물이 항균력이 왜 뛰어난지 알아보고자 한다. 먼저 건조필름법과 디스크 확산법을 통하여 분석했을 때 백송을 이소프로필 알콜 용매를 이용하고 끓여서 추출한 방법의 항균력이 가장 뛰어났으며, 다른 식물들의 데이터와 함께 통해 본 연구에서 이용한 디스크 확산법을 이용한 분석의 타당성을 검증하였다. 이 후 백송의 항균성에 특정 성분이 영향을 끼쳤을 것으로 예상되어 TLC 와 분광광도계를 활용했을 때 베타 피넨, 사포닌 등 다양한 물질이 함유되어 있었지만 이 물질들로 인해 다른 식물 추출물보다 뛰어난 항균력을 보인다고 하기엔 무리가 있어 보였다. 주제어: 건조 필름, 디스크 확산법, TLC, 분광광도계, 항균성
수면파는 일상생활에서 흔히 관찰할 수 있으며 파형이 물과 공기의 경계로 정확히 분리되는 특성 때문에 관측이 용이하다는 점에서, 고등교육과정 상에서 파동을 설명할 때 범용적으로 사용되어왔 다. 하지만 실제 수면파는 횡파와 종파와는 다르게 매질이 타원의 궤적을 그리고, 분산성을 지녀 전파속도가 주파수에 따라 변해 파형이 변화하는 특성을 지닌다. 본 연구는 수면파가 파동을 대표하는 모델로서 적합한지 알아보기 위해 새로 개발한 변형된 Schlieren method와 DIC Algorithm을 사용하여 수면파의 파형을 알아보며, 이중슬릿, 회절 등 대표적인 파동 실험에서 분산파적 성질이 미치는 영향을 정량적으로 탐구해본다. 더 나아가 분산파적 성질을 줄이기 위한 조건을 탐구하고 파동의 개념을 이해시키기 위한 새로운 모델을 제안한다. 주제어: 수면파, 분산파, 이중슬릿, Schlieren method, DIC Algorithm, 모델
본 연구는 유체 내에서의 용질 확산을 기존의 전기화학적 또는 형광 염료를 통한 방법 외에 위치에 따른 굴절률 변화가 존재하는 물질에서의 빛의 굴절 현상을 통하여 측정하는 것이 실제로 유용한 방법인지 검증하기 위함이다. 이를 위하여 1차원 확산 상황을 구현하여 해당 유체에 선형 레이저를 조사할 수 있는 점광원을 통하여 해당 확산 수조에서의 굴절 현상을 관측하고자 했지만, 확산계수를 그대로 따르는 확산 상황에서는 확산이 지나치게 빠르게 일어나 측정이 어려웠으며, 중력을 통하여 이를 의도적으로 감쇠시켜 야만 관측할 수 있었다. 따라서 해당 방법을 통한 굴절률의 측정은 더욱 정밀한 측정 장비와 수면의 진동 으로 인하여 빛의 굴절을 방해하지 않는 환경 등이 필요할 것으로 보이며, 실제 측정을 위하여 사용하기엔 많은 개선점을 필요로 한다. 주제어: 확산, 확산계수, 굴절, 농도 기울기, 굴절률 변화
자전거는 사람이 굳이 타고 있지 않아도 충분한 초기 속도만 있다면 스스로 균형을 유지하며 주행할 수 있다. 이것이 가능한 이유는 물리적으로 완전히 분석되지 않고 다양한 요인들이 있는 것으로 알려져 있었다. 그러나, 무게 중심의 상대적인 위치 변화가 나머지 요인들을 상쇄하는 영향을 준다는 사실이 연구를 통하여 밝혀졌다. 즉, 무게 중심의 상대적 위치 변화가 자전거의 안정성의 최중요 요소라는 것이다. 이러한 무게중심의 위치 변화 중 방향을 바꾸기 위한 과정이 방향을 바꾸기 전 핸들을 가고자 하는 방향과 반대로 돌리는 counter-steering이다. 이는 우리가 자전거를 탈 때 반드시 익혀야 하는 방식이며 동시에 비직관적이기에 주행에 불편함을 주는 요소이기도 하다. 본 연구에서는 자전거 자체의 안정성을 유지하면서도 counter-steering이 필요하지 않아 주행 시 안정성을 높일 수있으며 주행하기 쉬운 자전거를 설계하였고, 자전거를 제작하여 실험을 통하여 자전거의 성능에 대해 검증하고 특성을 분석하였다. 주제어: 자전거, 무게중심, 안정성, Counter-Steering, 실제 모델 제작
중이의 귓속뼈는 소리를 증폭하여 내이에 전달해 준다. 이때 중이는 소리를 증폭하기 위해 지렛대의 원리를 이용함이 알려져 있다. 한편, 에너지 하베스팅은 일상생활에서 버려지는 에너지를 모아 전기에너지로 변환하는 기술이다. 그중 소리 에너지 하베스팅은 일상이나 공사장, 터널, 공장 등 소리가 발생하는 많은 곳에서 에너지를 수집할 수 있는 에너지 하베스팅 방식이다. 이 연구는 귓속뼈의 소리 증폭 원리를 소리 에너지 하베스팅에 적용하여 소리 에너지 하베스팅의 효율을 높이는 것을 목적으로 한다. 귓속뼈의 원리를 소리 에너지 하베스팅에 적용할 수 있도록 진동판 사이에서 진동을 전달할 수 있는 모델 여러 개를 제작했으며, 발생한 소리를 진동판에 흡수시켜 제작한 모델 여러 개를 사용해 소리를 다른 진동판에 전달하여 진동을 확인하여 귓속뼈의 원리가 소리 에너지 하베스팅의 효율 증진에 성공적으로 사용될 수 있는지 확인했다. 주제어: 소리 에너지 하베스팅, 귓속뼈, 지렛대
Schlieren image은 투명 매체의 흐름을 시각화하는데 사용되며, 이는 온도/압력의 변화 또는 물질의 농도 변화로 인한 굴절률 차이를 음영이나 색으로 표현한다. 이 기술은 열전달, 누출 감지, 경계층 분석, 광학 특성 연구 등에서 활용된다. 굴절률 차이를 더 세밀하게 보기 위한 방법으로 Color Schlieren이 제시되었지만, 색들 사이의 구분이 명확하지 않다. 따라서 현재의 방법은 굴절 률에 대한 해상도가 낮아 정량적 분석이 어렵다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 DMD chip을 이용하여 Schlieren image의 굴절률 해상도를 향상시키려 한다. 주제어: DMD chip, Schlieren image, Fourier spectrum, 굴절률, 해상도
본 연구는 샴푸 등 shear-thinning 거동을 보이는 유체에서 일어나는 현상인 Kaye effect가 유체의 낙하 높이에 따라 어떻게 변화하는지에 대해 다룬다. Kaye effect를 설명하는 모델인 Cross model과, 이모델 외에 Kaye effect에 영향을 미치는 요인인 elasticity와 drop formation을 통해 유체의 낙하 높이에 따른 Kaye effect의 거동을 이론적으로 예측하였다. 실험을 통하여 Kaye effect가 가장 잘 일어나는 유체의 종류를 찾고, 유체의 낙하 높이에 따른 jet의 분출 거리의 분포 및 Kaye effect가 일어나는 평균 시간 간격을 측정하여 유체의 거동을 분석하였고 Kaye effect가 가장 잘 일어나는 최적 낙하 높이에 대해 탐구하였다. 또한 실험 결과를 통해 유체의 낙하 높이에 따른 거동이 Kaye effect에 영향을 줄 것으로 예측한 이론적 요인들에 부합하는지 확인하였다.
본 연구에서는 워터 브릿지 현상에서 생기는 브릿지의 기하학적 특성인 개형을 구하는 것을 목표로 한다. 특정 조건에서 얻어지는 특성이 아닌, 일반적으로 워터 브릿지 현상에서 이용될 수 있는 함수 식을 구한다. 현상에 대한 모델을 수립하고, 이를 바탕으로 이론적으로 가장 안정적인 브릿지의 개형을 구하고, 실험적으로는 브릿지의 개형이 이론에 부합하는지 검증한다. 주제어: 워터브릿지, 고전압, 슬링키 모델, 표면장력, 모델링
이 논문에서는 K개의 다르나 기능적으로 같은 옵션이 있는 일반화된 가위바위보를 m명이 할 때, 1명이 남을 때까지 걸리는 시행 횟수를 분석한다. 먼저 전[1, 2]에 있었던 시행 횟수의 사람 수가 무한으로 갈 때의 점근적 결과를 시행 횟수의 모멘트로 일반화시키고, 전의 증명을 더 간단화하며 더 강력한 결과를 유도해낸다. 매우 복잡하나 오차항을 임의로 줄일 수 있는 점근적 전개 또한 논의한다. 내용의 확장으로, 더 일반적으로 가위바위보와 같이 사람 수가 언제나 줄어드는 마코프 체인에서 사람 수가 고정되어 있을 때, 시행 횟수의 모멘트를 정확하게 계산할 수 있는 알고리즘과, 가위바위보를 할 때 시행 시간을 최적화하기 위해서 사람들을 나누는 방식 또한 다룬다.
정수로 이루어진 다양한 성질의 수열 중 수열의 항들의 합끼리도 서로소가 되게 하는 수열을 생각할 수 있다. 그 항들의 계수를 지정해줌으로써 자연수 ,에 대해 임의의 서로 다른 개의 항의 합과 개의 항의 합이 서로소가 되게 하는 증가하는 양의 정수열의 존재성에 대해 생각해볼 수 있다. 이 연구에서는 ,이 서로소가 되어야 한다는 것을 증명하고 임의의 자연수 ,에 대하여 중국인의 나머지 정리를 사용하여 ,이 서로소일 때 조건을 만족하는 수열의 존재성을 증명하였다. 또 각 경우에 대하여 귀납적인 방법과 코딩을 이용하여 어떻게 수열을 잡아야 하는지 제시하였다. 이를 확장하여 임의의 서로 다른 개의 항의 합과 개의 항의 합의 최대공약수가 의 약수가 되도록 하는 모든 항이 양의 정수인 증가하는 무한수열이 존재할 의 필요충분조건을 구하고 증명하였다. 또 이 수열을 바탕으로 번째 소수의 바운드를 구할 수 있는 방법도 제시하고 분석하였 다. 주제어: 정수열, 서로소, 최대공약수, 소인수, 중국인의 나머지 정리
전 세계적으로 환경오염 문제가 대두됨에 따라 온실가스가 발생하지 않는 지속 가능한 에너지원에 대한 개발과 사용 요구가 증가하고 있다. 현재 상용화되고 있는 태양광이나 풍력과 같은 에너지는 저렴한 비용으로 많은 전력을 생산할 수 있다는 장점이 있지만 에너지의 생산과 저장이 불연속적이 라는 단점도 존재한다. 이에 무한정한 에너지원으로서 물의 전기분해를 통한 에너지의 생산과 저장이 미래 전력을 위한 수단으로 주목받고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 이에 이 연구에서는 지속 가능한 수소 생산을 목표로 물전기분해(수분해)용 산소 발생 반응 촉매로서 IrO 를 합성해보고, 특성 평가를 통해 촉매의 활성 효율을 살펴보고자 하였다. IrO 의 합성은 Adams fusion method를 바탕에 두었으며, XRD, SEM, TEM, BET, FT-IR 등을 이용하여 물리화학적 특성 평가를 진행하였다. 연구 결과, 합성한 IrO 는 대략 2.2 nm 정도의 직경을 가진 원형의 형태였으며, 1.35 m g 의 표면적과 0.0033 cm g 정도의 부피를 가지고 있었다. 한편, Na O, Na O 와 같은 Sodium 산화물이 불순물로서 함께 검출되었다. 따라서 추후 연구에서는 IrO 의 합성 환경을 엄밀 하게 통제하고 반복적인 세척 등을 통해 IrO 의 순도를 높일 필요가 있다. 주제어: 물 전기분해, 수분해, 산소 발생 반응, IrO2, Adams fusion method