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생활 폐수 내 인은 방류 후 호수 및 하천의 부영양화, 녹조, 적조 현상을 유발하는 등 수질 오염 및 수자원 재사용 등에 악영향을 끼치고 있다. 이에 따라 환경에 상대적으로 적은 부담을 주며 효율적인 이물질 제거 방식인 전기 응집을 이용한 인 제거 연구를 수행하게 되었다. 전기 응집 장치를 제작한 뒤 전극 종류, 교반 시간, 전압을 달리해 전기 응집 반응을 진행시키고, 자외선 분광법을 이용해 UV-Vis로 흡광도를 통한 인 제거 효율을 측정하였다. Fe, Cu 전극에서 최대 효율이 발생하며, 교반 시간이 길어질수록, 전압이 클수록 제거 효율이 좋다는 것을 알게 되었고, 환경적, 에너지적 측면을 고려하여 적절한 조건에서의 전기 응집을 통해 실생활에서의 효율적인 인 제거가 가능함을 확인할 수 있었다. ▪ 주제어: 형광증백제, 전기 응집, 인산염, 생활 폐수, 자외선 분광법
본 연구는 디젤을 연료로 한 에멀젼 연료에 트랜스 아네톨을 첨가한 우조(Ouzo) 효과를 통해 분산 안정성을 분석하는 것을 목적으로 하며, 분산 안정성 분석기와 FT-IR을 이용하여 최적의 트랜스 아네톨의 농도와 에멀젼 연료 제작을 위한 교반기의 교반기 회전 속도에 관하여 연구하였다. 에멀젼 연료는 NO와 같은 유해가스 배 출을 저감하는 효과가 있음에도 불구하고 연소기관을 손상하는 문제로 주목받지 못하고 있다. 실험결과 부탄올 은 트랜스 아네톨의 용매로써 에탄올보다 안정성이 떨어졌다. 실용화를 위해 교반기 회전 속도, 트랜스 아네톨 의 농도 변화에 따른 분산 안정성을 분석하였다. 트랜스 아네톨을 첨가한 에멀젼 연료의 FT-IR 분석 결과로부 터 얻은 카보닐 지수, 불포화 지수로 분석하였다. 연구결과에 따르면, 불포화 지수와 다르게 카보닐 지수는 농 도에 관계없이 거의 동일하였다. 이를 통해 디젤에 분산 안정제로 첨가한 에탄올과 첨가한 에탄올의 4% 양의 트랜스 아네톨을 첨가한 에멀젼 연료가 가장 안정하다는 결론을 얻었다. ▪ 주제어: 에멀젼 연료, 트랜스 아네톨, Dispersion Stability Analser, FT-IR
영수증을 비롯해 비스페놀A가 위험할 정도로 포함된 유아용품 등을 접촉하는 사람들은 내분비계가 교란되어 삶에 지장이 가기 쉽다. 본 연구는 피부 환경에 따른 비스페놀A의 용해도 측정에 기반을 둔다. 화장품에 의해 형성되는 여러 피부 환경을 증류수에 적절한 비율로 용해해 용액을 제조한다. 이후 각각의 용액에 대해 비스페놀A가 얼마나 용해되는지 용해도를 판단해 비교하고, 어떤 환경에서 가장 비스페놀A의 흡수에 취약한지 알 수 있다. 연구 결과를 통해서 화장품의 어떤 공통적인 성분이 비스페놀A를 잘 용해했고, 올바른 화장품 제조 및 사용에 대한 생각을 한번 더 할 수 있을 것이다. 더불어, 소비자를 위한 가이드라인 제작에 도움을 주는 연구가 될 수 있을 것이다. ▪ 주제어: 화장품, 피부 환경, 비스페놀A, 용해도
에너지 사용량의 증가로 인한 지구 온난화의 가속화가 되고 있다. 이를 해결하기 위하여 화석연료를 사용하지 않고 냉각 효과를 낼 수 있는 복사냉각 코팅 소재를 찾기 위하여 탐구를 시작하였다. 앞선 연구를 바탕으로, PDMS와 Glass Bubble을 이용하여 복사냉각 코팅 소재를 제작하였으며, 복사냉각 코팅 소재의 보편화에 초점을 두어 PDMS의 두께 및 도포 물질에 따른 효율을 측정 및 비교하였다. 그 결과 65㎛ Glass Bubble이 알루미늄에 얇게 도포되었을 때 가장 큰 효율을 나타내었다. 또한 실리콘에 도포를 하였을 경우 20㎛가 가장 낮은 온도를 유지되었고, 알루미늄에 도포를 하였을 경우 결과에 경향성이 없음을 확인하였다. 이와 같은 결과를 자동차, 건물 등에 활용한다면 화석 연료의 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 지구 온난화도 막을 수 있을 것이라 예상된다. ▪ 주제어: Glass Bubble, 복사냉각 코팅 소재, 지구온난화
최근 그래핀은 항균, 항박테리아 성질에 대한 광대한 연구가 진행되고 있는 나노 신소재이다. 본 연구에서는 산화 그래핀의 섬유 코팅을 통해 그래핀의 항균성을 검증했다. Hummer’s Method를 통해 산화 그래핀을 제작하고 황색포도상구균, 뉴트리언트와 한천배지, 중화용액을 사용하여 항균성 검증 실험을 진행하였으며 생균수 측정을 위해 분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정하는 과정을 수행하였다. 연구 결과 그래핀이 함유된 코팅재가 그래핀이 함유되지 않은 코팅재보다 항균성이 뛰어나다는 결과를 얻을 수 있었으며 연구 과정에서 항균 효과가 그래핀에 의한 것인지, Hummer’s Method에서 첨가한 여러 물질에 의한 것인지에 대한 사실 여부를 확인하기 위해 대조 실험을 진행하였다. ▪ 주제어: 그래핀, 섬유, 신소재, 항균성, 항바이러스, GO(Graphene Oxide), Hummer’s Method
식품을 튀기는 과정에서 Maillard 반응이 일어나 독특한 맛과 향을 나타내게 된다. 식품에 포함된 아 스파라긴 등의 아미노산과 당류가 Maillard 반응을 일으키면 아크릴아마이드가 발생할 수 있는데, 여러 선행 연구에서 아크릴아마이드가 암을 유발하며 감자튀김이 아크릴아마이드를 함유하고 있다는 것이 보 고되었다. 이에 따라 튀김 요리에서 감자를 대체할 만한 작물이 요구된다. 따라서 작물별로 아크릴아마이 드의 생성 정도를 비교하고, 아크릴아마이드 생성을 최소화할 수 있는 온도, 시간 조건을 알아보기 위하 여 본 연구를 수행한다. 돼지감자, 고구마 등의 후보 작물을 여러 조건에서 튀긴 후, 갈변의 정도를 Maillard 반응의 정성적인 척도로서 비교한다. 그 후 시료에서 아크릴아마이드를 추출하여 GC/MS를 이용 하여 아크릴아마이드 생성 정도를 정량적으로 비교한다. ▪ 주제어: Maillard 반응, 아크릴아마이드, 이종 작물, 환원당
멘토스-콜라 작용에서 표면구조가 주요 원인임을 보이고 다양한 고체들과 콜라와의 작용에서 표면 구조가 영향을 미치는 것을 확인하고자 연구를 진행하였다. 첫 번째 실험은 닫힌계에서 콜라에 일반 멘 토스와 으깬 멘토스, 아라비아고무를 추가한 멘토스를 투입한 후 시간에 따른 이산화탄소 농도를 측정 하여 멘토스 표면 구조의 촉매 효과를 보였다. 그 결과 멘토스-콜라 작용의 주요 원인이 멘토스의 표면 구조라는 점과 아라비아고무의 영향은 거의 없다는 점을 밝혔다. 두 번째 실험은 콜라에 멘토스 이외 고체들을 대상으로 유사한 실험을 진행하였고, 고체 표면을 SEM을 활용하여 분석하였다. 그 결과 표면 구조가 복잡할수록 이산화탄소의 농도가 높게 측정되었고, nucleation site가 늘어 효과적인 표면촉매 역할을 함을 밝혔다. ▪ 주제어: 고체 표면, 반응속도, 촉매작용, 기체와 고체 표면 사이 반응
이 연구에서는 염료 감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cell)의 염료를 혼합시켜 태양전지의 효율 비교를 집중적으로 하였다. 평소 환경에 관해 관심을 가져 태양전지의 효율을 높이는 염료부문에서 여러 파장대의 염료를 섞어서 도포한다면 태양전지의 광 흡수량이 늘어서 성능이 좋아질 것이라는 생각을 하여 이 실험을 하게 되었다. 실험과정에서 각각 다른 파장대를 잘 흡수하는 염료들을 준비하여 0.1M 용액을 만든 뒤 혼합하여 각각 흡광도를 재보았다. 그리고 직접 염료를 도포한 태양전지를 제작하고 생산되는 전압과 전류의 양을 측정하여 수치화하였다. 결론적으로 우리의 실험은 흡수하는 파장대가 넓어질수록 태양전지의 성능도 좋아질 것이라고 예상하였지만 결과는 오히려 성능이 떨어지는 사실을 알게 되었다. 이에 관한 우리의 결론은 염료들이 도포될 때 혼합된 염료는 서로의 도포를 오히려 방해하는 효과가 생겨서 오히려 광 흡수량이 떨어지는 결과가 나왔다고 예상한다. ▪ 주제어: 염료 감응형 태양전지, 합성염료, TiO2, UV-vis, 전류, 천연염료
합성된 물질이 순수한 염화벤잘코늄인지 확인하기 위해 염화벤잘코늄에 존재하는 벤젠 고리의 유무 확인 실험으로 얇은막 크로마토그래피(TLC) 결과를 자외선 하에서 관찰하고, 적외선 분광 분석(FT-IR)을 통해 합성 물질의 peak를 관찰해서 염화벤잘코늄이 합성되었음을 다시 입증하였다. 합성한 염화벤잘코늄의 소독능 확인을 위해 Paper Disk Method 실험 결과를 표와 그래프로 분석 정리하였다. 대장균과 황색포도상구균을 이용한 실험결과 염화벤잘코늄이 기성 소독제보다 소독능을 크고 같은 염화벤잘코늄이라도 C12 염화벤잘코늄이 C14 염화벤잘코늄보다 더 큰 소독능력을 가짐을 확인할 수 있었다. ▪ 주제어: 손 소독제, 염화벤잘코늄, FT-IR, 소독능, Paper Disk Method
무전해 니켈 도금은 다양한 산업 분야 전해 도금을 대체하며 활용되고 있다. 그러나, 반응의 효율이 떨어 지고 가격이 비싸며 통제해야 하는 변인이 많다는 단점이 존재한다. 본 연구에서는 무전해 니켈 도금에서의 착 화제, pH, 환원제의 3가지 변수를 고려하여 최적의 조건을 찾아내었다. pH의 경우 전해 도금을 이용해 pH4~11 범위 중 pH9가 효율적임을 알아내었고, 무전해 도금에서 실행한 선행 연구와 일치함을 확인했다. 착화제의 경우 NH3, C6H5O7 (시트르산), TEA, EDTA 4가지를 무전해도금을 통해 실험한 후 ICP를 이용해 도금양을 분석한 결과 NH3와 TEA를 혼합한 구성이 대조군에 비해 2배 이상 효율적임을 확인하였다. 이후 팔라듐 표면 처리 과 정에서 비싼 염화 주석을 대체할 수 있는 저렴한 환원제로 NaH2PO2, C2H2O4을 실험하여 이들이 비슷하거나 더 나은 효과를 가짐을 확인하였다. 가격적인 측면에서 보았을 때 염화 주석을 위의 환원제로 대체하는 것이 더 욱 효율적임을 제시하였다. 결론적으로, pH9에서 황산 암모늄과 TEA를 혼합한 착화제와 NaH2PO2 환원제를 사용하는 것이 효율이 높고 비용도 낮다. 이를 통해 무전해 니켈 도금이 더욱 넓은 산업 분야에서 활용될 수 있 을 것이다. 주제어: 무전해 니켈 도금, 착화제, 표면처리, 환원제
간접 광물 탄산화란 폐시멘트 등의 원료로부터 Ca2+ 이온을 추출하고 이를 CO2와 반응시켜 탄산염 광물을 생성하는 기술이다. 따라서 Ca2+ 추출에 효과적인 용매를 결정하여 광물 탄산화의 효율을 증대시키는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구에서는 여러 가지 농도의 NH4Cl, NH4CH3CO2, HCl, CH3COOH 용액을 용매로 선정하여 시멘트의 주성분인 CaSiO3로부터 Ca2+ 이온을 용출 하는 실험을 진행하였다. 얻은 용출액을 ICP로 분석하여 각 용액 속의 Ca2+ 농도를 비교하였다. 그 결과 산 용매를 사용한 용출액이 암모늄염 용매를 사용한 용출액보다 Ca2+ 의 농도가 더 높음을 확인하였다. 용매의 양이온이 같다면 아세트산 이온을 가진 용매가 Ca2+를 더 효과적으로 추출하였다. 따라서 4가지 용매 중 원료로부터 Ca2+를 추출하기에 가장 적합한 용매는 아세트산이라 판단 하였으며, Ca2+ 농도가 가장 높게 나타난 1.0M 아세트산을 Ca2+ 용출에 가장 효과적인 용매로 선정하였다. 이 결과는 간접 광물 탄산화를 진행할 때 적절한 용매를 선정하는데 활용될 수 있을 것이다. 주제어: 광물 탄산화, 이산화탄소, 시멘트, 용매, Ca2+
계면활성제는 하수 처리 후에도 제거가 되지 않아 환경오염에 큰 영향을 주고 있다. 이에 본 연구에 서는 폐수가 하천으로 방류되기 전 폐수에서 계면활성제를 흡착한 후 분해하여 제거하는 시스템을 마 련하고자 하였다. 또한 부가적인 환경오염 요소를 줄이기 위해 계면활성제의 흡착에 가장 효과적인 천 연 흡착제를 찾아 시스템을 구현하고자 하였다. 다양한 천연 흡착제 후보 물질들의 표면 분석 결과 달 걀 껍데기의 표면 구조가 활성탄과 가장 유사하였다. 교반 실험을 진행한 결과 달걀 껍데기의 흡착능 이 다른 천연 물질들에 비해 뛰어나다는 것을 확인하였다. 시스템 구현 단계에서 흡착탑을 만들어 비 교한 결과 교반 실험에 비해 흡착탑에서의 달걀 껍데기의 흡착능이 더욱 뛰어났다. 그리고 흡착 속도 분석 과정에서 달걀 껍데기의 흡착 속도가 활성탄에 비해 빨랐다. 이에 흡착탑 형태의 계면활성제 흡 착 시스템에 달걀 껍데기를 사용하는 것이 가장 적절하다는 결론을 얻을 수 있었다. 이어서 흡착한 계 면활성제를 친환경적으로 처리하기 위해 TiO2 광촉매 산화반응을 거쳤고 계면활성제가 분해됨을 확인 하였다. 따라서 본 연구에서는 천연 흡착제를 이용한 계면활성제의 흡착 및 분해 시스템 개발 가능성 을 확인하였다. 주제어: 계면활성제, 분해, 흡착, 천연 흡착제, 광촉매 산화반응