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다양한 화학 교재에서 중화적정할 때 30초 이상 지난 후 지시약의 색 변화가 없으면 반응이 완결된 것으로 간주한다고 설명한다. 이는 언제까지 기다린 후 지시약을 관찰 해야 하는지 모호하다. 또한 높은 pH에서 페놀프탈레인의 분홍색이 사라지는데, 그 시간이 정확히 제시되어 있지 않다. 이에 페놀프탈레인 지시약과 OH-이온 간 반응 속도식을 도출하여 중화적정이 완료 되는 시간을 제안한다면 보다 더 정확한 중화적정 실험으로 이어질 것으로 예상된다. ▪주제어: 페놀프탈레인, decoloration, 흡광도, 반응 속도식
본 연구는 pH 센서의 성능을 개선하기 위해 자기조립단분자막(Self-Assembled Monolayer, SAM)을 활용하여 금(Au) 표면에 다양한 비율로 혼합된 16-Mercaptohexadecanoic Acid(MHA)와 Hexadecanethiol(HDT) 기반 SAM을 형성하고, 이를 전위차계(Open Circuit Voltage, OCV) 방식으로 분석하였다. SAM 코팅 전극은 pH에 따른 전기화학적 특성을 평가하는 실험을 통해 pH 범위 5~9에 서 전위 변화를 측정하였다. 실험 결과, HDT 기반 SAM은 높은 민감도를 보였으나 전위 응답의 선 형성은 상대적으로 낮았다. 반면, MHA와 HDT를 혼합한 SAM은 pH 변화에 대해 일관된 전위 응답 을 보이며, 민감도와 데이터의 선형성 간의 균형을 유지하였다. 본 연구는 MHA와 HDT 혼합 SAM 의 pH 센서로서의 가능성을 제시하며, 내구성 및 안정성이 향상된 신뢰성 있는 pH 센서 개발에 기 여할 수 있음을 시사한다. ▪주제어: 자기조립단분자막, pH 센서, 전위차계, 16-Mercaptohexadecanoic Acid, Hexadecanethiol
본 연구는 전기삼투 현상을 가시화하고 전기삼투로 전해질의 이동을 통제하는 방법을 알아보고자 수 행한 것이다. 선행 논문들에서 전기삼투 현상에 영향을 미치는 요인이나 그 식들이 이미 활발하게 연 구가 된 상태이기에 전기삼투 현상을 실생활에 관련 짓거나 가시화하는 방향으로 연구의 목적을 두었 다. 사전 실험으로 다이오드의 특성과 연관지어 각각 교류, 직류를 걸어주었을 때 다이오드 보트의 흐 름을 분석하였다. 또한 교류에 대해서 입자 트래킹을 통해 전극의 종류, 길이, 위치에 따른 전기삼투 유동의 경향성을 예측하였다. 교류회로를 간소화 할 수 있다면 현재 한국의 중·고등학생들에게 널리 알려지지 않는 ‘전기삼투’라는 이론에 대해 쉽게 설명하기 위한 일종의 학습 교구로 활용될 수 있 다. 또한 이를 환류와 연관 지어 지구 모형 제작에도 활용할 수 있을 것이라 판단된다. ▪주제어: 전기삼투, 전기삼투 유동, 전극, 지구 해양 모형(5개 이내)
광촉매는 유기물질과 분자 등을 분해하는 능력이 뛰어나고, 재사용이 가능하면서 반응의 속도를 빠르게 해주는 특성 때문에 물을 순수한 수소와 산소로 분리하는 데 유용하게 사용할 수 있고, 이러한 광촉매 중 친환경적이면서 인체에 무해해 널리 사용되는 것이 TiO2이다. 하지만 광촉매의 일종인 TiO2이 매우 미세한 입자 형태이기 때문에 물속에 분산된 TiO2을 다시 회수하는데 어려움이 있다. 이러한 단점을 해결하고자 알긴산, 제올라이트 등의 물질을 TiO2에 첨가하고, 환경오염 방지에 도움이 되는 친환경성 비드를 제작하여 광촉매로서의 분자 분해 효율을 분석하는 것을 목적으로 한다. 본 실험에서는 알긴산-TiO2 제올라이트 복합 비드를 제작한 후 비드를 넣은 메틸렌블루 용액에 자외선을 쬐어준 뒤 최대흡광파장을 분석하여 비드가 광촉매로서의 역할을 하는지에 대한 실험을 진행했다. 실험 결과 메틸렌블루 용액의 최대흡광파장이 감소했음을 통해 알긴산-TiO2 제올라이트 복합 비드가 광촉매로서의 역할을 했다는 것을 알 수 있었다. ▪주제어: 광촉매, 이산화티타늄(TiO2), 수소, 분해
본 연구는 폐식용유를 재활용한 바이오연료 상용화를 위한 최적 조건을 탐색하고자 하였다. 사전 실험으로 콩기름과 올리브유로 바이오디젤을 합성한 뒤, GC/MS 분석을 통해 팔미트산 에틸 에스터, 올레산 에틸 에스터, 리놀레산 에틸 에스터 등 주요 성분이 합성되었음을 확인하였다. 또한, 가열교 반의 유무가 생성물의 물층 형성에 미치는 영향을 분석하여 교반을 하지 않았을 때 물층이 형성되 었고, 교반을 통해 물층이 제거되어 더 높은 순도의 바이오디젤을 얻을 수 있음을 IR 스펙트럼 분 석을 통해 알게 되었다. 이 연구는 바이오연료 상용화에 있어 최적의 조건을 탐색함으로써 공정 최적화를 위해 기여하였으 며, 앞으로의 공정 최적화에 도움이 되는 연구 결과가 될 것이다. 또한 앞으로 진행될 연구와 가열 교반 온도, 분리 시의 온도 등의 변인에 따른 수득률 분석과 각 에틸에스터의 연소열 측정 및 분석 에 이용될 기초가 될 것이다. ▪주제어: 바이오디젤, 온도, 수득률, 혼합유, 폐식용유
본 연구는 커피 찌꺼기에서 제조된 활성탄의 미세플라스틱 제거 가능성을 평가하였다. 실험 결과, 커피 찌꺼기 활성탄은 탄화 및 KOH 활성화 과정을 거치면서 흡착력이 현저히 증가하였다. SEM 및 BET 분석 결과 비표면적이 건조된 커피에 비해 약 285배 증가함을 확인하였다. 이러한 활성화 과정을 통해 제조된 커피 찌꺼기 활성탄은 스타이렌 흡착 실험에서 제거율이 약 12%로 나타나, 미 세플라스틱 제거에 효과가 있음을 입증하였다. 또한 FT-IR 검정곡선법을 통해 단계별 커피 찌꺼기 활성탄의 미세플라스틱 제거율이 증가하는 경향을 확인함으로써, 탄화와 활성화 처리가 흡착 능력 향상에 필수적임을 보였다. 본 연구를 통해 커피 찌꺼기 활성탄이 미세플라스틱 제거에 일정한 효 과가 있으며, 커피 찌꺼기를 환경 친화적으로 재활용할 수 있는 가능성을 확인하였다. 이는 커피 찌 꺼기의 폐기물 문제를 해결함과 동시에 미세플라스틱 오염을 줄이는 지속 가능한 방안으로 활용될 수 있음을 시사한다. ▪주제어: 커피찌꺼기, 활성탄, 미세플라스틱 흡착, 탄화
테슬라 터빈의 원리를 역으로 활용하면 판을 회전시켜 유체를 끌어올리는 펌프의 역할을 수행할 수 있다는 것을 알았다. 실제 테슬라 펌프에 관련된 선행 연구로 탁승호 박사의 무음 송풍장치 기술을 포함한 몇 개의 연구가 진행되었음을 알 수 있었지만, 테슬라 펌프에 관한 연구는 여타 다른 기술에 비해 정보가 적었다. 선행 연구 중 테슬라 터빈의 성능 분석에 대한 CFD 조사라는 연구가 있었다. 이 연구가 터빈의 성능에 영향을 주는 변인들에 관한 연구였기 때문에 테슬라 펌프에 대해서도 변인 을 직접 설정하여 실험을 통하여 연구를 진행해 보기 위해 테슬라 펌프의 성능 최적화를 목표로 하 였다. 독립 변인을 전압과 유체의 농도로 한 결과 테슬라 펌프의 디스크 간격에 따라 효율이 최대가 되는 유체의 농도가 존재하고, 테슬라 펌프의 효율은 전압에 반비례함을 알 수 있었다. ▪주제어: 테슬라 펌프, 효율, 변인, 최적화
본 연구는 하수구의 베수에서 영향을 받아 배수 속도에 영향을 주는 요인 중 하나인 와류(Vortex) 에 대하여 Navier-Stokes Equation으로 와류가 발행하였을 때의 배수 속도들 계산하고 예상된 배수 속도와 직접 실험한 결과와 비교하여 최적의 배수 조건 탐색을 목적으로 한다. 실험을 통해 300rpm이 출력되는 인덕션 모터와 아크릴 관을 활용하여 아크릴 관에 물을 담은 뒤 모터와 아그릴 관을 연결하여 회전시키며 그에 따라 회전이 배수 속도에 일으키는 영향을 측정하였다. 측정 결과 와류가 배수 속도를 증가시킨다는 걸과를 얻었으며 이를 통해 집중호우나 홍수 등 하수구에 물어 빨리 배수되지 않아서 발생하는 문제를 예방하며, 더 나아가 소방차의 호스 등 일반적인 싱항에서까지 응용할 수 있을 것으로 기대된다. ▪주제어: 배수 속도, 와류 생성, 구멍 크기, 하수구 개선, 유체역학
본 연구는 항공모함에 착륙하는 함재기의 안전성과 효율성을 개선하기 위해 맴돌이 전류를 활용한 새로운 착륙 방식을 탐구하였다. 기존 어레스팅 기어 시스템은 급격한 감속으로 인해 장비 손상과 착륙 사고의 위험이 높다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 맴돌이 전류를 이용한 감속 장치를 설계하고, 코일의 유무와 개수에 따른 감속 효과를 실험적으로 분석하였다. 그 결과, 코일을 추가할 수록 감속 시간이 단축되는 것을 확인하였다. 본 연구는 맴돌이 전류를 이용한 착륙 기술이 함재기 의 착륙 안전성을 높이고 유지보수 비용을 절감하며, 항공 모함뿐만 아니라 다양한 분야에 응용될 가능성을 제시한다. 이를 통해 에너지 효율성을 증대시키고 환경적 영향을 줄일 수 있을 것으로 기 대한다. ▪ 주제어 : 맴돌이 전류, 감속 기술, 함재기 착륙, 비접촉식 브레이크, 자기장
이 연구는 차량 전면 유리 상태에 따른 HUD(Head-Up Display)의 이중상이 사라지게 되는 조건을 찾는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 전면 유리와 HUD의 각도, 전면 유리의 표면의 재질, HUD 빛 의 세기(조도), HUD와 전면 유리 사이의 물질, HUD와 전면 유리 사이의 거리, 두 유리 사이에 있 는 물질 총 6가지를 조작 변인으로 정하여 실험 설계를 하였으며, 실험 결과 다른 조작 변인들에 의 해서는 이중상의 변화가 크게 없었지만, HUD와 전면 유리 사이에 편광 필름이 놓인 경우 편광 필 름의 각도를 조절함으로써 이중상을 없앨 수 있었다. ▪주제어: HUD(Head-Up Display), 이중상, 빛의 간섭, 복굴절
본 연구는 다양한 마스크 형태가 유해 물질 차단 효과에 미치는 영향을 실험적으로 분석하고, 최적의 마스크 구조를 설계하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 여러 마스크 원 단을 사용하여 다양한 형태의 마스크를 제작하고, 표준화된 얼굴 모형을 활용하여 유해 물질의 유입량을 측정하였다. 또한, 슐리렌 영상법을 이용해 마스크의 공기 누출 지점을 정성적으로 분석하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 여과 성능이 향상된 마스크 구조 를 설계하고, 그 성능을 평가하여 개선 효과를 확인하였다. 본 연구는 마스크의 효과적 인 사용과 산업용 보호 장비의 성능 향상에 기여할 것으로 기대된다. ▪주제어: 마스크 성능, 유해 물질 차단, 공기 누출 분석, 슐리렌 영상법, 보호 장비 설계
사람이 걸을 때 발생하는 진동과 유사한 진동을 만들 수 있는 진동 장치를 제작하고, 이를 활용하여 진동자의 어떤 변인이 진폭의 크기를 변화시키는지 실험을 통해 확인한다. 이후 최대 진폭을 만들 수 있는 공진 조건을 찾아내어 해당 조건을 이용하여 사람이 걷는 진동을 이용하여 전기에너지를 생산하는 발전기를 제작하고자 한다. 이를 통해 파동의 공진 현상을 직접 관찰 및 이해할 수 있으며, 해당 실험 결과를 이용하여 일산에서 낭비되는 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치를 개발하여 낭비되는 에너지를 재활용하고 지구 환경 보전에 기여하는 계기가 되고자 한다. ▪ 주제어: 공진，슬로싱，파동