연도별 연구과제 30 페이지첫페이지로 이동

양변기의 구조를 분석하고 소음의 원인을 분석해 소음 저감에 대해 고찰한다.

주제어: 양변기 구조, 소음, 유체의 마찰, 트랩, 물 탱크

슬로싱(sloshing) 현상은 유체가 든 용기 내에서 발생하는 진동 운동으로, 일상적인 활동에서부터 첨단 산업까지 다양한 문제를 유발할 수 있다. 특히 현대 산업에서는 슬로싱이 안전성과 효율성에 큰 영향을 미치며, 이를 효과적으로 저감하는 것은 중요한 과제이다. 본 연구에서는 슬로싱 현상을 저감하기 위해 수조의 벽면 구조를 최적화하는 방법을 제안한다. 벽면의 곡률과 각도를 조정하여 유체의 불안정한 움직임을 최소화하고자 하며, 이를 통해 다양한 산업 분야에서의 안전성 및 효율성을 높이는 것을 목표로 한다. 연구 결과는 슬로싱으로 인한 문제를 해결하고, 안전하고 효율적인 유체 시스템 설계를 가능하게 하는 데 기여할 것이다.

주제어: 슬로싱, 진동, 기울기, 곡률, 최적화

본 연구는 테슬라 밸브의 최적화 및 이를 활용한 인공 심장판막 개발 가능성을 탐구하였다. 기존의 기계적 판막은 혈전 형성 등 부작용이 발생할 수 있기에, 본 연구는 유체 흐름을 제어할 수 있는 테슬라 밸브의 특성을 인공판막에 적용하기 위해 다양한 매개변수(관의 각도, 고리의 단반경, 관의 두께)를 조절하여 실험을 수행하였다. 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션과 3D 프린터를 이용한 물리적 실험을 통해 순방향 및 역방향의 유체 저항을 비교하였고, 가장 효율적인 테슬라 밸브 구조를 찾았다.

주제어: 테슬라 밸브, 인공 판막, 유체 역학, CFD, 유체 운동 분석

광우병에 대한 우려로 제약 원료로 사용되는 동물 유래 원료의 사용에 대한 위험성이 대두되었고 현재 사용되고 있는 젤라틴은 반응성이 높고 여러 반응에 연관되어 있다. 이에 천연물질을 활용한 의약품 캡슐 소재를 통해 새로운 대체제를 개발해 보고자 한다. 물, ι-Carrageenan, Glycerol, D-sorbitol, Sodium Carbonate, 그리고 실험에 맞는 전분을 재료로 하여 젤라틴화를 진행했고 이후
Rheometer와 Instron을 통해 물성을 측정해 보았다. 물성 측정 결과, 물 100ml, ι-Carrageenan 1.5g, 감자 전분 10g, Glycerol 2g, D-sorbitol 3g, Sodium Carbonate 0.1g 조합의 샘플 7이 가장 적합했다.

주제어: 캡슐, 식물성, 젤라틴, 칡, HPMC, 천연물질, 임상시험

본 연구는 압전 에너지 하베스팅 기술을 활용하여 생체 친화적인 에너지 하베스팅 소자를 개발하는 것을 목표로 한다. 압전 에너지 하베스팅은 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기술로, 다양한 진동, 충격, 압력 등 외부 자극을 통해 전기를 생산한다. 특히, FF(Phe-Phe) 나노튜브를 이용한 압전 소자의 자가조립 과정을 연구하였다. FF 나노튜브는 환경과 인체에 무해한 생체 압전 소자로, 바이오 응용 분야에서의 에너지 문제 해결에 기여할 수 있다.연구 과정에서는 HFIP와 FF의 용액을 다양한 농도로 제조하고, 이를 ITO 필름 위에 자가조립시킨 후 광학 현미경 및 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하였다. 그 결과, 1.0 mg/mL 및 0.5 mg/mL 농도의 용액에서 형성된 나노튜브가 가장 뚜렷한 방향성을 보여 압전 소자로서의 가능성이 확인되었다. 이는 FF 나노튜브가 효과적인 압전 성능을 발휘할 수 있는 기반을 제공하며, 생체 친화적인 에너지 하베스팅 소자로서의 가능성을 제시한다.

주제어: 압전 소자, 에너지 하베스팅, 생체 재료, 나노튜브

본 연구는 버려지는 닭뼈의 활용 방안에 대한 고찰을 통해 이루어진 연구로, 닭뼈의 다공성 구조를를 이용한 흡착제를 제작하고자 하였다. 또한 흡착제의 성능 확인을 위하여 물과 기름의 에멀전(emulsion) 형태의 혼합물을 이용하였다. 닭 뼈 필터를 사용해 정성적으로 흡착 능력을 확인하였고, 이후 닭 뼈 시료를 이용해 시료 양에 따른 흡착 비율을 정량화하였다. 이때 UV-vis을 사용하여 흡광도를 통한 흡착 비율을 측정해내었다. 본 연구를 통하여 버려지는 물질을 재사용하는 재생.지속 가능한 미래의 자원으로 닭뼈 등의 물질도 이용될 수 있음을 밝혀낼 수 있다 기대한다.

주제어:다공성,흡착,닭뼈,UV-vis

수전해 전극 중 HER 전극은 수소와 수산화 이온을 생성하는 전극으로, 이 연구에서는 금속 중 싸고 활성이 높은 Ni과 전이 금속을 혼합하여 전극을 만들었다. 전극을 제작할 때 Ni과 Co를 혼합하였을 때 가장 높은 성능을 보이는 혼합비를 찾아보았다. Ni 전극, NiCo55 전극, NiCo73전극 중에서 NiCo73전극이 LSV 측정 결과 과전압이 작아 알칼라인 반응이 더 잘 일어났고, EIS 측정 결과 전하 전달 저항이 낮았으며 CP를 측정했을 때도 표면적이 다른 전극보다 커서 생성되는 수소의 양도 더 많은 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 Ni과 Co가 7:3으로 섞은 전극의 효율이 가장 뛰어나다는 것을 확인하였다. 전극의 표면적과 전극 금속 과 수소의 결합력이 이러한 결과에 영향을 주었다고 해석하였다.

주제어: 알칼라인 수전해 HER 전극, Ni, Co, LSV, CP

본 연구는 원편광을 이용하여 카이랄성을 가진 COF를 합성하고, 이를 비대칭 반응 촉매 및 원편광 감지 물질로 활용하는 것을 목표로 하였다. 카이랄성 물질은 방향에 따라 분자를 끌어당기는 힘이 달라 다양한 응용분야에서 활용 가능성이 높다. 본 연구에서는 Tp와 Tab 전구체를 사용하여 TpPa-1-COF를 합성하였다. IR Spectroscopy 분석을 통해 COF가 합성되었음을 확인하였으나, CD 분석 결과 합성된 TpPa-1-COF가 카이랄성을 나타내지 않는 것으로 확인되었다. 이후 CO F-TAPB-OMe PDA를 합성하여 IR spectroscopy 및 CD 분석한 결과, 카이랄성을 띤 COF가 성공적으로 합성되었음을 확인하였다. 본 연구는 원편광을 이용한 카이랄 COF 합성의 메커니즘 이해에 및 유기 촉매 연구에 기여할 것으로 기대된다.

주제어: Chiral COF, Circular Polarized Light, TpPa-1-COF, COF-TAPB-OMe PDA, CD

Direct Air Capture(DAC)는 대기 중 CO2를 직접 포집하는 기술이다. 아민 계열 흡착제는 CO2와의 반응성이 높고 탈착에 필요한 에너지가 다른 화학적 흡착제에 비해 적어 DAC에 적합하지만, 대기 중 산소에 의한 산화로 인해 안정성 문제가 있다. 본 연구에서는 DAC에 적합한 아민 흡착제 구조를 제안하기 위해 탄소 사슬의 길이만 다르고 나머지 변수가 모두 같은 세 가지 아미노실리안의 아민 길이에 따른 산화 안정성을 평가한다. 아민을 실리카지지체에 결합시키고 합성한 흡착제의 산화 전후 흡착량 및 산화 과정을 분석한다. 본 연구를 통해 산화된 흡착제는 산화 전에 비해 흡착 효율이 크게 떨어지고 탄소 사슬의 길이가 11개로 가장 긴 아민이 산화안정성이 좋다는 것을 확인했다. 더욱 정확한 평가를 위해서는 추가적인 산화 메커니즘 분석, 아민 로딩양 통일과 같은 심화 연구가 필요함을 제안한다.

주제어: DAC, 아민 흡착제, 아미노실리안, 아민 길이, 산화 안정성

우리가 본 연구를 시작하게 된 계기는 광주의 도심 내에 존재하는 많은 공원이 과연 실제로 안전한지에 관한 의문점에서 비롯되었다. 공원은 사람들이 건강을 지키기 위하여 방문하는 경우가 많으며 특히 어린아이들과 노인들이 방문하는 장소이다. 그러나 이런 공원도 중금속에 의한 토양 오염에 노출될 수 밖에 없다. 우리는 중금속에 의해서 공원 토양이 어느 정도 오염되었는지 구체적으로 파악해 보기로 하였다. 우리는 광주 내에 존재하는 공원들과 광산, 저수지와 같은 다른 장소들의 토양시료를 채취하여 중금속의 종류, 정확한 양을 ICP-OES를 사용하여 측정하였다. 예상되는 결과로는 교통수단이 많이 다니는 도로와 가깝거나, 중금속에 노출되기 쉬운 산업단지 주변에 있는 공원들의 중금속의 함량이 높게 나올 것으로 예상된다. 이러한 연구를 기반으로 중금속의 종류와 양을 정확히 파악하면 효과적으로 중금속을 제거할 방법을 파악할 수 있을 것이다. 또한 공원을 사용하는 사람들이 더욱 안전한 공원을 사용할 수 있도록 위 데이터를 기반으로 장소 조성이 이루어지도록 하는 근거로 작용할 것으로 기대된다.

주제어: 토양, 중금속, 공원, ICP-OES

본 연구는 Zn판과 CuSO4 수용액의 반응을 통해 Cu2O 기반 광촉매를 간단하게 합성하고, 이들의 미 세 구조 및 광촉매 효과를 평가하였다. SEM과 EDS 분석을 통해 반응 시간에 따른 Cu2O 구조의 변 화를 확인했으며, sonication을 통해 가루 형태의 샘플도 확보하였다. 메틸렌 블루 분해 실험 결과, 반응 초기 생성된 샘플에서 광촉매 효과가 가장 높았고, 특히 수소 기체 생성이 관찰되어 추가적인 응용 가능성을 확인하였다. 반응 시간과 샘플의 위치가 광촉매 성능에 영향을 미쳤으며, Cu2O 기반 광촉매가 환경 정화 및 태양광을 활용한 수소 생산에 유망한 재료임을 입증하였다. 또한, 본 연구에 서 최적화된 합성 조건은 기존의 복잡한 합성법보다 에너지 효율성과 생산성이 높다는 장점이 있 다.

▪주제어: Cu2O, 광촉매, 메틸렌 블루, Zn, 나노 꽃

광촉매는 독성 유기 오염물질을 분해하는 특성 때문에 주목받고 있다. 또 은 나노 입자는 광촉매 효과를 나타내는 것으로 흔히 알려져 있다. 앞선 연구에서 표면적이 넓고 독특한 미세표면 구조를 가지는 스타티스 꽃잎을 주형(template)으로 하여 꽃잎의 표면 구조를 따라 은 나노입자가 형성되도 록 하는 합성 방법을 제안하였다. 본 연구에서는 해당 연구를 토대로 스타티스 꽃잎을 활용한 은 나노입자의 합성법을 최적화하고, 소성을 통해 주형을 제거한 은 나노입자를 합성하였으며, SEM 분 석을 통해 해당 시료가 마이크론 크기의 꽃잎의 독특한 미세구조를 갖는 은 나노입자임을 확인하였 다. 이러한 합성 방법이 다른 꽃잎에도 적용될 수 있는지 확인하고자 독특한 주름 구조를 갖는 장 미 꽃잎을 활용하여 실험한 결과 장미 꽃잎에서도 장미 꽃잎의 독특한 주름 구조를 갖는 은 나노입 자가 형성됨을 확인하였다. 스타티스와 장미 꽃잎을 활용하여 얻은 마이크로-나노 구조의 은 나노 입자를 메틸렌 블루 수용액에 넣은 후 빛을 조사하여 유기물 분해 광촉매 효과를 확인하였으며 두 시료에서 모두 6시간 뒤 약 70%의 흡광도 감소가 일어남을 확인하였다.

▪주제어: 바이오 템플렛, 은 나노입자, 광촉매