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본 연구는 세포가 외부 환경의 pH 변화에 노출되었을 때 성장 속도와 생존률이 어떻게 달라지는지를 정량적으로 분석하고, 이를 수학적 모델로 표현하기 위해 수행되었다. HeLa 세포를 다양한 pH 조건에서 배양하여 시간에 따른 세포 수 변화를 측정하였고, 이를 바탕으로 로지스틱(Logistic) 및 곰페르츠(Gompertz) 모델을 적용하여 세포 성장의 수학적 식을 도출하였다. 두 모델의 파라미터를 비교함으로써 pH가 세포 성장률과 포화 개체수에 미치는 영향을 확인하였으며, 세포 환경 변화가 성장 곡선의 형태를 결정짓는 주요 요인임을 입증하였다. 연구는 세포 스트레스 반응을 정량적으로 해석할 수 있는 수학적 기반을 마련하였다는 점에서 의의가 있다. [주제어: Hela cell, Logistic/Gomperts, pH, 세포 개체수 동역학]
본 연구는 폐 NdFeB 자석으로부터 Nd와 Dy를 선택적으로 회수하기 위해 NaOH·H2O2 기반 화학 적 전처리와 DES(Deep Eutectic Solvent) 침출 공정을 평가하였다. 전처리는 금속 산화와 상분리 를 촉진해 Nd 선택적 용출을 가능하게 하는 핵심 단계이다. 전처리 없이 DES만 적용할 경우 Nd와 Fe가 혼재해 Fe가 동시에 용출되고 Nd 침출 효율이 낮아 선택적 회수가 어렵다. 그러나 NaOH와 H2O2 전처리는 각각 DES 내 수소결합 네트워크 교란과 저온 침출 한계로 Nd·Dy 회수에 실패하였 다. 결과적으로 전처리와 용매 간 화학적 상호작용이 침출 효율을 결정하는 핵심 요인임을 확인했 으며, 향후 저자극 산화제 사용과 잔류물 제거 전략을 통한 친환경적 회수 공정 설계의 기초를 제 공한다. [ 주제어: DES, 희토류 금속, 금속 산화, 공정 단순화] I.
본 연구는 산업 흄 내 금속 입자의 효과적인 제거를 목적으로 한다. 이를 위해 흄의 주요 성분 확 인 후 흡착 능력과 환경적, 경제적 기준을 고려하여 h-BN, 알긴산, 활성탄(AC)을 흡착 물질로 선정 하였다. 흡착 기기는 밀폐성 및 필터 고정 구조를 확보하도록 모델링 및 3D 프린팅으로 제작한다. 흡착 물질은 한천을 결합제로 분사 코팅형과 섬유 가공형 필터 두 가지로 제작하였으며, 섬유 가공 형이 물리적 안정성 및 가공성에서 우수함을 확인한다. 특히 h-BN 기반 필터는 금속 입자 흡착에 높은 효율이 기대된다. 본 성과는 조선 산업 현장의 공기질 개선과 작업자 건강 보호, 생산성 증진 및 환경 규제 준수에 기여하여 산업 전반의 발전을 촉진한다. 주제어: 용접, 흄, 흡착, 필터 I.
본 연구는 담배모자이크바이러스(TMV)의 조기 진단을 위해 InP/ZnS 기반 양자점을 활용한 형광면역크로마토그래피(LFA) 키트를 제작한 것이다. 기존 금 나노입자(AuNP) 기반 LFA는 민감도와 정량성이 낮아 초기 감염 탐지에 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해 MPA로 양자점 표면을 개질하고 EDC/NHS 화학결합을 통해 TMV 특이 항체와 안정적으로 결합시켰다. 제작된 항체-양자점 복합체를 LFA 스트립에 적용하고, Test line과 Control line에서 630nm 형광 신호를 확인하였다. 또한 UV LED와 아두이노 기반 센서를 이용한 형광 리더기를 제작하여 항원 농도에 따른 형광 강도를 준정량적으로 분석하였고, 농도 증가에 비례하는 신호 변화를 관찰하였다. 본 연구는 기존 진단법보다 민간도와 신뢰성을 개선한 현장형 식물 바이러스 진단 기술로 활용 가능성을 보여준다. [주제어: 양자점, TMA, 형광 LFA, 항체-양자점 복합체, 바이러스 진단]
최근 장기간 콘택트렌즈 착용으로 인한 안구건조증을 호소하는 사례가 증가하고 있으며, 이는 기존 렌즈 소재의 한정된 습윤성 조절 방법에서 비롯된 문제로 볼 수 있다. 이에 따라, 양친매성 분자 구조를 활용해 높은 습윤성을 지닌 새로운 렌즈 소재 개발의 필요성을 느꼈다. 따라서 본 연구에서는 양친매성 분자의 미셀 구조를 활용하여 장기간 수분 유지가 가능한 콘택트 렌즈 소재를 개발하고자 한다. 마찰력 측정 실험, 접촉각 측정 실험, 함수율 측정 실험을 통해 폴록 사머의 종류에 따른 착용 성능, 수분 보유력, 수분 증발량 등을 비교하여 고기능성 렌즈 소재의 설 계 기반을 마련하고자 한다. 주제어: 양친매성 미셀 구조, 습윤성, 고분자, 반데르발스 힘, 극성-비극성 상호작용
본 연구는 일상생활에서 버려지는 홍게 껍질과 달걀 껍데기를 활용하여 미세플라스틱 제거용 친 환경 흡착제를 개발하고자 하였다. 홍게 껍질에서 추출한 키토산과 달걀 껍데기 유래 탄산칼슘은 각각 전기적 상호작용과 다공성 물리흡착 메커니즘을 통해 미세플라스틱을 효과적으로 포집할 수 있는 잠재력이 있다. 연구팀은 키토산·탄산칼슘 복합체의 미세플라스틱 제거 효율을 검증하기 위해 폴리에틸렌(PE) 미세플라스틱 혼합액을 제조하고 다양한 조성비의 흡착제를 투입하여 교반- 여과 실험을 수행하였다. 그 후 FT-IR을 이용한 정성 분석도 이루어졌다. 본 연구는 미세플라스 틱 문제 해결을 위해 경제적이고 접근성 높은 친환경 기술을 제시하는 기초 연구로서 의의가 있 으며, 정확도 높은 분석 장비가 보급되고 정확한 실험 메뉴얼이 정립된다면 실생활에 쓰일 수 있 는 방법으로 떠오를 수 있을 것이다.
본 연구는 녹조 증식의 주요 요인을 규명하고, 실시간 감시와 자동 제거제 주입을 결합한 대응 체 계를 제시하였다. 실험실 수조에서 pH, 수온, 영양염류 조건을 조절해 측정한 결과 pH 7~8과 고온 에, 질소와 인을 함께 공급할 때 녹조의 생장이 활발했다. 이를 바탕으로 pH·탁도·온도 센서와 웹 캠을 연동한 감시 프로그램을 구축하고, 표준화한 값으로 위험 지표를 산출해 기준 초과 시 알림을 발생시키도록 하였다. 친환경 저감 물질(탄닌, 키토산, 제올라이트, 헤스페리딘)을 동일 조건에서 비 교한 결과 탄닌의 흡광도·탁도 저감 효과가 가장 안정적이었다. 수조 가장자리에 설치하는 소형 주 입 장치와 노즐·혼합 지그를 제작해 감시 시스템과 연동했으며, 상향·하향 기준과 시간당 최대 투입 량을 설정해 과다 주입을 방지하였다. 기준 초과 시 자동 주입으로 지표가 단시간에 정상 범위로 복귀함을 확인하였다. 본 체계는 조기 경보와 즉각 대응을 하나로 묶은 통합적 모델로서, 친환경 물 질 적용과 모듈형 구성으로 확장성이 높다. 주제어: 녹조 발생 모니터링, 자동화 주입 시스템, 실시간 수질 분석, 친환경 녹조 제거제, 탄닌 기 반 응집
본 연구는 곰팡이를 이용한 음식물 쓰레기 분해 가능성을 탐구하는 것을 목적으로 한다. 곰팡이 는 다양한 효소를 생성하여 지방, 녹말 등 유기물을 분해할 수 있는 생촉매로 주목받고 있다. 본 연구에서는 여러 곰팡이를 배양하고, 이들의 추출액을 이용해 지방 및 녹말 분해 실험과 음식물 쓰 레기 분해 실험을 수행하였다. 그 결과 택배 상자에서 채집한 ‘미지의 곰팡이’에서 분해 반응이 관 찰되어 촉매적 특성이 확인되었다. 그러나 음식물 쓰레기 전체의 질량 감소는 미미하여 실제 분해 효과는 제한적이었다. 이를 개선하기 위해 곰팡이 양의 증가, 반응 시간의 연장 등 추가 실험이 필 요함을 확인하였다.
전자기파에 의한 건강, 통신 문제 우려 상승과 플라스틱 쓰레기 발생량이 증가하고 있는 추세이므로 폐플라스틱 폴리머를 이용한 전자기파 차폐재를 개발한다면 환경문제와 건강문제, 통신장애 문제 해결 가능하다. 가장 차폐성능이 우수한 차폐제 탐색을 위해 세가지 실험을 설계하였다. 플라스틱 종류(PLA, PETG), 혼합 필러 종류(흑연, 철), 필러 함량에 따른 차폐율을 실험에 맞는 시편을 제작하여 차폐율을 계산하였다. 실험에 따르면 PLA가 PETG보다 차폐율이 더 높았고 흑연필러가 철 필러보다 높았다. 흑연은 함량이 증가할수록 차폐율이 상승세를 보였지만 철은 3wt%가 되는 순간 더 이상 증가하지 않았다. 이 세가지 실험을 통해 (PLA+흑연) 차폐제가 가장 우수한 차폐제라고 결론을 내렸다. 주제어: 전자기파 차폐, 폴리머 복합소재
본 연구는 일반적으로 트리 구조에 기반한 종이접기 설계 방식에서 벗어나, 비트리 구조를 기반으로 한 종이접기의 설계 가능성에 대해 탐구하는 것을 목표로 하였다. 이를 위해 종이접기의 기초적인 이론인 마에카와 정리 등 기존의 종이접기가 가지는 여러 성질을 검토하고, 전개도의 crease pattern, 둘레에서의 성질을 분석하였다. 사전 탐구 과정에서 마에카와 정리가 모든 조건에서는 확실히 성립하지만, 전개도의 둘레와 같은 구조로 확장하였을 경우에는 특정 경우를 고려해야만 확장될 수 있음을 확인하였다. 이러한 이해를 기반으로 본 연구는 비트리 구조 종이접기의 설계 원리를 이해 및 체계화하고 , 기존의 트리 기반과는 다른 수학적 모델을 모색하고자 하였다. 연구 결과는 종이접기 이론을 확장하는 의미뿐 아니라, 비트리 구조 설계가 요구되는 공학적 응용 분야에서도 활용 가능성을 지닌다.
본 연구에서는 여름철에 사용되는 그늘막의 효율을 높일 수 있는 천의 표면 구조를 분석하고, 천 의 특성에 따른 빛 반사량을 실험하였으며, 이로부터 그늘막에 사용될 가장 효과적인 천의 특성 및 구조를 규명하고자 하였다. 재질과 두께, 코팅 여부 및 코팅 종류를 달리한 천을 조작 변인으로 설 정하고, 시뮬레이션과 실험을 통해 빛의 반사량을 측정하였다. 연구 결과, 천의 두께가 두껍거나 코 팅하면 빛 반사량이 감소하였다. 또한, 천의 미세 표면 구조에서 가장 복잡한 구조를 보인 D1에서 가장 큰 반사도를 보였으며, 천의 종류에 따른 온도 변화 모델링 결과 최대 온도 변화 차이는 10분 간 약 6°C 정도로 크게 나타났다. 이러한 결과를 활용하여 그늘막을 제작한다면 보다 경제적이고 효율적인 그늘막을 제작하여 여름철 폭염에 취약한 사람들에게 도움이 될 수 있을 것이다. 주제어: 폭염, 그늘막, 사하라 은개미 털 구조, 천의 표면 구조 I.
본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 RC 회로 기반 다중지수함수 (Multi-Exponential) 모델을 도입하고, 이를 실험적으로 구현하여 회로의 시너지적 동작을 정량적으 로 분석하였다. 자체 제작한 회로를 통해 열전 소자와 압전 소자의 동시 동작 시 전압 감쇠 특성을 관찰하였으며, 회로 내 커패시터 용량 조절과 다이오드 배열의 최적화가 출력 안정성과 지속시간을 향상시키는 주요 요인임을 확인하였다. 이를 통해 기존 병렬·직렬 구조 연구의 한계를 넘어, 실제 환경에서 효율적인 열–진동 복합 에너지 회수 시스템 설계 가능성을 제시하였다. [ 주제어: 에너지 하베스팅, 열전 효과, 압전 효과, 시너지 효과] I.