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식물 세포벽의 주성분인 리그닌(lignin)은 목재의 30~40%를 차지하는 중심 구성 요소이다. 리그닌은 펄프를 만들거나, 종이를 생산하는 과정에서 폐기물로 다량이 발생하고 있다. 최근 들어 바이오 플라스틱 등에 리그닌을 활용하려는 시도가 있지만, 여전히 많은 양의 리그닌이 버려지는 것이 실정이다. 이 연구는 기존에 리그닌을 추출하는 재료인 목재 대신, 버려지는 솔잎에서 리그닌의 추출 가능성과 그 활용 방안에 대한 호기심으로 진행됐다. 솔잎 성분 분석 결과 솔잎의 전체 구성 물질 중 리그닌 함량이 일반적으로 리그닌을 추출하는 리기다소나무의 리그닌 함량인 25.6%보다 높은 28.4%임을 알 수 있었다. 또한, Organoslov 공정을 변형하여 솔잎에서의 리그닌 추출 가능성을 입증하였고, 촉매 사용 시 리그닌의 회수율이 증가함을 알 수 있었다. 또한, 추출한 리그닌을 유기산과 혼합시켜 친환경 접착제를 만들어 보았고, 그 성능이 기본의 목재 강력접착제와 비슷하기에 미래의 친환경 접착제로써 리그닌의 역할 또한 알아보았다. ▪ 주제어: Organosolv 공정, 솔잎, 리그닌, 접착제, 친환경, 성분 분석
시중의 점도계들은 매우 높은 가격으로 인하여 학생과 같은 일반인이 사용하기 어렵다. 또한 회전식 점도계, 낙구식 점도계 등 유체 안에 물체를 넣어 조작을 가하는 방식의 점도계들은 유체의 온도가 변해 별도의 장비로 이를 보정해야 한다. 따라서 온도에 영향을 주지 않는 새로운 방식의 점도계를 만들기 위해 이 연구를 진행했다. 회전체의 양 끝에 카메라와 용기를 설치하고 글리세롤 수용액의 농도를 20% 간격으로 변화시키며 유체를 회전시켰으며 회전 시작부터 최저점 도달까지 액면의 변화 속도와 용액의 점도 사이의 관계를 확인할 수 있었다. 유체를 일정한 각속도로 회전시켰을 때 액면의 변화 속도는 유체의 점도에 대한 로그함수의 꼴로 나타났다. 이를 역으로 적용하면 회전시킨 유체의 액면 분석을 통해 유체의 점도를 파악할 수 있으며 이를 바탕으로 새로운 방식의 점도계를 만들 수 있을 것이다. ▪ 주제어: 점도, 유체, 회전 용기, 기울기, 액면
일반적인 모형 글라이더는 처음 날릴 때 외에는 비행 상태를 조절하지 못하고 바닥에 떨어질 때까지 지켜볼 수밖에 없었다. 무선 조정이 가능한 RC 글라이더는 가격적 부담이 크기 때문에 이를 대체할 수 있는 얇은 울트라 폼으로 저렴하게 만들 수 있는 비행 조절이 가능한 모형 글라이더의 비행 특성 연구가 필요하다고 생각하였다. 따라서 본 연구를 통해 조절판의 각도에 따른 받음각과 풍속을 측정하여 데이터를 얻고 그 데이터를 토대로 임의의 조절판의 각도에서 글라이더의 고도를 예측하고자 하였다. 이에 조절판의 각도에 따른 바람의 풍속과 받음각을 측정하여 경향성을 분석해 예측 가능한 관계식을 도출하고, 이를 통해 특정 고도에 이르기 위한 조절판의 각도를 계산하여 조절할 수 있음을 확인하였다. ▪ 주제어: 모형 글라이더, 비행, 조종판
액체에 똑같은 교란을 발생시킬 때 형성된 파형이 다른 이유 중 하나가 점성이라고 생각한다. 그 이유는 액체의 응집력에 따라 복원력이 달라지고 이에 따라 파장이 달라질 것이라 생각했기 때문이다. 따라서 물과 글리세롤을 사용하여 소형 수면파 실험 기기를 통해 파형을 분석했고, 점성계수에 따라 파장이 감소하는 경향을 확인할 수 있다.
기존의 비행장치는 프로펠러를 이용하여 물체를 띄웠다. 하지만 비펠드 브라운 효과를 이용하여 프로펠러의 회전없이 고전압으로만 물체를 띄울 수 있다. 비펠드 브라운 효과 발현을 위해 공기를 이온화시키는 고전압이 필요하여 실생활에는 이용하기 어렵다. 그래서 비펠드 브라운 효과의 효율성 증대를 위한 실험을 하게 되었다. 비펠드 브라운 효과의 발현 정도에 영향을 줄 것이라고 생각되는 조건을 변화시켜 실험을 진행하였고 고전압을 연결시키는 두 전극이 가까울수록 비펠드 브라운 효과가 잘 일어남을 알 수 있었다. 또한 코로나 방전과 비펠드 브라운 효과가 관련있음을 알 수 있었고 우주공간에서 비행물체에 적용할 수 있으리라는 기대를 할 수 있었다. ▪ 주제어: 비펠드 브라운 효과, 이온풍, 코로나 방전, 고전압, 효율성
물수제비 운동에서 수면과의 첫 번째 튕김이 물수제비 운동 전체에 영향을 줄 것이라 예상하였다. 그래서 첫 번째 튕김에 대한 변인들과, 물수제비 운동의 잘 되는 정도에 대한 척도인 ‘물수제비 factor’, 그리고 총 튕김횟수 사이 관계를 분석하는 것을 주제로 하였다. 물수제비 돌을 틀로 일정하게 제작한 후, 인근 하천이라는 강에서 돌을 직접 던지며 이를 카메라로 녹화했다. 영상을 트래커(tracker) 로 분석하고, 데이터를 엑셀로 정리한 후, 이를 머신러닝으로 분석하여 결과를 도출했다. 머신러닝 결과, 종속변인인 물수제비 factor와 튕김횟수는 대체로 비슷한 경향성을 가지며, 이에 영향을 주는 요인은 다음과 같은 특징을 가진다. 속도는 클수록 대체로 종속변인도 증가하고, 입사각은 큰 경향성이 없으며, 되튐각은 특정 극대가 존재한다. ▪ 주제어: 물수제비, 머신러닝, 튕김, 되튐각, 물수제비 팩터(factor)
현재 친환경 사회에서는 여러 신재생 에너지가 주목받고 있다. 본 연구는 그 중 하나인 풍력발전에서 와류를 이용하여 발전하는 와류진동발전의 문제점인 낮은 발전 효율을 높이는 발전기 구조를 찾는 것을 목표로 한다. 먼저, 선행 개발된 발전기를 소형으로 구현하여 구조물을 지나며 발생하는 와류 현상을 관찰하였다. 이후 기존 구조의 발전기와 본 연구에서 변형한 구조의 발전기를 비슷한 규모로 제작하여 그 발전량을 비교하였다. 결과적으로 변형된 구조에서 기전력이 더 크게 유도되었다. 본 연구를 통해 점차 성장하고 있는 에너지 하베스팅 시장에 탄력을 불어넣을 것으로 기대된다. ▪ 주제어: 와류, 전자기 유도, 수직형 풍력 발전기, 진동, 효율
현재 주목받고 있는 무채혈 혈당 측정기술은 아직 상용화되지 못한 기술로 우리는 이를 DSLR 카메라와 레이저를 이용해 접근성이 높은 농도 측정 실험을 설계하는 것이 목적이었다. 먼저 스펙트로미터와 ND 필터를 이용하여 DSLR 감지값과 이론적 광량 사이의 관계를 함수식으로 구해 빛의 세기 보정 식을 구했다. 암실 속에서 레이저를 용액이 담긴 큐벳에 맞춰 DSLR로 빛의 산란을 측정했다. 앞서 구한 빛의 세기 보정 식을 이용해 농도에 따른 산란 데이터를 얻어 빛의 산란 정도를 가장 경향성이 높게 분석하는 방법을 탐구했다. 최종적으로 광량 분포 표준편차를 이용해 농도를 분석하는 방법을 선택해 농도 측정 그래프와 함수식을 구했다. 처음에 크로뮴산 납으로 농도 측정을 시도했지만 엉김 현상이라는 문제를 발견해 실험 방법을 개선했고 아이오딘화 은으로 재실험했다. 최종적으로 포도당의 농도 측정을 시도하여 최종결과를 얻을 수 있었다. ▪ 주제어: 산란, DSLR, 빛의 세기, 소형화, 무채혈 혈당 측정기술
본 연구는 여러 가지 표면에 대한 액적의 충돌 중 원뿔의 첨점에서의 액적의 충돌 거동에 대해 이를 이용하여 새로운 액적의 미립화 방법에 대하여 고찰했다. 이에 따른 충돌 시 액적의 쪼개지는 수를 변화시키는 요인이 원뿔의 입체각, 액적의 충돌 속도가 있다. 이를 구하기 위해 액적이 첨점에 충돌할 때 토러스 구조를 유지하는 최대 깊이를 최대 깊이라 명명하였다. 입체각이 좁을수록, 낙하 속도가 특정 속도일수록 최대 충돌 깊이가 더 깊다. 이 최대 충돌 깊이는 미립화가 일어나는 깊이인 미립화 깊이와 비슷한 경향성을 가지며 이 미립화 깊이에 따라 미립화 개수가 달라진다. 대체적으로 입체각이 좁을수록, 낙하 속도가 특정 속도일수록 미립화가 잘 일어난다. ▪ 주제어: 첨점, 액적, 미립화, 토러스 구조
본 연구는 물을 냉각하고 얼리는 과정상에서 일어나는 여러 현상들(물 주변의 공기층에서 갑자기 온도가 뛰는 현상, 공기층의 온도가 일정한 현상 등)을 설명하기 위하여 냉동실의 공기를 일정한 온도를 갖는 비커 내부의 공기층과 비커 외부의 공기층으로 나누어 설명해보고자 하였다. 이를 통해 액체의 응고에 있어 액체와 주변 대기와의 상호작용에 대하여 더 자세히 알게 되는 계기가 될 수 있을 것이다. ▪ 주제어: 물의 냉각 곡선, 공기층, 응고, 열의 전도
유체의 비저항 값은 단순히 유체로 이루어진 저항을 구할 때만 필요한 것이 아니라 유체의 농도같은 유체에 대한 정보를 포함한다. 따라서 비저항(전기전도도)를 측정하는 센서는 많은 역할을 할 수 있지만, 이 센서들은 구하기에는 많은 비용이 들어간다. 이는 교육 목적으로 이 센서를 사용하기에는 무리를 만드는 것으로 생각되어 수조에서 전기장과 전유밀도의 값을 실험적으로 구하고, 이 둘의 관계를 통해 비저항을 구하는 방식으로 비저항을 측정할 수 있는 방식을 개발해보았다. 이는 기존의 것과 비교하여 저렴한 비용을 가지고 구현해낼 수 있는 장점을 확인하였다. 또한, 이 측정방식에서는 수조에서 어떤 위치에서 비저항을 측정하느냐에 따라 측정되는 비저항 값이 다르게 되므로 이에 대해서도 탐구해보았다. ▪ 주제어: 유체의 비저항, 전기전도도, 오차값, 전류, 전해질
일반적으로 건물에 난 창문은 태양광이 굴절이 일어나지 않아 창문 주변만 밝은 것을 볼 수 있다. 본 연구에서는 이를 보완하고자 창문에 부착하여 실내에 들어오는 태양광의 분포를 조절하여 균일하게 만들어주는 렌즈의 곡면을 수식적으로 알아내었다. 이를 바탕으로 직접 폼보드로 실내 구조를 만들고 수식적으로 찾은 렌즈를 제작하여 조도 센서를 이용해 실내 채광량 분포가 변화하고 극대화되었음을 검증하였다. 다음으로 렌즈를 통해 보았을 때, 굴곡이 없는 프레넬 렌즈를 적용하고 시선이 주로 가는 위치는 일반 유리로 하고 창문의 상단과 하단에 배치하여 조망권을 보장할 수 있다. ▪ 주제어: 태양광, 프레넬 렌즈, 창문, 자연 채광량 분포 조절, 극대화