연도별 연구과제 140 페이지첫페이지로 이동

전 세계적으로 마스크를 전례 없이 사용하고 있어 공급부족, 환경파괴 등의 문제점이 드러났고 이에 대한 해결의 실마리를 얻어보고자 연구를 진행하였다. 먼저 마스크 속 세균을 순수 분리하여 생화학적 분석 및 염기서열 분석 의뢰를 통해 동정하였고 발견된 세균 중 Micrococcus luteus에 대한 정균효과를 Rhamnolipid, 구리 및 알루미늄, 650nm 파장의 레이저와 TiO₂광촉매, 홍삼 분말을 이용하여 실험을 진행 했는데, Rhamnolipid와 홍삼 분말은 멸균 종이디스크를 이용해 TSA 배지에서 MIC를 측정하였고, 구리 및 알루미늄는 각 조각을 넣은 M.luteus 배양액에 대한 흡광도 측정을 통해 세균밀도를 비교하였다. 또 다른

고안 방법으로 Mn doped TiO₂를 첨가하여 레이저를 조사한 M.luteus 배양액의 흡광도를 비교하였다. 그결과 알루미늄과 구리 및 Rhamnolipid(100mg/ml)용액의 정균 효과를 확인하였다. 또한 구리와 알루미늄, 홍삼을 적용한 정균 방법을 제외한 나머지 방법은 마스크의 미세입자 차단 능력을 저해한다는 것을 확인했다. 이번 연구를 통해 사용한 마스크 속 세균의 종류와 마스크 속 세균인 M.luteus에 대한 정균 방법을 알아보았고 구리와 알루미늄이 마스크의 성능을 떨어뜨리지 않으면서 정균 효과를 가진다는 것을 알 수 있었다.

▪ 주제어: 정균작용 마스크 계면활성제, 레이저, 알루미늄

염색약 속의 유해 성분인 PPD(paraphenylenediamine)를 안정화시키기 위해서 초분자 계열에 속하는 β-Cyclodextrin을 통해 포접하고자 한다. IR과 UV-vis 분광광도계를 이용하여 Cyclodextrin과 PPD의 포접 화합물이 생성됨을 확인하고 포접이 가능한 최대 농도 비율을 찾는다. 그 뒤 실제 시판되는 염색약에 β-Cyclodextrin을 가해 염색약 속 PPD를 포접한 후 그 염색 효과를 색차계와 UV-vis 분광광도계를 이용해 확인하고, SEM을 통해 그 안전성이 향상되었음을 확인하고자 한다. 생산량 대비 이용량이 적은 물질인 리그닌이 중금속을 잘 흡찰할 수 있다는 특징을 이용하여 친환경적인 중금속 흡착제를 고안해보고자 한다. ICP-AES를 이용하여 수용액 내 중금속들을 얼마나 잘 흡착했는지 확인하고, 실제로 이 흡착제를 사용하기 위해 여러 환경에서 잘 흡찰할 수 있는 방법도 탐색해본다.

▪ 주제어: Cyclodextrin, PPD, 포접 화합물, 염색, 리그닌

본 연구에서는 수학적 곡선들을 사용하여 블레이드를 설계한 후 해당 블레이드의 항력, 양력, 양항비를 알아보고, 발전량을 측정함으로써 개선된 효율의 풍력발전기를 제작하고자 한다. 먼저, 지오지브라를 이용해 수학적 곡선을 활용한 날개모양을 구상한 후, 기존의 airfoil과 각 날개의 항력, 양력, 양항비를 솔리드웍스 flow simulation을 통해 비교한다. 다음으로, 해당 날개를 직접 3D 프린터를 이용해 서 출력한 후 날개의 종류에 따른 발전량의 차이를 확인하여 이유를 알아본다. 연구결과 양력은 받음각이 40°~70°에거 가장 컸으며, 양항비의 경우 받음각이 10~15° 사이일 때 가장 크게 나왔다. 날개의 크기를 변화시킨 경우에는 날개가 커질수록, 양력, 항력이 증가하고, 양항비가 비슷했다. 날개의 종류, 항력, 양력, 양항비의 크기 등과 발전량의 상관관계를 알아본 결과 발전량은 날개가 불어오는 바람과 접하는 면적, 이 때 바람에 의해 발생하는 양력에 의해 가장 큰 영향을 받았으며, 받음각이 75°에서 가장 크게 발전량이 나타났다. 수학적 곡선을 활용해 설계한 블레이드 중에서 추적선 곡선을 활용해 만든 곡선이 기존의 에어포일보다 발전량이 크게 나타났으며, 이를 통해 수학적 곡선을 좀더 다양하게 적용하면 다양한 모양의 날개를 구상하고 개선된 날개 모양을 구상할 수 있다는 것을 알았다.

▪ 주제어: 풍력발전기, 수학적 곡선, 효율 개선, 양항비, 발전량

생활 방식 및 식습관의 서구화로 현대인들이 만성적으로 겪고 있는 고지혈증 치료제는 스타틴(Statin) 계열이며, 스타틴 계열 약물의 부작용을 다루고 있는 논문들이 다수 발표되며 위험성이 논란이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 민간에서 고지혈증 및 콜레스테롤 저하 효과가 있다고 알려진 새싹 식물3종 보리(Barley), 귀리(Oat), ABC 혼합물(Apple/Beet/Carrot)의 추출물에 대해 콜레스테롤 저하 효능을 분석하고자 하였다. 본 연구는 3가지 새싹 추출물이 콜레스테롤 신생합성 과정인 Mevalonate pathway에서 속도 조절 효소인 HMG CoA Reductase(HMGR)의 효소 활성에 미치는 억제 효과를 UV/VIS 분광광도계를 이용한 흡광도 측정으로 비교 분석하였다. HMGR 활성에 대한 보리새싹 추출물의 저해 정도는 기존의 고지혈증 치료제인 스타틴 계열의 한 종류인 Pravastatin보다 높게 나타났으며, 귀리 새싹 추출물이나 ABC 새싹 추출물은 Mevalonate pathway에서 HMGR 효소 활성을 억제하지 못하는 것으로 나타났다. 이를 통해 보리 새싹 추출액에 Statin계열 약물의 대체 가능 물질이 있음을 추정할 수 있다. 또한 새싹 추출물의 종류에 따라 HMGR 효소 활성에 대한 저해 효과에 차이가 확인되어 민간에서 설파된 가설에 오류가 있을 가능성을 탐색하였다.

▪ 주제어: Hyperlipidemia, Sprout plant, 3-Hydroxy-3-methylglutaryl Coenzyme A reductase, Statin, Treatment supplements
 

본 연구는 글루텐 불내증을 치료에 사용될 수 있다고 알려진 식충식물의 소화 효소인 네펜테신을 다량 얻을 수 있는 생육조건을 찾기 위해 진행되었다. 교배종인 네펜데스 벤트라타의 네펜테신 함유 여부 및 다량의 네펜테신을 얻을 수 있는 생육조건을 찾는 것을 목적으로 한다.

포충낭 내부에서 곤충이 소화됨을 광학현미경으로 관찰하였고, pH미터, FT-IR, HPLC를 이용해 네펜테신의 존재를 간접적으로나마 확인하고자 하였다. 네펜테신이 시스테인 잔기를 많이 함유 한다는 사실을 근거로하여 시스테인의 함량을 통해 네펜테신의 분비량을 간접적으로 비교했다.

밀웜의 양, 온도를 조작변인으로 하여 키운 네펜데스의 포충낭을 분쇄하여 원심분리한 상등액 을 HPLC로 분석했다. 밀웜을 더 많이 넣어준 포충낭에서, 30℃보다 20℃ 조건에서 네펜테신이 더 많이 분비됨을 확인하였다. 네펜데스의 주 서식지인 아열대 기후 온도인 30℃에서 더 많이 검출될 것이라는 예상과 다른 결과였다.

▪ 주제어: 식충식물, 네펜데스 벤트라타, 네펜테신, 시스테인 잔기, 시스테인 분석

본 연구는 Escherichia coli(E.coli)에 의해 형성되는 바이오필름을 TiO2에 가시광선을 조사함으로써 제거할 수 있음을 보이고 그 최적조건을 구하기 위하여 수행되었다. 스테인리스 스틸을 TSB배지에 투입하여 E.coliO157:H7을 접종 및 배양하여 바이오필름을 형성시킨 후, 조건을 다르게 한 TIO2를 투입하고 일정 시간동안 빛을 조사하고 Crystal violet 염색을 이용하여 제거된 바이오필름의 양을 평가하였다.
그 결과 anatase 결정형의 TiO2를 0.01mg/ml 농도로 투입한 후 오랜 시간 빛을 조사해주는 것이 최적조건으로 나타났다. 향후 더 다양한 재질에서, 특히 인체의 피부 상에서 형성되는 바이오필름에 대한 제거 가능성, 최적조건 등에 대한 연구를 진행할 계획이다.

▪ 주제어 : 바이오필름, 광촉매, 가시광선, TiO2, 최적조건
 

세종시 합강 습지는 도심과 가까이 있으면서 생태계가 잘 보존되어 있는 생태학적 요충

지이다. 최근 도심이 개발됨에 따라 유출되는 중금속, 특히 독성이 강한 중금속인 카드뮴은 습지 생태계에 좋지 않은 영향을 줄 것이라 생각하여, 자연적으로 카드뮴 흡수에 효과적인 식물에 관해 연구하였다. 합강 습지에서 우점하고 있는 버드나무속 4종에 대해 카드 뮴 처리 농도에 따른 생체량 변화와 카드뮴 흡수능을 비교하고자 하였다. 4종의 버드나무 (Salix koriyanagi, Salix matsudana f. tortuosa, Salix alba, Salix rorida)를 카드뮴 농도를 달리한 배양액에서 6주간 수경재배한 후, 카드뮴 흡수능의 차이를 측정하였다. 그 결과 버드나무 생체량과 카드뮴 흡수능 사이의 유의미한 상관관계를 찾을 수 없었으며, 5mg/L 이하 카드뮴 용액에서는 Salix matsudana f. tortuosa의 중금속 흡수능이 가장 높게 측정되 었고, Salix sp.2의 카드뮴 흡수능이 다른 종에 비해 높다는 것을 확인할 수 있었다. 앞으 로 다양한 중금속에 대한 버드나무속 식물의 종별 중금속 흡수능에 대한 보다 정밀한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

바닷물의 염류 중 대부분을 차지하는 염화 나트륨과 염화 마그네슘을 이용해 염류를 녹인 수용액의 축열 효율을 탐구하는 것을 목적으로 하며, 빛(복사)과 열원(전도)에 의한 열의 전달과 염류의 농도에 따른 축열의 효율을 비교하고 바닷물을 축열에 최적화된 수용액 상태로 가공하는 방법을 찾고자 한다.

▪ 주제어: 축열재, 축열, 바닷물, 염류, 용해

MDF는 값이 저렴하고, 가공이 쉽기 때문에 가구, 인테리어 자제 등 여러 분야에 사용된다. 그러나 기존의 MDF를 제작할 때는 요소수지를 접착제로 이용하기 때문에 새집증후군 등을 일으키는 유해성분인 포름알데히드가 방출된다. 이 때문에 장기적으로 MDF에 노출되었을 때 인체에 유해할 수 있다. 따라서 유해물질을 방출하는 접착제 대신 친환경 재료인 젤라틴 또는 한천을 이용하여 친환경 MDF를 만들고 재료의 비율과 건조 기간에 따른 강도를 Materials Bending Accessory 장치를 이용해 측정하여 가장 강도가 강한 샘플을 찾아내어 기존 유해한 MDF를 대체 할 수 있는 친환경 MDF를 제작한다.

본 연구의 목적은 시중에 있는 인조잔디의 물성 및 유해성을 확인하여 녹말과 나일론 등을 이용하여 친환경적인 인조잔디를 만드는 것으로, 총 3종류의 서로 다른 인조잔디를 실험 대상으로 진행했다. 녹말 성분으로 인조잔디의 충전재를 제작했으며, 추가로 나일론과 우레탄을 추가하며 여러 종류의 충전재를 만들었다. 녹말의 성분이 적을수록 충전재가 잘 부스러졌으며, 나일론과 우레탄을 섞은 충전재는 딱딱했다. 충전재가 뿌려져 있지 않은 시중에 있는 충전재에 직접 만든 충전재를 뿌려 탄성 등 여러 물성을 확인했으며, 충전재의 성분별로 탄성력에 뚜렷한 차이가 있지는 않았지만 그래도 나일론과 녹말을 섞은 충전재가 탄성력이 조금 더 좋았다.

▪ 주제어: 인조잔디, 충전재, 녹말, 셀룰로오스

이 연구에서는 벨로드롬에서 물체의 최단시간 운동궤도를 찾는 연구가 이루어졌다. 현재까지는 물리적으로 접근하여 가속도의 방향이 일정한 경우에 성립하는 사이클로이드를 가속도의 방향이 매 순간 바뀌는 원운동에서 적용될지에 대해서는 확인되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 딥러닝을 이용하여벨로드롬에서 구심가속도를 받으며 가속도의 방향이 변하는 물체의 최단시간 운동궤도를 찾도록 설계하였다. 연구 결과 물체가 벨로드롬을 최소시간으로 운동하는 경로는 spherical epicycloid 라는 점을 추론할 수 있었다.

▪ 주제어: velodrome, 경륜 경기, ML Agent, 최단시간, 운동경로

본 연구는 집에서도 쉽게 제작이 가능한 허니랩의 물성 향상을 통해 보다 많은 사람들이 환경 보호에 동참할 수 있도록 하는 데 목표를 둔다. 우리 생활 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 물질인 천과 밀랍, 기름 등을 사용하여 허니랩을 제작하였으며, 그 물성을 분석하고 측정하는 방향으로 연구가 진행되었다.
 일상에서 쉽게 구할 수 있는 밀랍에 기름과 같은 물질들을 첨가하여 허니랩을 제작해 랩 표면의 접촉각이나 사용시 주름이 생기는 정도와 같은 물성에 대해 비교하였다. 그 결과, 콩기름과 참기름을 넣어 제작하면 접촉각의 크기가 증가함을 확인할 수 있었으며 젤라틴을 첨가하여 제작한 랩은 주름이 적게 생기는 것을 관찰할 수 있었다. 만들어진 랩은 표면에 있는 밀랍을 쉽게 녹일 수도 있고, 천을 사용하여 제작되었기 때문에 환경에 미치는 부담을 덜어줄 수 있을 것으로 보인다. 

▪ 주제어: 밀랍, 젤라틴, 허니랩, 방수, 주름의 최소화