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위 연구를 통해 기존의 실리콘 태양전지보다 가격, 안전성, 제조공정 등의 부분에서 우수한 염료감응형 태양전지의 에너지 효율을 극대화할 수 있는 식물성 염료를 찾아보았다. 또한 이를 통해 더 경제적이면서도 효율적인 염료감응형 태양 전지를 고안해내고자 하였다. 먼저, 열과 빛에 대한 반응성이 작은 몇 개의 식물성 염료를 추려내었고, 이를 0.1g/50mL, 0.1g/100mL, 0.1g/1000mL 등 다양한 농도로 UV를 돌려 최대 파장 흡수율이 가장 높은 식물성 염료를 선별하는 과정을 거쳤다. 그 결과 농도가 0.1g/100mL인 그래프에서 레드칼라 염료의 최대 파장 흡수율이 가장 높았고, 염료를 통해 제작한 태양 전지 사이의 효율을 비교한 결과 레드칼라 염료를 통해 제작한 태양 전지의 효율이 가장 높았다. 결과적으로 우리는 레드칼라 염료를 통해 쉽게 구하기 힘든 염료감응형 태양전지의 기존의 염료를 대체할 적절한 식물 염료를 모색할 수 있었다. ▪ 주제어: 식물 염료, 흡수파장, UV-Vis, 염료감응형 태양전지
일반적으로 미지 시료의 농도를 측정하는 방법으로는 분광 광도계로 농도를 정확히 알고 있는 용액의 흡광도를 이용하여 검정곡선을 작성한 뒤 용액의 농도를 조사하는 것이 일반적이다. 그러나 측정이 가능한 농도가 한정되어 있어 새로운 방법으로 미지 용액의 농도를 조사해야 하는 필요성을 느껴 굴절계를 활용하여 용액의 농도를 측정하는 방법을 고안했다. 실험은 농도를 아는 여러 가지 종류의 표준용액을 제작한 뒤 분광 광도계, 굴절계로 실험을 진행한 뒤, 두 데이터를 비교하여 산출된 농도의 신뢰성을 비교하고, 두 값의 관계를 파악하였다. 추가적으로, 산-염기 중화적정에서 당량점을 조사할 때, 기존 의 지시약을 이용하는 방법이 아닌 굴절계를 이용하여 굴절률을 이용한 그래프를 이용하여 당량점을 찾아보았다. ▪ 주제어: 산-염기 중화 적정, 당량점, 굴절률, 흡광도, 농도
본 연구는 단백질(Maltose binding protein)에 아자이드를 포함한 비천연 아미노산을 도입하고 아자이드와 선택적으로 반응하는 conjugation pair인 알카인을 포함한 형광체와 구리(I) 촉매를 이용하여 단백질에 위치 선택적으로 형광체를 도입하는 것을 목표로 한다. 아자이드 함유 아미노산의 유전자 도입은 일반적으로 모든 단백질에 적용될 수 있고 CuAAC 반응은 매우 특이적이기 때문에 이 방법은 단백질의 표지 및 분석에 유용할 것이다. 단백질의 특정 위치에 선택적으로 기능성 분자를 도입하는 것은 화학적, 생화학적, 의약적으로 매우 중요하다. 따라서 본 연구는 이러한 선택적 단백질 변형을 가능하게 함으로써 단백질 신약 개발을 비롯한 다양한 분야에 활용도가 높은 기술의 개발이라는 점에서 연구의 필요성과 중요성이 있다고 할 수 있다. ▪ 주제어: 단백질, 유전코드의 확장, 유전자 재조합 기술, 클릭반응, 아자이드
단결정은 한 고체 덩어리 전체가 동일한 규칙성을 가지고 있는 결정이다. 아주 작은 단결정이 무질서하게 뭉쳐지면 이를 다결정이라 한다. 단결정은 다결정에 비해 물질의 안정성이 크기 때문에 단결 정을 이용하면 반도체나 배터리 등의 효율을 극대화할 수 있다. 이러한 단결정 성장에 영향을 주는 요인을 탐구하면 단결정 성장 과정에 적용하여 에너지 효율성을 높일 수 있다. 현재 단결정의 성장에 대한 실험은 대부분 경험에만 의존하여 진행되고 있는데 단결정 성장에 영향을 주는 요인 탐구는 단결정 연구에 도움을 줄 수 있는 새로운 자료가 될 것이다. 따라서 우리는 실험을 통해 초기 포화 수용액의 온도, 결정성장 시 성장 용액의 냉각 속도, 결정성장 시 비커 바닥에 생긴 결정 제거 여부에 따른 단결정 성장에 대해 탐구하였다. ▪ 주제어: KDP, 단결정, 온도, 투명도, 냉각 속도
식물에서 추출한 리그닌을 활용해 바이오 플라스틱을 만들어, 현재 사용되고 있는 PP, PE 등의 석유 기반 플라스틱으로 제작되는 마스크 필터를 대체할 수 있는 새로운 친환경 필터를 제작하였다. 밤 껍 질 686.6g에서 가수분해와 침전 과정을 거쳐, 리그닌 102.7g을 얻을 수 있었다. 추출한 리그닌과 PVA 를 PVA:리그닌=1:3.5로 혼합한 용액을 부직포에 18.8kV, 거리 10cm로 3시간 동안 전기 방사해, 필터 를 제작하였다. 필터를 주사전자현미경으로 나노 구조를 관찰한 결과, 평균 지름 약 2µm의 나노 섬유 를 얻었다. 필터의 미세먼지 차단 능력과 방수 능력을 테스트한 결과, 물에 대한 내구성이 떨어졌지만 PM 2.5 미세먼지를 98%, PM10 미세먼지를 97% 차단하였다. 이를 통해, 생분해 가능하면서도 성능이 좋은 필터를 제작할 수 있었다. ▪ 주제어: 필터, 리그닌, 밤껍질, 전기방사
본 연구는 수은, 납, 카드뮴 등 제거 방법에 대한 연구가 이미 활발히 진행되는 중금속보다 상대적으로 그 연구 사례가 적은 크로뮴을 제거할 수 있는 하나의 방법을 제시하고, 이를 바탕으로 새로운 크롬 제거제 제작에 필요한 기초 자료를 제공할 목적으로 진행되었다. 쑥은 납 등 중금속에 대한 내성을 가져 생장할 때 주변의 중금속 이온을 흡수하더라도 버텨낼 수 있는 특성을 가지고 있다. 이를 바탕으로 은쑥이 생장하면서 크로뮴을 얼마나 제거하는지 ICP 분석기기를 이용하여 정량적으로 분석하였다. 은쑥을 심은 화분 5개와 흙만 있는 화분 5개에 각각 크롬 수용액을 농도별 급간을 두어 일정량 투여하였다. 9일 간 기다린 후, 화분의 흙에서 0.1M HCl 용액을 이용하여 샘플을 제작하였다. 만들어진 샘플의 농도를 측정하여 실험 전후 농도를 비교하였다. 그러나 투여한 크롬 이온의 양이 적어 쑥이 심긴 화분과 빈 화분이 크롬 농도가 같은 것으로 측정되었고, 식물체가 남아있던 흙은 샘플 채취 과정에서 물을 흡수하여 샘플의 양이 일정하지 않은 등의 원인으로 변인 통제에도 실패했다. 따라서 방법을 바꾸어 재실험을 진행하였다. 두 번째 실험에서는 은쑥을 크로뮴 수용액 속에서 수경재배한 후, 용액의 감소된 농도를 측정하는 방식으로 진행하였다. 또한 보다 객관적인 평가를 위해 같은 쑥 속인 개똥쑥에 대해서도 같은 실험을 하여 둘을 비교하였다. 농도 별로 급간을 두어 쑥을 수경재베한 후 ICP 기기를 이용하여 농도 변화를 분석한 결과, 은쑥과 개똥쑥 모두 Cr6+ 농도가 절반가량 감소하였다. 쑥이 크로뮴 제거에 효과가 있는 것으로 보여진다. 다만 대부분의 개체가 시들었다. 0ppm 수용액에 심은 개체까지 시든 것으로 보아 Cr6+의 영향은 아니다. 쑥이 흡수할 영양분이 적은 탓이라고 보여진다. 따라서 크로뮴 수용액에 배양액을 첨가하여 같은 과정을 다시 반복하였고, 동시에 더 객관적인 결과분석을 위해 비교 범위를 넓혀 은쑥과 같은 국화과인 캐모마일 등에 대해서도 같은 실험을 진행하여 데이터를 비교하였다. 실험 결과 농도 값이 초기 농도별로 적게는 약 15%, 많게는 약 80%까지의 제거율을 보여주었다. 이는 초기 농도가 감소할수록 제거율이 증가하는 경향성을 보인다. 또 은쑥이 캐모마일보다 크로뮴 제거능에서 우세를 보였다. 이를 통해 쑥의 크로뮴 내성을 명확하게 알 수 있었고, 크로뮴 제거제로서 은쑥이 작용할 수 있는 가능성을 제시하였다. ▪ 주제어: 공장폐수, 크로뮴, 은쑥, 생장, 제거
NaBH4를 이용한 수소 생산 과정에서 촉매와 반응물의 반응 속도를 물리적 변화를 두어 조절할 수 있게 되면, 수소 생산 속도 또한 조절할 수 있다고 판단하였다. 이에 따라 pH, 촉매의 양, 온도를 변인으로 두어 수소 생산 속도를 측정하였을 뿐 아니라 알루미늄 호일과 엿을 이용하여 촉매를 감쌈으로써 반응물과의 반응 속도를 조절하였다. 실험 결과 NaOH 농도가 높을수록, 촉매의 양이 많을수록, 온도가 높을수록 반응이 빨리 일어남이 관찰되었다. 또한 호일의 두께가 두꺼운 경우, 엿을 이용한 경우에 수소 생산 속도가 더 느리게 일어남이 관찰되었다. 아울러, 말테이스 효소를 활용하면 엿을 활용한 실험에서도 수소 생산 속도가 조절할 수 있음이 관찰되었다. ▪ 주제어: 수소, NaBH4, 알루미늄, 루테늄 촉매
본 연구에서는 Au 나노입자의 광학적 특성을 기반으로 나노큐브 입자를 합성하고, 흡광도 측정 및 TEM을 통해 합성한 입자를 관찰하였다. 이를 페이퍼칩 센서에 활용하기 위해 나노입자와 칩에 바이오리셉터를 도입하였다. 개발한 바이오 센서칩을 이용해 폐암 진단용 바이오마커 단백질을 검출하고자 하였으며, 기존의 진단 키트보다 접근성과 정확성을 향상시키고자 했다. 최종적으로 half strip test를 진행해 페이퍼칩에 라인이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. ▪ 주제어: Au nanocube, Biofunctionalization, Strip Test, Lateral Flow Immunoassay
우리나라를 포함한 수많은 나라에서 발수 스프레이 중독 사례가 무수히 보고되고 있다. 방수제에는 불소 공중합체, 몇몇 유기용제, LPG가 첨가되어 있다. 이러한 미세한 화학 성분의 입자가 폐포 깊은 곳까지 침투하게 되면 호흡기 독성을 일으킨다. 한편, 식물의 세포벽에는 큐티클이 존재하는데, 큐티클로 인해 잎에 물방울이 맺히면 흡수되지 않고 굴러떨어지는 현상을 관찰할 수 있다. 이 현상에 착안하여, 큐티클 성분을 이용한 친환경 발수 스프레이 제작을 통해 안전하고 효과적인 친환경 발수 스프레이를 제작하려 한다. 먼저 큐티클을 추출하여 친환경 코팅제를 만든다. 식물의 잎과 꽃잎을 잘게 갈아서 70% 에탄올을 넣어 용액을 만들고 그것을 교반기와 원심분리기를 이용해 상층액과 하층액으로 분리하여 친환경 발수 스프레이를 만든다. 이 코팅제를 표면장력과 모세관 현상, TLC, 수분 측정기를 이용하여 방수 효과를 확인한다. 이를 마스카라, 안경 렌즈, 등산복에 적용하여 실생활에 활용한다. ▪ 주제어: 큐티클 추출물, 친환경, 발수 스프레이
미세플라스틱과 중금속은 깨끗한 식수 공급에 문제를 일으키고 있다. 이에 본 연구에서는 미세플라스틱과 중금속이 흡착한다는 성질과 기존 정수처리장에서 미세플라스틱을 제거하는데 사용하는 응집, 침전 기술을 이용하여 식수 내 중금속 제거를 향상시키고자 한다. ▪ 주제어: 미세플라스틱, 중금속, 흡착, 응집, 제거
유기 염료 분해 시 이용되는 방법인 광촉매의 분말 형태는 사후 처리가 쉽지 않으며 환경오염의 위험성을 가지고 있다. 따라서 여러 광촉매의 고체화, 알지네이트 비드를 제작하여 유기 염료 폐수 필터를 제작하고자 한다. ▪ 주제어: 광촉매, 유기염료, 광분해
최근 굴 패각이 처리되지 못해 해안가에 쌓여있곤 한다. 또한 여름철마다 녹조들이 성장해 생태계에 악영향을 끼친다. 우리는 굴 패각 과다발생 문제를 해결하는 동시에 굴 패각을 이용해 녹조 문제를 해결하고자 한다. 굴 패각을 소성해 산화칼슘을 얻고, 성분을 분석한다. 또한, 산화칼슘을 얻을 수 있는 최적의 소성시간을 찾는다. 인 용액에 산화칼슘을 반응시킨 후 아스코빈산 환원법을 이용해 용액 속 인의 농도를 관찰한다. 그 결과 소성시킨 굴 패각은 인을 제거함을 확인할 수 있었고, 이 결과를 토대로 유해녹조 Anabaena sp.에 실험해 보았다. 대조군은 녹조, 실험군은 녹조에 소성시킨 굴 패각을 첨가하였다. 이후 녹조의 변화를 육안으로 관찰하고, 녹조가 담긴 플라스크 속 인의 농도 변화도 확인해 보았다. ▪ 주제어: 굴 패각, 녹조, 아스코빈산 환원법, 인, 석회석