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석유 에너지를 사용하여 지구 환경이 파괴되어가고, 석유 에너지가 고갈되어가고 있음에 따라 친환경 에너지원이 중요해지고 있다. 그리고 그중 풍력 발전을 통한 에너지 공급도 하나의 방법으 로 떠오르고 있다. 이를 더 효율적으로 활용하기 위해 바다 부표 위에 풍력 발전기를 설치한다는 정보를 알게 되었고, 이를 안정적으로 사용하기 위해서는 바다 위에서 버틸 수 있는 안정적인 부표가 필수적이다. 우리는 이때, 가장 안정적으로 활용할 수 있는 부표를 만들기 위하여 탐구를 진행하게 되었다. 주제어: 부표, 파도, 그림자, 빛
물리적 원리를 바탕으로 효과적으로 장작 패기(회전 운동)를 수행할 수 있는 조건 탐구를 하려는 목표를 가지고 스티로폼의 파이는 정도를 측정하여 충격량을 확인하고 아두이노를 이용하여 조작 변인을 수행한 후 충격량을 측정하여 탐구를 진행함. 주제어: 장작 패기, 회전 운동, 운동량, 충격량, 아두이노
현재 우주에서 관측되는 물리 현상을 설명하기 위해 과학계에서는 중력 외에는 우리와 상호작용 하지 않는 암흑물질이라는 물질을 도입하였다. 그러나 일각에서는 암흑물질이라는 불분명한 개념의 도입에 반대하며, 암흑물질 이론의 재검토가 필요하다는 주장이 있어 둘의 대립이 지속되고 있다. 우리는 암흑물질 확인 연구에 도움이 되도록 중력렌즈 효과와 그로 인해 일어나는 왜곡현 상을 시뮬레이션으로 구현하려 한다. 또한 이를 바탕으로 관측 결과의 왜곡 정도를 알아내어 역으로 관측데이터 값을 변환하여 암흑물질의 양을 계산하고자 한다. 주제어: 암흑물질, 메타버스, 중력렌즈, 시뮬레이션, 일반상대론
본 연구에서는 수성 페인트 - TiO2 혼합 물질이 휘발성 유기화합물을 분해할 수 있는지 확인하 였다. 새집증후군을 유발하는 주요 원인은 건축 자재에서 방출되는 휘발성 유기화합물인 것으로 알려져 있다. 이산화티타늄은 휘발성 유기 화합물을 분해하는 특성을 지녔으며 흰색 페인트의 안료로도 쓰인다. 따라서, 실내에 사용되는 흰색 수성페인트가 휘발성 유기화합물을 분해하여 새집 증후군을 해결할 수 있는지 알아보고, 이산화티타늄을 혼합시켜 가장 분해능이 큰 조건을 알아보았다. 주제어: Photocatalyst(TiO2), VOC, Water-based paint
본 연구에서는 광학 이성질체의 광학적 특징을 살펴보고 간이 편광계를 제작해, 시약을 분류하는 교육용 실험 키트를 제작하였다. 기존의 연구실에서 사용하는 편광계는 일반적으로 사용하기에는 값이 너무 비싸고 전문적인 지식 없이는 쉽게 사용할 수 없다. 따라서 문제점을 극복하고자 편광판과 아크릴을 이용해 교육용 실험 키트를 제작하였다. 본 실험에서는 R-Limonene, S-Limonene, D-Glucose, D-Fructose, D-Sucrose을 이용하여 간이편광계로 광회전도를 측정하는 실험을 진행하였는데 이론적 광회전도와 측정 광회전도의 오차범위가 ±1° 미만으로 나타나 상당히 높은 정확도를 보였다. 특히 선행 연구에서 제작한 간이 편광계에선 수집한 데이터를 엑셀과 미분 프로그램을 사용해 직접 처리하는 다소 복잡한 과정을 본 연구에서는 아두이노를 이용해 프로그램을 작성하여측정부터 결과 도출까지 모두 자동화시켰다. 또한 간이편광계의 도안을 무료로 배포한 다면 3D프린터 등을 사용해 훨씬 높은 접근성을 얻을 수 있다. 향후 광회전도 실험에 많이 사용 되는 다른 시약들을 사용하여 보다 교육적인 키트를 제작하고, 또한 편광계를 사용하기 전 미리 간단하게 결과를 예측할 수 있는 실험 도구로 사용될 수 있다고 기대한다. 후속연구에선 지금보 다 물질의 광회전도를 더 정확하고 일관성 있게 측정할 수 있는 방법을 고안하는 연구가 진행되었으면 한다. 주제어: 광학 이성질체, 간이 편광계, 교육 키트, 아두이노
최근 화학공학 분야에서 광촉매를 주제로 많은 연구가 이루어진다. 본 연구에서는 광촉매의 흡광 을 돕는 보조 분자를 광감작제로 사용하는 실험을 진행하였다. 감작제란 광촉매의 표면에 결정을 이루게 하여 빛 흡수를 돕는 물질을 일컫는다. 시금치 분말과 오디에서 추출한 색소, 헤모글로빈 을 감작제로 사용하여 광촉매를 제작하였으며, 메틸렌 블루 환원 실험을 통해 농도 변화 데이터 를 얻었다. 실험 데이터는 UV-vis 분광광도계를 이용해 감작제를 사용하지 않은 대조군과 비교 및 분석을 실시하였다. 그 결과, 대부분의 광촉매가 420nm 파장대의 빛을 쬐었을 때 최적의 분해 효율을 보였으며, 헤모글로빈을 광감작제로 사용하며 TiO2 다형체를 anatase:rutile = 8:2의 비율로 혼합한 광촉매가 가장 광분해 효율이 높음을 확인할 수 있었다. 주제어: TiO2 광촉매, 광감작, UV-vis 흡광도 분석, 메틸렌 블루
최근 COVID-19 사태로 항균 물질을 이용한 여러 제품들이 실생활에서 많이 사용되지만 생물학 적으로 분해되지 않는 일부 항균 물질은 환경을 오염시킨다. 본 연구에서는 계피 속의 trans-cinnamaldehyde라는 물질을 추출하여 항균 필름을 제조해보기로 하였다. 추출 후, 이 항균 물질이 추출되었는지 검증하기 위하여 HPLC와 IR을 사용하였다. 그 결과, 약 666.93㎍/㎖의 농도를 가지고 있었다. 대장균을 사용한 디스크 확산법을 통해 추출한 t-cinnamaldehyde와 추출용액을 사용한 항균 필름의 항균성을 검증하였다. 추출한 t-cinnamaldehyde의 항균반경은 1.08cm, 추출한 용액을 사용한 항균 필름의 항균반경은 0.21cm였다. 합성한 필름의 내구성을 확인하기 위하여 파열강도를 측정한 결과, 시중에 판매되는 구리필름보다 강함을 확인할 수 있었다. 생태독성 실험의 결과, 필름의 t-cinnamaldehyde 농도는 무해함을 확인할 수 있었다. 주제어: 계피, t-cinnamaldehyde, 항균성, 필름, 인장강도
이 연구에서는 유리를 대체할 투명 목재를 제작하고 그 가능성을 밝혔다. 오동나무 투명 목재는 기존 발사나무 투명 목재보다 높은 광학 투과율과 단열도를 보여 건축자재로 사용하기에 알맞음이 확인되었다. 또한 퀘르세틴을 투명 목재에 혼성화하여 그 자외선 차단 효과를 확인하였다. 아울러, 투명 목재 제작 과정 중 리그닌 제거 과정에서 H2O2와 광촉매인 TiO2를 이용하여 적은 시료로 최대의 리그닌 제거 효과를 확인할 수 있었다. 주제어: 투명 목재, 리그닌 제거, 친환경, 오동나무, 건축 자재
코로나19로 인해 일회용 마스크 사용빈도가 증가하면서 전세계적으로 매달 약 1290억 개의 마스크가 버려지고 있다. 이렇게 무분별하게 버려지는 마스크는 빠르게 분해되지 못해 환경에 큰 피해를 주고 특히 마스크줄은 수많은 육상, 해양 동물들이 삼키거나 몸에 걸려 피해가 발생하고 있다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 자연친화적인 소재를 활용하여 탄성을 가지면서 도 자연에서 생분해가 되기 쉬운 글루텐을 이용하여 마스크줄을 제작하는데 목적을 두고 있다. 글루텐을 글루테닌과 글리아딘으로 분리시킨 뒤 두 물질의 비를 달리해 탄성과 장력을 가지는 물질을 만든 뒤 줄 형태로 제작해 마스크줄로 제작해 각각의 특성을 파악한 뒤 에탄올의 농도를 다르게하여 글라이딘만을 분리하여 줄을 제작해보았고, 60%에탄올로 분리한 글리아딘으로 제작한 마스크줄의 탄성과 장력이 가장 큼을 확인 할 수 있었다. 추가적으로 전분을 이용해 마스크 줄을 제작하고 비교해보았다. 그 결과 전분은 탄성은 부족하지 만 더 장력이 강하고 시간이 지나도 일정한 강도를 유지할 수 있음을 확인했다. 주제어: 글루텐, 글리아딘, 글루테닌, 마스크줄, 생분해
섬유의 직경이 100nm이하인 나노섬유는 일반 섬유에 비하여 흡착능이 높고, 높은 내구성을 갖기에 PVC 필름의 대체제로 이용될 수 있다. 현재 나노섬유를 합성하기 위해서는 고가의 장비가 필요하기에 나노섬유 합성에 직접적인 어려움을 주며 본 연구에서는 이를 극복하기 위해 블렌더 를 이용하여 나노섬유를 합성하여 나노섬유 합성의 접근성을 높이고자 하였다. 본 연구에서는 블렌더를 이용하여 나노섬유를 합성하여 보고, 합성된 나노섬유 다양한 성질을 분석해 보았다. 실험결과 TEMPO산화와 ACETO산화 전처리 과정 이후 기계적 처리를 진행하였을 때 나노섬유가 합성됨을 FT-IR과 SEM을 이용하여 확인할 수 있었으며, 점성 분석 결과 기계적 처리를 오래 진행함에 따라 나노섬유 합성이 더욱 많이 진행됨을 확인하였다. 셀룰로오스 섬유의 경우는 TEMPO산화법이, 키토산의 경우는 ACETO산화법이 효과적이었으며, 이 중 키토산 나노 섬유는 인장강도와 열 내구성 측면으로 보았을 때 충분히 PVC 필름을 대체할 수 있을 것으로 보였다. 주제어: 나노섬유, 블렌더, 셀룰로오스, 키틴, PVC 필름
본 연구에서는 다양한 산업 현장에서 방출되는 벤젠을 흡착하는 셀룰로오스 섬유 필터를 제작하 고, 이에 따른 벤젠 흡착 특성을 분석하였다. NaOH 수용액에 셀룰로오스를 침지하는 과정, 펜톤 반응, 최종 수세/건조 과정을 거쳐 필터를 제작하였다. 흡착 실험 장치를 제작하여 셀룰로오스 섬유 필터의 흡착 실험을 진행하였고. HPLC를 이용하여 벤젠 흡착 성능을 확인하였다. 그 결과, 제작한 필터가 1회의 흡착 한계 횟수를 가지며 셀룰로오스 섬유 필터에 명확한 흡착 한계량이 존재함을 도출할 수 있었다. 주제어: 셀룰로오스, 방향족 화합물, 벤젠, 흡착, 필터
도시화와 산업화로 인해 중금속이 다량 배출되어 인체에 흡수되어 건강을 해치거나, 하천이나 바다뿐만 아니라 자연을 오염시키고 있다. 우리는 특히 산업 현장에서 다량 배출되며 생명체에게 위험한 영향을 끼치는 납에 주목했다. 여러 선행 연구를 탐색하며 젤라틴 겔을 이용한 효과적 납 제거 방법에 대해 고민했다. 젤라틴은 등전점을 전후로 하여 pH에 따라 전기적 성질이 달라진다. 여기에 pH 뿐만 아니라, 이온성 아미노산 및 고분자를 첨가한다면 겔의 전기적 성질을 변화시켜 납 흡착 능력을 높일 수 있을 것이라 기대했다. 또한 젤라틴 겔에 납과 침전을 형성하는 음이온을 첨가하여 화학적 흡착을 추가함으로써 납 흡착 능력의 향상을 꾀했다. 주제어: 중금속, 젤라틴, 제타 퍼텐셜, 흡착, 팽윤도