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 2019년 중국 우한 지역을 시작으로 전 세계로 확산된 COVID19 (중증급성호흡기증후군)은 기존 코로나바이러스에서 유전적 변이가 많이 일어난 신종 코로나바이러스로 최초의 발생국에서 전세계적으로의 전파가 매우 빠르게 진행되었다. 코로나바이러스 신종 감염병의 대유행으로 전세계는 사회, 경제 및 보건 위생학적으로 심각한 피해가 있었으며, 다수의 사망자와 다수의 중증질환자가 발생하였다. 이에 따라 신종 감염병의 대유행을 예측 할 수 있는 조기 탐지 지표 발굴 및 신종 변이 병원체에 대한 정확한 변이 정보 확인이 필요하다. 이를 위해서 바이러스 원인체의 염기서열 정보에 기초한 진화학적 모델 개발 및 변이 생성에 근거한 진화속도 예측 연구가 필요하다. 본 연구에서는 신종 코로나바이러스 및 기 유행한 전염성 바이러스의 유전자 염기서열 정보 분석을 통하여 분자 유전학적 차이점을 분석하고 염기서열의 변이 분석을 통한 발생지 추적, 확산 경로 탐색 및 진화속도 예측을 위한 기초 자료 제공을 그 목적으로 한다. 그 결과 현재 유행하고 있는 COVID19 및 MERS, SARS 등을 포함하여 13종의 ‘기 유행한 바 있는 전염성 강한 바이러스’들의 전장 유전체 염기서열 정보를 이용하여, 전체 유전자 염기서열 정렬을 통해서 유행성 강한 바이러스가 유전체 염기서열 상에서 보이는 공통점을 밝히고, 해당 염기서열의 구조적 기능적 특징을 분석 하였다.

▪ 주제어: COVID19, 분자유전학적다양성, 분자진화학, 코로나바이러스, 생물정보학 

이 연구는 폐플라스틱으로 인한 환경오염은 줄이고 플라스틱을 이용한 산업을 확대시킬 수 있는 방안으로 기존의 바이오 플라스틱의 문제점을 찾아 보완하는 친환경적인 바이오 플라스틱에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 기존의 플라스틱과 현재 판매되는 플라스틱의 성분을 원소분석기를 통해 분석하여 성분을 확인하였다. 또한 플라스틱을 합성하여 친환경적인 플라스틱으로서의 활용 가능성을 탐구하였다.

▪ 주제어: 바이오 플라스틱, 바이오 베이스 플라스틱, 환경오염, 고분자 합성

 본 논문에서는 일상생활에서 많이 사용되는 탄성 포장재의 유해성에 대해서 알아보고 이를 효과적으로 방지할 수 있는 방안으로 금속 촉매인 제올라이트를 이용할 것이다. 제올라이트는 일반적으로 흡착제로 사용되며 이 역할 뿐만이 아니라 양이온 교환제의 역할도 한다. 제올라이트 중에서도 제올라이트 4A는 구조가 구멍이 뚫린 정사각형의 형태이다. 따라서 우리는 장시간동안 빗물에 노출되어 납 이온이 빠져나오는 탄성 포장재의 단점을 제올라이트를 이용해서 효과적으로 개선할 수 있을 것이라 생각하여 본 연구를 진행하게 되었다.

오선 악보에서 확인할 수 없는 음정에 포함된 진동수 비율에 따른 물리적 특성을 보이기 위한 나선 악보의 연구와 파동을 수학적으로 이해하기 위한 푸리에 변환의 탐구를 담고 있다. 본 논문에서 먼저, 파동에 대한 함수인 푸리에 변환에 대한 이해와 나선 악보를 설명하는 극좌표, 음악적 요소인 화성학과 MATLAB 프로그램을 활용한 나선 악보 시뮬레이션을 설명한다. 오선 악보에 존재하는 시각적인 화음의 부재와 모든 음이 동등하게 표현되지 않는 문제를 해소하기 위한 나선악보를 고안했다. MATLAB에서 극좌표를 기반으로 한 나선악보 시뮬레이션을 프로그래밍 하고 MIDI 파일 형태의 음악을 재생시켰다. 나선악보의 개선점인 극좌표로 부터의 거리를 로그스케일로 만들어 악보를 파악하기 쉽게 하였다. 또한 각도 증가방향을 동경이 증가하는 방향에서 12시 기준 시계방향으로 바꾸었다.

본 연구의 목적은 젤라틴 성분을 이용해서 새로운 전극을 제작하는 것이다. 이에 본 연구에서는 한천에 아연, 구리 파운더, 염화나트륨을 넣어서 젤리 전극을 제작하였으며, 제작된 젤리는 전원공급장치를 이용해서 5볼트의 전류에서 흐르는 전류양을 측정해서 전기가 통하는지 확인하였다. 이 실험을 통해서 금속파운더는 전류가 크게 흐르지 않았지만 전해질은 크게 흘렀기 때문에 앞으로 염다리와 여러모양의 전극을 제작할 때 전해질을 이용할 것이다.

본 연구는 유해물질을 배출하지 않고 태양광만을 이용해서 수소를 생산하는 기술인 미생물 분해 전지(MEC)의 산화전극인 광전극의 효율을 높이기 위한 연구이다. 기존 백금 전극을 TiO2 광전극이 대체하여 값은 써졌지만 효율이 높지 않은 점을 개선하고자 연구를 진행하게 되었다. 연구팀은 전극을 만들 때 필요한 용액들의 농도를 달리해가며 각각의 상황에서 순간적으로 빛을 비추었을 때 발생하는 전류의 밀도를 측정하였다. 이때 순간적으로 높은 전류밀도를 갖는 제작조건과 장기적으로 효율적인 전류밀도를 갖는 제작조건을 모두 찾아내었다. 이는 항상 일정하지 않은 조건에서 사용되는 광전극을 각각의 상황에 적응시켜 사용할 수 있는 기술적 토대를 마련하고, 유해물질을 방출하지 않는 전기화학전지의 효율과 경제적 이점을 개선하는 의의가 있다. 

▪ 주제어: methanogen(메테인 생성균), photoanode, 광전기화학 전지, 이산화탄소 자원화, 광촉매

본 연구는 세포 연구의 도구이자 세포 치료제 제조기술로 조명받는 3D 프린팅 기술의 문제점을 확인하고, 세포독성 등 의료기기 안정성 평가에 대한 이해를 제공하고자 하였다. 3D 구조물 설계와 세포 배양을 포함한 융합적 연구 활동을 진행하였다. 세포 배양에 사용되는 배양기에는 생체 적합성 접촉각을 가진 소재 혹은 생산된 배양기를 후처리하는 기법이 요구된다. 3D 프린팅에 사용되는 플라스틱 재질은 생체 적합성에 적합하지 않으며, 만들어진 배양기에는 적절한 후처리가 필요하다. 후처리 과정에서 생체 적합성 접촉각을 구현하였을 예도 후처리 물질의 안정성이 확보되지 않으면 세포 배양기로 사용할 수 없다.

   생물 오손(bio-fouling)은 젖은 표면에 미생물, 해조류 등이 축적되는 것으로, 선박, 양식업 등 해양 산업 전반에 큰 피해를 준다. bio-fouling을 제거·방지하는 것을 anti-fouling이라고 하는데, 기존 anti-fouling 도료는 해양 생태계에 악영향을 미쳤다. 이에 우리는 폴리페놀의 일종인 카테콜 분자를 함유한 전통 코팅 기술로서 활용가치가 높은 옻 용액을 철판 및 나무판에 나노코팅하는 방법으로 anti-fouling을 시도하였다. 옻 용액의 성분을 분석하기 위하여 ABTS를 통해 항산화능을, HPLC를 통해 카테콜의 일종인 우루시올의 함유량을 확인하고자 하였다. anti-fouling 능력을 검증하기 위하여, 부식 실험, bio-fouling 실험, 접촉각 측정, 방수 능력 측정하였다. 이를 통해 해양 생태계에 해가 없는 anti-fouling 물질 제작 및 적정기술로의 활용을 도모하였다.

▪ 주제어: bio-fouling(생물 오손), anti-fouling, 옻나무 추출물, 카테콜 분자, 나노 코팅

  본 연구는 염용해식각법을 기반으로 초소수성 표면의 마이크로구조를 제어하고, 이를 기반으로 마모에 의한 초소수성 저하를 복원하는 자가복원 특성을 부여하는 것에 관한 연구이다. 초소수성 표면은 빙결방지, 고착방지, 오염방지, 자가세척과 같은 이로운 특성으로 주목을 받아왔다. 그러나 표면의 구조가 오염이나 마모에 취약하여 이를 개선하려는 연구가 진행되고 있다. 염용해식각법은 초소수성 표면을 쉽고 경제적으로 제작할 수 있는 방법이다. 이에 염용해식각법을 기반으로 기판에 주입하는 염의 크기를 변화시켜가며 표면의 초소수성이 어떻게 변화하는지 알아보았다. 또한 염과 PDMS를 혼합하여 코팅하거나 PDMS와 염 층을 적층하는 방식으로 자가복원이 가능한 초소수성 표면을 제작하였다.

▪ 주제어: 초소수성 표면, 염용해식각법, hierarchical 구조, 자가복원

본 연구는 실리카겔을 담체로 하는 고정화 효소를 제작해보고 어떠한 조건에서 가장 좋은 효과를 내는지 확인해봄으로써 보다 공업과정에서 고정화 효소의 효율을 증대시키고자 하였다. 

실험에 사용된 실리카겔의 종류로는 기공의 크기가 0.063mm-0.200mm, 0.036mm-0.061mm, 0.019mm-0.037mm인 실리카겔을 사용하였고, 효소로는 라이페이즈를 사용하였다. 라이페이즈가 실리카겔이라는 담체에 잘 고정되었는지 확인하기 위하여 nitro phenyl 용액을 사용하였고, 이는 라이페이즈와 만나면 노란색을 띄어 라이페이즈가 잘 고정되었는지 확인하는 데에 사용하였다. 또한 이는 UV-Vis를 이용하여 흡광도를 측정하였으며, 이를 통해 어떠한 종류의 실리카겔에서 고정이 잘 이루어지는지 확인하였다. 

UV-Vis를 통한 흡광도 측정 결과, 흡광도는 0.019mm-0.037mm, 0.036mm-0.061mm, 0.063mm-0.200mm 순으로 나타났다. 이는 기공의 크기가 작을수록 담체의 표면적이 늘어나게 되고, 따라서 효소 입자와 담체 사이의 흡착률이 증가한다고 우리는 결론을 내렸다. 이러한 탐구과정과 결론을 통하여 우리는 기공의 크기가 작은 실리카겔을 사용할수록 더욱 큰 흡착률이 나타난다는 최종 결론에 도달할 수 있었다.

▪ 주제어: 효소 고정화, 담체, 실리카겔, 라이페이즈

  리튬 이온 전지의 성능을 개선할 방법을 찾던 중 전해액에 항산화물질을 첨가하는 것이 양극에서 리튬을 리튬 이온으로 잘 바꿔 줄 것이라 생각했다. 하이드록시기 개수를 변인으로 잡아 Quercetin(5개), Catechin(5개), Kaempferol(4개), Daidzein(2개), Naringin(8개)을 선정하였다. 양파, 녹차, 콩에서 각각 Quercetin, Catechin, Daidzein을 추출하여 표준 물질과의 항산화능을 DPPH와 ABTS를 이용하여 비교한다. 양극과 음극 활물질, 도전재, 바인더, NMP를 사용해 슬러리를 만들고 그것을 진공 건조기에서 건조시킨 후 glove box 안에서 test cell을 제작한다. Flat cell 제작 시 전해액에 각각의 표준물질을 첨가하여 EB tester 프로그램을 이용해 용량을 비교한다. 전지 실험 전과 전지 실험 후의 음극의 극판을 SEM을 통해 비교해본다.

  다시마와 감 껍질에서 중금속을 흡착하여 킬레이트를 형성하는 물질인 알긴산과 탄닌을 추출하고 중금속 최적 흡착 조건을 찾아 알긴산나트륨을 이용한 수도꼭지 중금속 필터를 제작하고자 한다. 다시마를 추출하는 실험에서 다시마 1차 추출물 35ml 기준 10g의 침전된 겔을 얻을 수 있었다. 감껍질로 부터 탄닌을 추출하는 과정에서 에탄올 수용액 90ml 첨가 후 24시간 상온 보관한 결과 감 껍질의 황색 물질이 추출되었다. 이후 중금속 표준용액의 농도에 따른 중금속 흡착효능 비교와 알긴산 수용액 농도에 따른 중금속 흡착 효능 비교 실험을 진행하였다. 0.1, 1, 5, 10ppm 중금속 표준용액 20ml 와 2%, 4% 알긴산 수용액 5g을 제조한 후 중금속 표준용액과 알긴산 수용액을 반응시킨 후 시린지 필터로 여과시킨 후 AAS를 이용하여 흡광도를 측정하여 중금속 흡착정도를 비교하였다. 결과, 중금속의 농도가 클 수록 중금속 흡착률이 높았고, 일정 중금속 농도에 대하여 첨가하는 알긴산 수용액의 농도가 클수록 중금속 흡착률이 높았다.

▪ 주제어: 킬레이트, 중금속, 수도꼭지, 필터