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이 연구는 전도성 고분자의 전기전도성을 향상시키는 방법에 대해 탐구한다. 폴더블 스마트폰이 주목을 받고 있는 시점에 폴더블 디스플레이에 적합한 전도성 고분자 중 PEDOT:PSS를 기반으로 실험을 진행하였다. 전기전도성을 향상시키기 위한 처리로는 알코올 solvent를 PEDOT:PSS 수용액에 첨가해 필름을 제작한다. 제작한 필름은 정밀한 실험기기를 사용하여 면저항, 투과율, 라만 스펙트럼을 분석한다. 각 알코올 solvent의 특성을 바탕으로 비교했을 때 끓는점이 높은 알코올일수록 전기전도도가 낮게 나온다는 결과를 알 수 있다. ▪ 주제어: PEDOT:PSS, 전도성 고분자, 플라즈마 전해 산화, 양극성 양극산화, 마이크로 아크 산화, 전해액
지구온난화로 인한 해파리 개체수 증가로 인해 어업, 원자력 발전소 등 다방면에서 많은 피해가 일 어나고 있다[1]. 현재 해파리 문제를 해결하기 위해 개발되는 것들에는 공기방울을 이용해 낚는 기술, 발전소 취수구의 해파리떼를 제거하는 장치 개발 등의 방법이 있다. 그러나 해파리를 수거한 이후에도 문제가 생기는데, 제거하고 수거한 수많은 해파리 사체들을 어떻게 처리하는지이다. 해파리를 구성하고 있는 성분에는 94%~96%가 물이고 나머지는 콜라겐으로 구성되어있다. 본 연구 는 콜라겐에 주목하여 생체자원으로 사용하는 방안을 탐구하였다. 식용 보름달물해파리에서 콜라겐을 추출하였고, 콜라겐으로 압전소자를 제작하여 우리 몸에서 센서로 활용할 수 있는 생체 압전 센서를 제작하였다. 그리고 제작한 센서를 이용해서 우리 몸에 부착하였을 때 전기가 발생해, 압전소자로서의 활용가능성이 있음을 확인하였다. 추후, 개발한 압전소자를 바탕으로 이 압전소자를 생체 적합성을 증가시키는 방향으로 개량하고 압전센서 또한 활용성이 높아지도록 발전시킬 것이다. ▪ 주제어: 콜라겐, 압전 효과, 생체 소자, 해파리
드론에 의한 공격, 보안 피해에 대한 관심으로 시작하여, 보다 더 넓은 범위에서 효과적으로 드론을 무력화시킬 수 있는 방안을 고안하였다. 캔위성을 이용해 낙하산으로 낙하하며 재밍 신호를 쏘아 드론을 무력화시키는 장치를 설계하였다. 기판 납땜, 조립, 도선 연결, 프로그래밍을 통해 제작한 장치를 테스트하여 정상 작동되는 것을 확인하여 실제 로켓에 날려 낙하산 낙하 도중 재 밍 신호가 수신되는 것을 확인하였다. 이를 활용하여 재밍건이나 재밍 드론의 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대한다. ▪ 주제어: 캔위성, 드론, 재밍, 항공보안
본 연구 과정에서는 레이저 스펙클 대조를 활용한 비침습적 혈류 측정장치를 개발하고 이를 활용해 PORH 현상을 측정하여 유의미한 결과를 도출하고자 하였다. 혈류 측정장치는 CCD와 레이저로 구성되어있으며 측정 부위에 따라 측정 부위, CCD, 레이저의 위치 관계를 변화시켰다. 그리고 CCD가 얻은 스펙클 정보를 python 코드를 통해 처리해 PORH 현상의 그래프를 시각화했다. 또한 실험에 오차를 발견하고 개선하며 노출시간과 같은 요인을 바꿔보았다. 오늘날 늘어나는 심혈관 질환이나 장기이식 등을 위해 혈류 측정은 필수적이다. 하지만 대부분의 혈류 측정장치는 환자에게 침습적인 방법이며 비침습적인 방법도 일부 존재하지만, 모세혈관과 같이 미세한 혈류 변화는 측정이 어렵다는 한계점이 존재한다. 그렇기에 비침습적 혈류 측정장치의 개발과 PORH 현상을 바탕으로 한 분석은 이런 한계점을 극복할 수 있을 것으로 기대할 수 있다. ▪ 주제어: 확산 광학, 혈류, 레이저 스펙클, 빛의 간섭, 이미지 프로세싱
COVID-19의 확산으로 인해 살균제에 대한 관심이 많아지고 있다. 살균제로 사용이 가능한 ROS는 과도한 양이 발생했을 때 인체에 영향을 줄 수 있다. 이에 ROS(활성산소)를 이용한 살균이 인체에 위해가 되지 않도록 저농도 ROS의 생성에 관한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 저농도 RO S의 생성 및 살균제로의 성능을 비교한다. 연구의 목적은 저농도의 ROS를 생성하는 방법을 탐구하 고 실제 실험을 통하여 저농도의 ROS를 생성한다. 또한 저농도의 ROS를 살균에 응용함으로써 실생 활에 적용하고자 한다. 저농도 ROS를 발생시키는 TiO2와 플라즈마 방출 장치를 제작한 후 ROS를 확인하였다. 살균 효과를 위해 대장균을 배양하여 각각의 방법으로 생성된 ROS를 통해 대장균을 살 균한다. 그 후 대장균에 대한 살균력은 CFU를 통하여 log inactivation을 측정해 비교하여 가장 효율 적인 저농도 ROS 살균법에 대한 고찰을 제시하는 방법으로 실험을 진행했다. ▪ 주제어: ROS, Plazma, Sterilization, Photocatalyst(TiO2)
플라스틱 사용량의 증가로 인해 환경 오염이 심각해지고 있는 추세입니다. 더불어 코로나 19로 인해 마스크 양도 빠르게 증가하였고, 이는 처치 곤란으로 이어지기도 했습니다. 마스크의 주성분인 PP와 현재 사용량이 가장 큰 PE를 미생물을 통해 분해하고자 하였습니다. 플라스틱 쓰레기가 많은 곳에 미생물이 많이 있을거라 예측하여 폐플라스틱이 많은 토양을 찾고 그곳의 미생물을 채취하여 농화 배양한 후 배양액에 23cm크기 플라스틱 조각을 넣어 분해 시켰습니다. 토양은 영산강, 나주위생매립사업소, 김제 황산 세 장소의 토양을 사용하였고, 분해한 플라스틱은 PE 비닐과 KF94, KFAD, PLA 마스크의 네 종류를 분해하였습니다. 실험을 2번 하였는데, 아무런 처리를 하지 않은 채 한 번, UV와 마이크로파 처리를 한 뒤 실험을 실행했습니다. ▪ 주제어: 플라스틱, 마스크, PP, PE, 토양미생물
코로나가 일부 지역이 아닌 국내 전 지역으로 확산되며 방역과 검역이 더욱 어려워진 현실이다. 그럼에도 현재 우리나라 코로나 확진자 알림시스템은 지역별 통계에 그치고 있어 감염추세 파악에 점차 어려움을 겪을 것이며, 이를 보완하고자 그래프이론을 활용한 새로운 시스템의 필요성을 제안하고자 하였다. 그래프를 행렬로 변환하고, 행렬을 활용한 코드 설계를 통해 그래프를 시각화하였다. 이를 활용하여 한 지역에서 타 지역으로의 코로나 감염 관계를 파악할 수 있도록 지역 간 확산 관계망 구현을 시도하였다. ▪ 주제어: 코로나, 그래프이론(Graph theory), 확산관계망, 유향그래프, 행렬
본 연구에서는 와류진동 현상을 이용한 날개 없는 풍력발전기 구조물을 이용해 날개 없는 풍력발전기의 진동 특성들을 연구하고 실제 풍력발전기를 제작해 봄으로써 와류진동 현상을 이용한 날개 없는 풍력발전기의 상용화 가능성에 대해 알아보고자 한다. 와류진동 현상을 이용한 날개 없는 풍력발전기 구조물을 이용해 날개 없는 풍력발전기의 진동 특성들을 알아본 결과 봉의 탄성계수와 바람에 의해 상부 구조물에 작용하는 힘이 흔들림 폭과 진동수에 중요하게 작용하였으며, 봉의 흔들림 폭은 탄성계수에 반비례하고 진동수는 탄성계수의 제곱근에 비례한다는 것을 알수 있었다. 또, 바람에 의해 상부 구 조물에 작용하는 힘이 클수록 봉의 흔들림 폭이 증가하여 진동수가 감소함을 알 수 있었다. 마지막으로 진동 운동을 전기로 바꿀 수 있는 전력 생산 장치의 개발이 날개 없는 풍력발전기의 상용화에 매우 중요하다는 것을 알게 되었다. ▪ 주제어: 날개 없는 풍력발전기, 와류진동, 진동 특성, 압전효과, 전자기유도
4차 산업혁명이 가까워진 지금 컴퓨터는 더 효율적인 일 처리를 위한 더 빠른 계산 속도를 필요로 한다. 인공지능과 사물 인터넷과 같은 많고 다양한 정보를 받아들이기 위해서는 빠른 계산 속도가 필요하다. 비록 백만 자리 숫자 2개의 곱셈이 세상을 바꾸진 못하겠지만, 호기심과 더불어 해결해보고자 본 연구를 진행하고자 한다. ▪ 주제어: 기수법, 카라추바 알고리즘, FFT, 연산속도
3D 프린팅을 이용한 의료기기의 위상 최적화를 목표로 하여 연구를 진행하였다. 3D모델링을 시작으로 800이라는 압력 강도를 표준으로 한 구조 해석과 피드백을 통해 수정을 거쳐 결과물을 출력하였다. 수정 이후의 최종 결과에서도 표준 수치에 미치지 못하기는 했으나 처음 시도할 때와 비교해 보았을 때 전체적으로 조금 더 표준에 가까워진 수치를 보였다. 여기서 구조물의 디자인이나 간격 등을 조절해 공극률에 영향을 준다면 더 나은 구조물을 만들 수도 있을 것이다. 이런 보형물의 위상 최적화는 환자의 생존율 향상, 제작 비용 감소 등 실제적, 경제적으로도 큰 가치를 지닐 것이고 이후 유닛셀의 불규칙적 모델링 등 추후의 여러 연구에도 도움이 될 수 있을 것이다. ▪ 주제어: 위상 최적화, 추간체유합보형재, 3D 프린팅
기존에 농사를 지을 때는 농작물에 물을 직접 공급한다. 특히, 실내에서 작물을 키우는 경우에는 일정 시간마다 직접 광을 켜고 꺼야하는 고전적인 방식이다. 현재 스마트팜을 도입한 농가도 있지만 비용적인 측면과 규모 문제 때문에 아직 스마트팜을 도입하지 못하는 농가들이 많으며 특히, 가정에서는 더욱 어렵다. 따라서 본 연구에서는 가정에서도 이러한 제약 없이 스마트팜을 사용할 수 있도록 상용화를 목적으로 진행하였다. 이번 연구에서는 임의로 설정한 각각의 pH 값과 빛의 파장을 변인으로 하여 쪽파를 재배하였다. 재배한 결과를 통해 본 연구에서는 쪽파가 최적의 환경에서 자랄 수 있도록 스마트팜을 구현하였다. 이렇게 구현한 스마트팜 모델은 외부 빛의 광량에 따라 빛을 제어할 수 있는 아두이노와 토양 수분량에 따라 해당 pH의 물을 자동으로 공급하는 아두이노로 구성되어 있다. 본 연구를 통해 추후에 작물의 종류별로 변인을 조사하여 표를 만들고 변인을 추가하는 방향으로 연구를 진행하면 스마트팜 키트가 상용화될 수 있을 것이라 기대한다. ▪ 주제어: 스마트팜, 쪽파, 대량 생산, 인공재배 장치
현존하는 가장 번성한 동물군 중 하나인 절지동물은 고대부터 식용 및 약용으로 활용되어 온 천연자원이다. 그 중 다지류에 속하는 왕지네는 동의보감에 따르면 중풍, 경간, 관절염, 림프선염 등에 효과가 있는 것으로 기록되어 있으며, 민간요법으로 각종 해독, 근육통 완화, 파상풍 등의 약재로 널리 이용되어 왔다. 약제 및 식용으로 사용되는 한방 유용 동물자원의 경우 건조 분말의 형태로 가공되어 유통되기 때문에, 원산지를 명확하게 알기 어렵고 정품이 아닌 위품을 사용하는 등의 문제점이 있다. 이에 명확한 원료 판별과 원산지 추적을 위한 정밀한 분자 유전학적 감별법이 필요하다. 이를 위해서 중국산 왕지네와 국내산 왕지네의 염기서열을 비교하여 분자 유전학적 차이점을 분석하고 염기서열의 차이점을 찾는 연구가 필요하다, 본 연구에서는 종 판별이 가능한 바코드 유전자 염기서열의 좀 더 정밀한 분석을 통해서 중국산 왕지네와 한국산 왕지네를 구별이 가능한 유전자 염기서열을 확보하였다. 또한 분자 생물학적 실험을 수행하여 원산지를 모르는 왕지네의 DNA을 추출하여 염기서열을 해독하였고, 원산지 판별을 수 있는 분자유전학적 염기서열 마커의 유용성을 검증하였다. ▪ 주제어: 왕지네, 분자유전학적감별법, 원산지추적, 바코드유전자, 유전자염기서열분석