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지구 온난화를 유발하는 온실가스에는 이산화탄소, , 등이 있다. 이 중에서 이산화탄소는 CCUS 기술을 통해서 처리, 저장, 활용이 가능하다. 하지만, 와 의 경우 저감 기술은 존재하나 이산화탄소처럼 활용하는 기술은 존재하지 않는다. 따라서, 본 연구는 앞서 말한 두 기체가 물에 녹아 산성이 된다는 것을 이용해서 금속-기체 전지를 구성해 산화 전극의 종류 및 전해질의 농도에 따라 효율을 비교해보고 와 의 에너지 저장물로써 활용 가능성을 확인해보고자 하였다. 연구 결과 전지를 구성했을 때 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있었고, 환원 전극에서 수소 기체가 발생하였다. 이를 통해 와 를 에너지원으로 사용할 수 있다는 것을 확인하였다. ▪ 주제어: 금속-기체 전지, 수소, 온실가스, CCUS 기술, 에너지 저장물
현재 가장 많이 이용되고 있는 방염제들이 많은 장점들을 가지고 있으나, 환경에 유해하고 경제성이 떨어지는 등의 문제점을 가지고 있다. 문제점 개선을 위해 천연 재료를 활용한 친환경적 방염제를 개발할 필요가 있다. 항산화 물질과 시중 방염제 메커니즘 사이의 유사성을 보았을 때, 항산화능과 방염 성능 사이에 상당한 상관관계가 있을 것으로 예상하였다. 항산화 물질로 사과, 무순, 시금치, 양배추, 콩나물을 선택하여 항산화능을 측정하고 방염성능시험을 진행하여 결과를 비교한 결과 라디칼에 전자나 수소 원자를 제공하여 안정화시키는 라디칼 소거능이 높은 시료가 대체적으로 높은 방염 성능을 보인다는 결론을 내게 되었다. ▪ 주제어: 항산화 물질, 방염제, 활성 라디칼
이번 연구에서는 다시마로부터 추출한 진액을 이용하여 기존의 종이 빨대를 강화할 수 있는 방수성 코팅을 만들었고, 추후 다시마 진액을 이용한 코팅에 추가할 기능성 물질을 추출했다. 만들어진 코팅의 방수성은 물의 흡수 시간과 물방울의 접촉각을 이용하여 측정하였고, 코팅 횟수에 따른 성능을 확인하였다. 그 결과 횟수가 증가할수록 물을 흡수하는 시간이 크게 증가하였고, 물방울의 접촉각도 증가함을 확인할 수 있었다. 또한 SEM을 이용하여 코팅의 표면을 관찰하여 방수성이 생기는 원인인 얇은 섬유 조직을 확인할 수 있었다. 다음 실험에 사용할 MAAs와 진저롤을 추출하는 과정은 사전실험을 통해 추출용매를 각각 증류수와 EtOH로 택했다. 이렇게 만들어진 코팅을 생분해성 필름에 도입할 시 기존보다 장시간 사용할 수 있을 것으로 기대된다. ▪ 주제어: 생분해성 필름, 항균성, 방오성, 방수 필름, 자외선 차단 효과
양자점 태양전지의 예를 통해 알 수 있듯이 양자점은 환경오염 감축 분야에 활용될 여지가 무궁무진하다. 그러나 양자점 제작을 위한 기존의 소재는 중금속 유출로 인해 환경파괴의 주범이 될 여지가 있다. 이에 본 연구 중금속을 포함하지 않는 친환경 탄소 양자점을 합성하고 이를 이용해 태양광 페인트를 제작하여 중금속 없는 친환경 양자점의 활용 가능성을 확인하는 것을 목표로 하였다. 본 연구는 자몽, 레몬, 라임, 오렌지의 4가지 과일 껍질을 사용하였으며, 껍질 분쇄, 황산 처리, 중화 및 건조, 고온 반응, 원심 분리의 공정을 거쳐 양자점을 합성하였다. 또한 합성한 양자점 콜로이드 용액과 TiO2 paste, ITO glass, 아이오딘-아이오딘화칼륨 수용액을 적층하여 태양광 패널을 제작하였다. UV-Vis spectrometer와 fluorescence spectrometer를 이용하여 양자점 용액의 Band gap 및 PL 특성을 파악하였으며, 전압계를 이용하여 태양광 패널의 전기 전도도를 측정하였다. ▪ 주제어: 수용성 양자점, 친환경 양자점, 탄소 양자점, 태양광 패널
플라스틱 사용량이 늘어남에 따라 환경오염을 줄이기 위해 플라스틱을 대체할 알긴산을 이용한 필름 제작을 연구하게 되었다. 알긴산나트륨을 이용해 Alginate gel 막을 제조하여 가장 적절한 필름이 만들 어지는 농도, 제작방법 등과 만든 필름의 수분흡수력, 산에 대한 저항성을 분석하는 연구를 하였다. 알긴산 필름을 제작하는 과정에서 분무기를 활용하고, 미열건조를 통해 건조하는 방법이 가장 잘 되 었다고 판단되었다. 이후 염화칼슘 용액의 농도에 따라 필름을 제작하여 수분흡수도, 물 및 산성 용액 에 대한 저항성을 확인해본 결과 수분흡수도에는 큰 차이가 없었지만 염화칼슘의 농도가 높을수록 물 과 산성 용액에 대한 저항성이 강하다는 사실을 알 수 있었다. 구리, 아연, 칼슘 이온을 알긴산과 반응시켜 만든 필름으로 항균성을 측정한 결과, 구리와 아연 이온 을 이용해 만든 필름은 뛰어난 항균성을 가짐을 확인할 수 있었다. ▪ 주제어: 생분해, 알긴산나트륨, 염화칼슘, 친환경
목조 문화재는 우리나라 문화재 중 상당수를 차지한다. 적절한 코팅제를 이용한 목재 문화재의 보존은 문화재의 수명을 좌우하지만, 환경에 유해한 현대 코팅제로는 한계가 있다. 이에 따라 친환경적이며 효과적인 목재코팅소재를 위한 물질로 flavonoid 중 flavan인 catechin, epigallocatechin (EGC) , epicatechin (EC) 와 옻칠에 사용되는 Urushiol을 각각 포도와 녹차, 생옻에서 추출하였다. ▪ 주제어: 폴리페놀, 문화재 보존, 목재 코팅소재, 추출
위 연구를 통해 기존의 실리콘 태양전지보다 가격, 안전성, 제조공정 등의 부분에서 우수한 염료감응형 태양전지의 에너지 효율을 극대화할 수 있는 식물성 염료를 찾아보았다. 또한 이를 통해 더 경제적이면서도 효율적인 염료감응형 태양 전지를 고안해내고자 하였다. 먼저, 열과 빛에 대한 반응성이 작은 몇 개의 식물성 염료를 추려내었고, 이를 0.1g/50mL, 0.1g/100mL, 0.1g/1000mL 등 다양한 농도로 UV를 돌려 최대 파장 흡수율이 가장 높은 식물성 염료를 선별하는 과정을 거쳤다. 그 결과 농도가 0.1g/100mL인 그래프에서 레드칼라 염료의 최대 파장 흡수율이 가장 높았고, 염료를 통해 제작한 태양 전지 사이의 효율을 비교한 결과 레드칼라 염료를 통해 제작한 태양 전지의 효율이 가장 높았다. 결과적으로 우리는 레드칼라 염료를 통해 쉽게 구하기 힘든 염료감응형 태양전지의 기존의 염료를 대체할 적절한 식물 염료를 모색할 수 있었다. ▪ 주제어: 식물 염료, 흡수파장, UV-Vis, 염료감응형 태양전지
일반적으로 미지 시료의 농도를 측정하는 방법으로는 분광 광도계로 농도를 정확히 알고 있는 용액의 흡광도를 이용하여 검정곡선을 작성한 뒤 용액의 농도를 조사하는 것이 일반적이다. 그러나 측정이 가능한 농도가 한정되어 있어 새로운 방법으로 미지 용액의 농도를 조사해야 하는 필요성을 느껴 굴절계를 활용하여 용액의 농도를 측정하는 방법을 고안했다. 실험은 농도를 아는 여러 가지 종류의 표준용액을 제작한 뒤 분광 광도계, 굴절계로 실험을 진행한 뒤, 두 데이터를 비교하여 산출된 농도의 신뢰성을 비교하고, 두 값의 관계를 파악하였다. 추가적으로, 산-염기 중화적정에서 당량점을 조사할 때, 기존 의 지시약을 이용하는 방법이 아닌 굴절계를 이용하여 굴절률을 이용한 그래프를 이용하여 당량점을 찾아보았다. ▪ 주제어: 산-염기 중화 적정, 당량점, 굴절률, 흡광도, 농도
본 연구는 단백질(Maltose binding protein)에 아자이드를 포함한 비천연 아미노산을 도입하고 아자이드와 선택적으로 반응하는 conjugation pair인 알카인을 포함한 형광체와 구리(I) 촉매를 이용하여 단백질에 위치 선택적으로 형광체를 도입하는 것을 목표로 한다. 아자이드 함유 아미노산의 유전자 도입은 일반적으로 모든 단백질에 적용될 수 있고 CuAAC 반응은 매우 특이적이기 때문에 이 방법은 단백질의 표지 및 분석에 유용할 것이다. 단백질의 특정 위치에 선택적으로 기능성 분자를 도입하는 것은 화학적, 생화학적, 의약적으로 매우 중요하다. 따라서 본 연구는 이러한 선택적 단백질 변형을 가능하게 함으로써 단백질 신약 개발을 비롯한 다양한 분야에 활용도가 높은 기술의 개발이라는 점에서 연구의 필요성과 중요성이 있다고 할 수 있다. ▪ 주제어: 단백질, 유전코드의 확장, 유전자 재조합 기술, 클릭반응, 아자이드
단결정은 한 고체 덩어리 전체가 동일한 규칙성을 가지고 있는 결정이다. 아주 작은 단결정이 무질서하게 뭉쳐지면 이를 다결정이라 한다. 단결정은 다결정에 비해 물질의 안정성이 크기 때문에 단결 정을 이용하면 반도체나 배터리 등의 효율을 극대화할 수 있다. 이러한 단결정 성장에 영향을 주는 요인을 탐구하면 단결정 성장 과정에 적용하여 에너지 효율성을 높일 수 있다. 현재 단결정의 성장에 대한 실험은 대부분 경험에만 의존하여 진행되고 있는데 단결정 성장에 영향을 주는 요인 탐구는 단결정 연구에 도움을 줄 수 있는 새로운 자료가 될 것이다. 따라서 우리는 실험을 통해 초기 포화 수용액의 온도, 결정성장 시 성장 용액의 냉각 속도, 결정성장 시 비커 바닥에 생긴 결정 제거 여부에 따른 단결정 성장에 대해 탐구하였다. ▪ 주제어: KDP, 단결정, 온도, 투명도, 냉각 속도
식물에서 추출한 리그닌을 활용해 바이오 플라스틱을 만들어, 현재 사용되고 있는 PP, PE 등의 석유 기반 플라스틱으로 제작되는 마스크 필터를 대체할 수 있는 새로운 친환경 필터를 제작하였다. 밤 껍 질 686.6g에서 가수분해와 침전 과정을 거쳐, 리그닌 102.7g을 얻을 수 있었다. 추출한 리그닌과 PVA 를 PVA:리그닌=1:3.5로 혼합한 용액을 부직포에 18.8kV, 거리 10cm로 3시간 동안 전기 방사해, 필터 를 제작하였다. 필터를 주사전자현미경으로 나노 구조를 관찰한 결과, 평균 지름 약 2µm의 나노 섬유 를 얻었다. 필터의 미세먼지 차단 능력과 방수 능력을 테스트한 결과, 물에 대한 내구성이 떨어졌지만 PM 2.5 미세먼지를 98%, PM10 미세먼지를 97% 차단하였다. 이를 통해, 생분해 가능하면서도 성능이 좋은 필터를 제작할 수 있었다. ▪ 주제어: 필터, 리그닌, 밤껍질, 전기방사
본 연구는 수은, 납, 카드뮴 등 제거 방법에 대한 연구가 이미 활발히 진행되는 중금속보다 상대적으로 그 연구 사례가 적은 크로뮴을 제거할 수 있는 하나의 방법을 제시하고, 이를 바탕으로 새로운 크롬 제거제 제작에 필요한 기초 자료를 제공할 목적으로 진행되었다. 쑥은 납 등 중금속에 대한 내성을 가져 생장할 때 주변의 중금속 이온을 흡수하더라도 버텨낼 수 있는 특성을 가지고 있다. 이를 바탕으로 은쑥이 생장하면서 크로뮴을 얼마나 제거하는지 ICP 분석기기를 이용하여 정량적으로 분석하였다. 은쑥을 심은 화분 5개와 흙만 있는 화분 5개에 각각 크롬 수용액을 농도별 급간을 두어 일정량 투여하였다. 9일 간 기다린 후, 화분의 흙에서 0.1M HCl 용액을 이용하여 샘플을 제작하였다. 만들어진 샘플의 농도를 측정하여 실험 전후 농도를 비교하였다. 그러나 투여한 크롬 이온의 양이 적어 쑥이 심긴 화분과 빈 화분이 크롬 농도가 같은 것으로 측정되었고, 식물체가 남아있던 흙은 샘플 채취 과정에서 물을 흡수하여 샘플의 양이 일정하지 않은 등의 원인으로 변인 통제에도 실패했다. 따라서 방법을 바꾸어 재실험을 진행하였다. 두 번째 실험에서는 은쑥을 크로뮴 수용액 속에서 수경재배한 후, 용액의 감소된 농도를 측정하는 방식으로 진행하였다. 또한 보다 객관적인 평가를 위해 같은 쑥 속인 개똥쑥에 대해서도 같은 실험을 하여 둘을 비교하였다. 농도 별로 급간을 두어 쑥을 수경재베한 후 ICP 기기를 이용하여 농도 변화를 분석한 결과, 은쑥과 개똥쑥 모두 Cr6+ 농도가 절반가량 감소하였다. 쑥이 크로뮴 제거에 효과가 있는 것으로 보여진다. 다만 대부분의 개체가 시들었다. 0ppm 수용액에 심은 개체까지 시든 것으로 보아 Cr6+의 영향은 아니다. 쑥이 흡수할 영양분이 적은 탓이라고 보여진다. 따라서 크로뮴 수용액에 배양액을 첨가하여 같은 과정을 다시 반복하였고, 동시에 더 객관적인 결과분석을 위해 비교 범위를 넓혀 은쑥과 같은 국화과인 캐모마일 등에 대해서도 같은 실험을 진행하여 데이터를 비교하였다. 실험 결과 농도 값이 초기 농도별로 적게는 약 15%, 많게는 약 80%까지의 제거율을 보여주었다. 이는 초기 농도가 감소할수록 제거율이 증가하는 경향성을 보인다. 또 은쑥이 캐모마일보다 크로뮴 제거능에서 우세를 보였다. 이를 통해 쑥의 크로뮴 내성을 명확하게 알 수 있었고, 크로뮴 제거제로서 은쑥이 작용할 수 있는 가능성을 제시하였다. ▪ 주제어: 공장폐수, 크로뮴, 은쑥, 생장, 제거