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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
본 연구에서는 아핀변환 및 사영변환을 활용하던 기존의 연구 방법과는 다르게 타원의 기하적 성질, 삼각형 및 사각형의 내접 타원의 성질 등을 바탕으로 삼각형의 슈타이너 외접 타원, 사각형의 슈타이너 외접 타원에 대해 연구하였다. 본 연구를 통해 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 첫째, 삼각형의 슈타이너 외접 타원의 존재성 및 유일성을 밝혔다. 둘째, 삼각형의 슈타이너 외접 타원과 삼각형의 슈타이너 내접 타원이 서로 닮음임을 밝혔다. 셋째, 삼각형의 외접 타원 중 최소 넓이를 가지는 타원은 슈타이너 외접 타원임을 밝혔다. 넷째, 삼각형의 슈타이너 외접 타원에 대한 마든의 정리를 발견하였다. 다섯째, 사각형의 슈타이너 외접 타원을 정의하고 존재성 및 유일성을 밝혔다. 여섯째, 사각형의 외접 타원 중 최소 넓이를 가지는 타원은 슈타이너 외접 타원임을 밝혔다. 일곱 째, 사각형의 슈타이너 외접 타원에 대한 마든의 정리를 발견하였다. 본 연구를 바탕으로 다각형의 외접 타원에 대한 연구가 활발히 이루어질 수 있을 것이라 기대한다. ▪ 주제어: 삼각형, 사각형, 슈타이너 외접 타원, 슈타이너 내접 타원, 마든의 정리
본 연구에서는 삼각형의 방접 타원을 사각형으로 확장하여 볼록 사각형의 방접 타원을 정의하고, 볼록 사각형의 방접 타원의 다양한 기하학적 성질 등에 대해 탐구했다. 먼저 볼록 사각형의 방접 타원을 정의하고, 존재성 및 유일성을 밝혔다. 다음으로 볼록 사각형의 내접 타원과 그 내접 타원에 대한 방접 타원이 서로 닮음임을 밝혔으며, 닮음의 중심을 찾고 증명하였다. 이를 바탕으로 볼록 사 각형의 방접 타원의 장축 길이 사이의 관계를 발견하였다. 본 연구를 통해 삼각형에서 정의되는 방접 타원을 볼록 사각형으로 확장하여 정의할 수 있었다. 이렇듯 수학적 개념을 좀 더 넓은 영역으 로 확장해 나가는 활동은 수학의 발전을 이끌 것이라 기대한다. ▪ 주제어: 방접 타원, 내접 타원, 장축의 길이, 닮음
본 연구는 구면 사각초점에 대한 연구이다. 구면 사각초점이란 기존의 연구에서 정의된 평면에서의 사각형의 사각초점에 대한 개념을 확장한 것이다. 본 연구에서는 구면 이각형과 구면 삼각형에서 연구된 구면 내접 타원에 관한 연구를 토대로 구면 사각형에서 정의되는 구면 사각초점과 구면 사각형의 내접 타원에 대한 관계를 살펴본다. 구면 사각초점과 구면 사각형의 내접 타원의 초점 사이 의 필요충분조건을 탐구하여 다양한 구면 사각형의 구면 사각초점에 관하여 연구하였다. 특히, 구면 사각초점의 정의를 이용하여 구면 위에 존재하는 마름모의 사각초점의 자취를 탐구하였다. ▪주제어: 구면 사각형, 구면 타원, 내접 타원, 사각초점, 사영
쌍곡기하학은 비유클리드 기하학 중 하나로 평면 기하학에서 작용하는 5가지 공리 중 ‘직선 밖의 한 점을 지나고 그 직선과 평행한 직선은 단 하나 존재한다’라는 공리를 만족하지 않는 기하학 이다. 따라서 쌍곡기하학에서의 그래프의 개형과 평면 기하학의 그래프의 개형이 다를 것이다. 이 연구의 목표는 쌍곡 기하학의 모델 중 하나인 푸앵카레 원반에서의 거리 함수와 여러 가지 성질들 을 탐구하고 이를 이용해 푸앵카레 원판 위에 타원과 쌍곡선의 정의에 맞는 곡선을 그려서 평면기 하학과 어떻게 다른지 비교하는 것이다. ▪ 주제어: 푸앵카레 원반, 쌍곡기하학, 거리함수, 이차곡선, 그래프의 개형