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이 연구에서는 수면 위 수평면에 나란하게 떠 있는 물방울에 의해 나타나는 수평 무지개를 실험실에서 생성할 수 있는 조건에 대해 알아보았다. 아크릴 렌즈와 크리스탈 렌즈를 이용하여 실험하였을 때, 빛의 굴절보다는 반사 작용이 많아서 수평 무지개 재현이 어려웠다. 이 결과에 따라 물을 매질로 채워 진행하 였을 때 호 형태의 무지개 상을 찾아낼 수 있었다. 사각형과 육각형 모양의 수조에 물을 가득 채우고서 손전등 및 레이저를 이용하여 수평 무지개가 생성되는 각도 조건을 확인해본 결과, 55 ̊의 각도로 빛을 쏘아주었을 때부터 수평 무지개가 생성되는 것을 확인할 수 있었다. 투명한 얼음에 손전등과 레이저 빛을 쏘아주면서 수평 무지개가 생성되는 각도 조건을 확인해본 결과, 약 53 ̊의 각도로 빛을 쏘아주었을 때부터 수평 무지개가 생성되는 것을 확인할 수 있었다. 주제어: 무지개, 수평 무지개, 수평호, 빙정, 굴절, halo
측광(Photometry)은 천체의 물리량을 도출하기 위해 사용하는 유용한 도구 중 하나이다. 전하 결합 소자(Charge-Coupled Device, 이하 CCD) 카메라는 현대 관측 천문학에서 널리 사용되는 기기이다. 하지만 CCD는 교육 목적으로 사용하기에는 고가의 장비이다. 또한, 대부분의 천문 관측 자료는 리눅스 환경에서 실행되는 자료처리 도구인 IRAF를 이용하여 처리한다. 이러한 작업 환경은 고등학교나 아마추어 천문학자 들에게는 친숙하지 않다. 이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 연구에서는 망원경과 디지털 일안 반사식 (Digital Single Lens Reflex, 이하 DSLR 카메라) 카메라로 산개성단을 촬영한 후, 촬영 영상을 파이썬 언어를 이용해 측광하는 프로그램을 개발하고자 한다. 측광은 단순 구경 측광만을 수행하고, 필터는 DSLR의 B, G 채널을 이용한다. 측광에 관련된 모든 과정은 GUI(Graphic User Interface)환경에서 구현되도록 한다. 측광 후 표준화 과정을 거쳐 표준등급을 구해 산개성단 M39의 색-등급도(C-M도)를 완성하였고, 이를 통해 성단까지의 거리와 나이를 결정하였다. 본 연구에서 개발한 프로그램이 널리 보급된다면, 천문 측광 연구에 관심이 많은 학생들에게 천문 자료 분석에 대한 쉽고, 빠른 경험적 토대를 제공할 수 있을 것이다. 주요어: DSLR 카메라, 측광, 산개성단, 파이썬
유산균의 항균효과를 확인하기 위해 유산균은 Lactobacillus plantarum, 항균 효과를 확인하기 위해 억제구 역을 확인할 균 중 그람 음성균으로 P. fluorescens, S. marcescens, E. coli K12, 그람 양성균으로 B. subtilis, B. thuringiensis, M. luteus를 선택하였다. 선택한 해당 균들에 대해 Agar well diffusion method와 Disc diffusion method를 진행하였다. 그 결과 대체로 항생제와 L. plantarum은 그람 음성균 보다 그람 양성균에 대해 더 높은 항균 활성을 보였다. 평균적으로 그람 양성균의 억제 직경의 길이는 2.2cm, 그람 음성균의 억제 직경의 길이는 1.13cm이었다. 그러나 Kanamycin은 그람 양성균보다 그람 음성균에 대한 항균 활성이 더 커짐을 관찰하였다. 주제어: Lactobacillus plantarum, Agar well diffusion method, Disc diffusion method
대청호에서 녹조 현상이심화되어 수질 악화가 진행 중이다. 녹조 현상을 예측하고 방지하기 위해서는 대청호의 굽은 지형, 얕은 수심, 낮은 유속과 같은 특성을 고려해야 한다. 이를 위해 지리적 특성에 의한 영향요인을 분석하고 예측 모델을 구축하는 연구를 진행하였다. 해당 연구에서는 수온, 유속, 영양염류를 조작변인으로 대청호의 우점 조류를 생장시켰고, 흡광도 측정과 조류 관찰을 진행했다. 또한 공시된 데이터를 바당으로 생장에 미치는 영향을 비교하여 랜덤 포레스트를 사용한 예측 모델을 구축하였다. 실제 실험을 통해 영향인자 별 영향 정도를 파악하고, 이에 높은 가중치를 부여하여 예측의 정확도를 높이고자 하였다. 모델의 예측, 분석 결과를 평가하고 기존의 모델과 결과를 비교해 보고자하였다. 주에어: 녹조, 수온, 유속, 영양염류, 예측모델
산형화목 미나릿과에 속하는 당근(Daucus carota)은 풍부한 영양분 덕분에 한국을 비롯한 여러 나라에서 재배되고 있는 전 세계적 작물이다. 당근 재배 시 점무늬낙엽병, 검은잎마름병 등 다양한 피해가 발생할수 있다. 클로렐라(Chlorella fusca)가 다양한 작물에 성장과 생육을 촉진시키고 식물 병원균에 의한 질병을 예방할 수 있음이 알려져 있음을 적용하여, 선행연구 사례가 적은 당근을 이용해 당근에 클로렐라 처리를 통해 Alternata의 감염의 방제 효과를 확인하였다. 당근 모종을 구입하여 포트에 옮겨 심은 후, 클로렐라의 처리 여부와 처리 농도를 달리하여 재배하였다. 실험군과 대조군에 A. alternata의를 각각 접종하여 점무늬 낙엽병의 발병률을 비교한 결과, C. fusca의 농도가 높을수록 A. alternata에 감염된 개체 수 및 잎의 수가 감소하는 경향과 시료당 평균 포자, 균사의 수가 감소하는 경향을 보였다. 또한 현미경을 통해 클로렐라를 살포한 당근에서 바이오필름이 형성되었음을 확인하였고 A. alternata의 방제 효과가 있음을 확인하였다. 본 연구는 당근과 클로렐라 및 병원균의 관계에 대한 기초연구 자료 및 클로렐라를 활용한 당근의 재배 농법 연구의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 주제어: 클로렐라, 당근, 점무늬낙엽병, 생물학적 방제
기술이 발전함에 따라 환경오염 또한 심화되고 있다. 환경오염의 주원인인 중금속이 자연에 존재하게 되면, 생태계에 많은 영향을 미치게 된다. 중금속이 생태에 축적되면, 먹이사슬을 따라 그대로 인간에게 전달되므로, 우리는 이러한 물 속의 중금속을 제거하는 방안을 생각해볼 필요성이 있다. 중금속 제거에 있어서 가장 실용적이고, 비용이 적게 드는 방법은 흡착과 침전 혹은 멤브레인을 이용한 방법이다. 이 연구는 중금속을 제거하는 세 가지 방법 중 침전과 다양한 물질을 이용한 흡착 중 어느 방법이 가장 효율적인 방법인지 알아내는 목적을 가지고 있다. 주제어: 중금속, 제올라이트, 키토산, EDTA, 흡착.
화학 실험 서적의 문제점을 살피고 중화 적정 실험에서 지시약의 농도의 영향으로 pH가 변하여 발생하는 오차를 줄이기 위해 BTB 용액의 최대 흡광 파장 결정과 산 염기 중화 반응에서 BTB 용액의 적정 농도를 연구하였다. pH별 완충 용액에 BTB 지시약을 넣은 후 흡광도를 측정하여 최대 흡광 파장과 등흡광점을 결정하였으며 특정 pH 용액에서 BTB 포화 용액의 농도에 따른 pH 변화를 측정하여 pH 변화를 일으키는 BTB 지시약의 농도를 찾아 적정 농도를 제안하였다. 또한 등흡광점의 파장에서 상대 적인 흡광도를 통해 용액의 pH를 측정하였다. 주제어: pH, BTB, UV/Vis spectrophotometer
본 연구는 중금속 흡착 능력을 가지고 있는 친환경적인 물질을 이용해 중급속 흡착 및 잔여 물질 회수가 가능한 비드 제작을 하는 데 목적을 두었다. 연구 방법으로는 알긴산 나트륨 비드를 기반으로 하여 중금속 흡착 효과가 있는 것으로 알려진 다시마 가루와 활성탄 첨가하여 회수 가능한 친환경 비드를 제작하였다. 자석을 이용한 비드의 회수를 가능하게 하기 위해 철 가루를 사용하였다. 연구 결과, 활성탄의 경우 중금속 흡착 효과 뿐만 아니라 비드의 형태를 잡아주는 기능도 있는 것으로 추측된다. 또한, 다시마 가루가 기존 비드의 중금속 흡착 효과를 대폭 높여줌을 확인할 수 있었다. 향후 키토산을 이용한 추가적인 비드 제작을 진행할 예정이며, 코발트 이온을 제외한 나머지 중금속 이온들에 대해서도 흡광도 분석 실험을 진행할 계획이다. 주제어: 중금속, 흡착, 친환경, 비드, 첨가제
이 연구는 지속가능한 화학(Green Chemistry)을 위한 금 나노입자(AuNP) 합성 방법을 탐구하기 위 한 탐구이다. 이전 AuNP 합성 방법에서 NaBH 와 Citrate acid를 사용하였을 때의 문제점을 해결하기 위해 찻잎의 성분인 폴리페놀을 활용한 생물학적 방법을 이용하였다. HAuCl 와 구연산 삼 나트륨, CTAB를 사용했을 때 AuNP 합성의 최적 조건을 찾은 다음, 순수한 catechin과 찻잎에서 직접 추출한 catechin 성분을 사용하여 분산제와 환원제, 캡핑제의 역할로서의 기능을 SEM, DLS, UV 등의 기기를 사용해 분석하였다. 위 과정으로 생성된 AuNP에 Pt를 코팅했을 경우 AuNP@Pt의 전기적 활성을 더높일 수 있기에 다양한 분야에서 촉매로 활발히 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 주제어: 지속 가능한 화학(Green Chemistry), 금 나노 입자, 환원제, AuNP@Pt, 촉매
나노 구조의 Cu2O는 광촉매의 특성을 지닌 물질로 현재 유기 오염물질 처리, 물 분해, CO2 환원 등여러 분야에서 활용이 논의되고 있다. 그러나 기존의 합성 방법들은 반응 온도, 압력을 최적화해야하고, 최첨단 장비가 필요하거나 여러 반응 단계를 거쳐야 한다는 문제점이 있었다. 이에 본 연구에서는 Zn 금속과 CuSO4수용액을 사용한 간단한 방법으로 나노 플라워 구조의 Cu2O를 합성하는 방법을 제안하고 가시광선을 통해 유기물을 분해하는 광촉매 효과를 보고하고자 한다. 본 연구팀에서는 ZZn과 CuSO4수용액의 반응에서 나노 플라워 형태의 Cu2O가 생성되는 것을 발견하였다. 그러나 다양한 종류의 결정이 함께 생성되어 순수하게 Cu2O만을 분리해낼 수 없었다. 본 연구에서는 CuSO4수용액의 pH 조절, CuSO4 메탄올 용액의 사용, Mg와의 반응 등 다양한 조건을 탐색하여 순수하게 나노 플라워 구조의 Cu2O를 합성하였으며, 가시광선 아래서 메틸렌 블루를 분해하는 광촉매 효과를 확인하였다. 주제어: 광촉매, pH, 나노플라워, Cu2O
바이오 템플렛 기술은 생물의 구조를 주형으로 활용하는 방법이다. 본 연구에서는 2022년 본교 창의재단 연구팀에서 ‘바이오 템플렛 기술을 이용한 생체 모방 나노 금속 골격의 합성’이라는 주제로 수행한 연구에 관심을 가지고 표면의 큐티클층으로 인해 표면적이 넓은 독특한 구조를 가지는 스타티스 꽃잎의 표면에 은과 금을 친환경적인 방법으로 환원시켰다. 이 연구에서 은과 금을 스타티스 꽃잎에 더 효과적으로 환원시키기 위해, 표면 처리 과정을 용액의 농도 및 반응시간을 조절해 최적화하였다. 그리고 고온에서도 쉽게 산화하지 않는 금을 환원시킬 방법을 연구하였으며 SEM과 XRF의 관찰 결과로 은과 금 입자들이 꽃잎 표면에 환원되었음을 확인하였다. 그 후 고온에서 꽃잎을 소성하여 은과 금 박막을 얻을 수 있었다. 주제어: 바이오 템플렛, 환원, 표면적, 박막
본 연구는 콜로이드의 제작 과정 및 검증, 미세입자 제작 및 검증과 흡착성 실험 고안에 대한 내용을 포함하고 있다. 다양한 물질을 시도하여 콜로이드 제작 실험을 통해 콜로이드가 맞는지를 콜로이드의 성질인 틴들 효과, 브라운 운동을 통해 확인하고 콜로이드 용액이 맞는 용액을 분류하였다. 또한 미세먼지의 주성분인 황산염, 질산염, 암모늄염을 미세먼지와 비슷한 비율로 Ball-mill 분쇄기를 이용하여 분쇄하여 미세 입자를 제작한 후도료입도측정기(dls)를 이용한 입도분석을 통해 샘플의 적합성을 판단하였다. 또 이후 흡착에 관한 연구를 구체 적으로 설계하였다. 주제어: 콜로이드, 틴들 현상, 브라운 운동, 흡착성