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고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)에서 촉매층은 발전 성능과 효율성 그리고 내구성에 매우 중요한 부분을 차지합니다. 현재 PEMFC 촉매층에 사용 되는 백금-탄소 촉매(Pt/C)는 높은 비용과 한정된 자원으로 인해 상업적 확장성에 제한을 주고 있 습니다. 따라서 새로운 촉매층 구조 개발은 상용화 가능성을 크게 향상시키고 지속 가능한 에너지 시스템으로의 전환을 가속화하는 데 있어 매우 중요합니다. 본 연구의 목적은 PEMFC의 성능에 직접적인 영향을 미치는 캐소드 촉매층 내에서 물질 전달 효 율을 향상시키는 것에 있습니다. 특히 산소의 효율적인 공급과 반응 생성물(H₂O)의 원활한 제거는 전지의 출력 및 효율성에 많은 영향을 주기 때문에 이 분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니 다. 이 연구에서는 CNT-Fe₃O₄를 캐소드 촉매층에 도입하여 자기장 인가를 통해 내부 구조를 제어 하는 연구를 진행하였습니다. 그 결과 생성되는 물의 제거와 공급되는 산소의 이동을 용이하게 함 으로써 물질 전달 성능을 향상 시켰습니다. 주제어: 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC), 캐소드 촉매층, 카본나노튜브, 자속 밀도, 물질 전달
시각장애인의 안전한 보행을 위해 라즈베리파이 카메라 모듈 3와 YOLOv8을 활용한 물체 탐지 시스 템을 개발하였다. 흰지팡이로 감지하기 어려운 물체 인식 문제를 해결하고자 ToF 카메라를 이용하여 자 전거를 촬영하여 이미지 데이터 894장으로 데이터셋을 구축하였다. ToF 카메라의 낮은 화질과 RGB 정 보의 부재로 인해 YOLOv8 모델의 탐지 성능이 저하되어 이를 보완하기 위해 라즈베리파이 카메라 모 듈과 ToF 카메라를 병용하여 물체 탐지는 라즈베리파이 카메라로, 거리 측정은 ToF 카메라로 수행하였 다. 이 시스템은 기존 시스템의 무분별한 경고 알림으로 인해 발생하는 문제를 해결하고 특정 거리 내 위험을 정확히 인식해 시각장애인의 안전한 보행을 지원하는 데 활용할 수 있을 것이다. 주제어: 객체 탐지, YOLO, ToF 카메라, 라즈베리파이
축구에서는 경기중 얻은 기회의 수와 유형을 고려하여 발생할 것으로 예상되는 골의 수를 계산하는 기대득점(xG)이라는 지표가 있다. 하지만 선수마다 강세를 보이는 다르다. 본 연구는 특정 위치에서의 선수의 역량을 판단하기 위해 진행되었다. 축구 통계 데이터 사이트에서 골, 슈팅 이미지 데이터를 수집 하여 선수들의 위치별 기대득점 지표를 제작하였으며, 선수들의 슈팅 영상을 수집하여 데이터셋을 구축 한 후, YOLO 모델을 이용하여 슈팅 여부를 탐지하여 슈팅 상황에서의 여러 선수의 위치별 기대득점을 도출해 내는 모델을 제작하였다. 해당 지표를 활용한다면 선수별로 득점 상황이 많거나 적게 발생하는 위치를 예측할 수 있고 위치에 따른 선수의 역량을 판단할 수 있을 것이다. 주제어: 축구, 기대득점, 모션 인식, 딥러닝
생태계교란 식물로 지정된 가시박, 환삼덩굴의 캘러스를 생성하고 계대배양하여 증식시킨다. 메탄 올을 용매로 하여 추출한 가죽나무의 농도별 추출액을 제작하고, 캘러스에 가죽나무 추출액을 첨가 하여 농도에 따른 캘러스의 생장속도와 형태 변화 비교를 통해 세포분열에 미치는 영향을 비교 분 석한다. 이를 통해 가죽나무의 생태계교란 식물에 대한 타감작용을 연구하고 이를 활용한 생태계교 란 식물 방제제 개발을 탐색하고자 한다. 주제어 : 가죽나무, 조직배양, 타감작용(Allelopathic effect), 생태계교란 식물, 종자 발아율
이 연구는 염생식물 갯완두(Lathyrus japonicus)와 그 근권세균의 공생체계를 통해 염분 스트레스가 갯완두의 생장에 미치는 영향을 분석하고, 염분 농도가 높은 간척지 토양을 개선할 방안을 찾는 것 을 목표로 한다. 연구팀은 충청남도 지역에서 다양한 염생식물과 그 뿌리 주변의 미생물 샘플을 채 집해 염분에 대한 내성이 있는 미생물을 선별하고, 이를 활용해 식물 생장에 미치는 영향을 평가하 였다. 연구 결과 특정 근권 미생물이 갯완두의 생장을 촉진하는 데 유의미한 효과를 보였으며, 이를 통해 간척지 토양 환경의 개선과 생태계 복원에 기여할 가능성을 확인하였다. 주제어: 염생식물, 근권세균, 간척지, 내염성
사막화는 토양이 점차 황폐화되어 식물이 자라지 못하는 불모지로 변하는 현상을 말한다. 이는 주로 과도한 벌목, 농업 활동, 그리고 기후 변화로 인한 가뭄 등이 원인이다. 현대 사회는 이러한 기후 변화와 그에 따른 생태계 변화라는 문제에 직면해 있으며, 자연 환경 복원의 어려움이 증가하 고 있다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 효과적인 식생 복원을 목표로 다양한 환경 조건 에 적합한 seed ball 제작 방법과 자연 친화적 보호 구조물을 개발하였다. 다층 구조 Seed Ball은 외부층에 혼합토양을, 내부층에 하이드로젤 및 아가로스 겔을 사용하여 수분 보존과 발아율을 극대 화하였다. 실험 결과, 다층 구조 Seed Ball은 건조한 환경에서도 발아율 73% 이상을 기록하였고, 하이드로젤의 환경적 한계를 극복하기 위해 아가로스 겔을 대체제로 활용한 Seed Ball이 친환경성 과 생태적 안정성에서 우수한 결과를 보였다. 또한, 사구 형태의 생분해성 보호 구조물은 씨앗의 초 기 생장 환경을 개선하여 발아 성공률을 높였다. 본 연구는 지속 가능한 식생 복원 기술로서 사막 화 및 극한 환경에서의 적용 가능성을 입증하였다. 주제어: 녹지화, seed ball, 환경 복원, 생태계 복원, 기후 변화
본 연구는 학교 내 노후 건물 외벽에서 수집한 페인트를 사용하여 토양 중금속 오염이 식물에 미치는 영향을 확인하고, 미생물의 중금속 흡착을 통한 오염 완화 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 노후 페인트를 포함한 토양에서 상추를 재배하여, 페인트에 포함된 납, 크롬, 아연 등의 중금속이 상추에 흡착되는 양과 흡착 경향성을 조사하였다. 이후, Pseudomonas fluorescens와 Aureobasidium pullulans을 이용하여 중금속 흡착 효과를 추가적으로 연구하였다. 수은(Hg)과 크롬(Cr)으로 오염된 토양에 상추를 재배하여, 미생물의 중금속 흡착 능력이 상추 줄기 내 중금속 축 적에 미치는 영향을 평가하였다. 연구 결과 노후 페인트의 입자 크기와 농도에 따라 상추의 중금속 축적 정도에 차이가 있는 것 으로 나타났다. 또한, 미생물 처리에 의한 중금속 축적 완화 가능성을 확인했다. 본 연구는 미생물을 활용한 중금속 오염 토양의 생물 정화 가능성을 제시하며, 오염된 환경의 생 태적 복원에 기여할 수 있는 기초 자료로 활용될 수 있다. 주제어: 노후 페인트, 중금속, 식물 생장, 미생물, 중금속 흡착
나방 유충으로 인한 농작물 피해가 문제 되고 있다. 현재 가장 널리 이용되고 있는 나방 구제 방법은 합성 페로몬을 이용한 유인 및 교란이지만, 같은 종의 나방일지라도 지역 개체군에 따라 성페로몬 성분의 조성 변이가 보이는 현상이 종종 있기에 지역별 페로몬 연구가 필요하다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위한 방안을 탐구하던 도중 몇몇 곤충의 특성인 배광반응을 떠올리게 되었고, 이에 따라 농작물에 피해를 끼치는 유해곤충 담배거세미나방의 배광반응에 대하여 탐구하고 이를 바탕으로 담배거세미나방을 구제하기 적합한 구조의 포획장치를 설계 및 제작하고자 하였다. 이에 조명의 종류와 파장대, 광원의 위치를 조작 변인으로 하는 관찰 및 분석 실험을 진행하여 담배거세미나방 구제에 적합한 형태를 찾고자 한다. 주제어: 담배거세미나방, 배광 반응, 파장, 주광성, 구제
본 연구에서는 치킨을 먹고 나서 발생하는 닭 뼈를 재활용하여 식물 비료를 제작하고, 그 효과를 평가하였다. 닭 뼈와 어분을 발효시킨 비료와 비 발효 비료를 배추 모종에 적용한 결과, 닭 뼈를 발 효시켜 제조한 비료가 가장 우수한 생장 촉진 효과를 보였으며, 엽록소 농도와 광합성 효율도 크게 향상되었다. 또한, 발효된 비료는 토양 산성화에 미치는 영향이 적고, 환경친화적인 비료로, 화학 비 료의 대안으로서 유망함을 확인하였다. 이 연구는 가정에서 발생하는 음식 폐기물을 자원으로 전환 하여 지속 가능한 소비 문화를 촉진하고, 음식 폐기물 처리 문제를 해결할 수 있는 가능성을 제시 한다. 주제어: 비료, 골분, 식물 생장, 재활용
본 연구는 플라스틱 식품 포장재가 초래하는 환경 오염 문제를 해결하기 위해 셀룰로오스 나노크 리스탈(CNC)과 폴리비닐 알코올(PVA)을 혼합하여 친환경 고분자 필름을 개발하는 것을 목표로 한 다. 높은 강도와 생분해성을 지닌 CNC는 표면 개질을 통해 PVA와 결합할 경우 우수한 기체 차단 성능을 갖춘 필름 소재로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 GPTMS를 이용하여 CNC를 표면 개질한 뒤, 개질된 CNC와 PVA, 그리고 촉매 역할을 하는 글리세롤을 혼합한 용액을 통해 필름을 제작하였 다. 제작된 필름의 수증기 투과도와 산소 투과도를 측정한 결과, 수증기 투과도는 CNC 농도가 높아 질수록 점차 감소하는 경향을 보였고, 산소 투과도는 반대로 CNC의 농도가 증가함에 따라 점차 증 가하는 특징을 나타내었다. 주제어: CNC, 표면 개질, PVA, 식품 포장재, 친환경
본 연구에서는 PVA(polyvinyl alcohol)와 다양한 가교제를 혼합하여 친환경 코팅액을 제조하고, 이를 식품 포장재로 활용 가능한 필름 형태로 가공하였다. 실험 과정에서 가교제의 종류와 농도가 코팅액의 물리적, 화학적 특성 및 필름의 기계적 강도, 투습도, 산소 차단 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과, 특정 가교제를 사용한 PVA 기반 코팅액이 높은 투습 차단 효과와 우수한 기 계적 강도를 제공함을 확인하였다. 또한, 이 코팅액을 적용한 포장재는 환경친화적이며 생분해성이 뛰어나 기존의 비생분해성 플라스틱 포장재에 대한 대안으로 활용될 수 있음을 입증하였다. 본 연 구는 식품 산업에서 지속 가능하고 환경을 고려한 포장재 개발에 기여할 수 있는 중요한 자료를 제공한다. 주제어: PVA(polyvinyl alcohol), 생분해, 친환경, 가교결합(Cross-linking), 코팅제
정수처리 연구의 발전은 Zeolites와 활성탄을 대중적으로 부상시켰지만, 최근 금속-유기 골격체 (MOFs)가 새롭게 주목받고 있다. 본 연구는 종류별 다양한 구조를 형성하는 MOFs가 PPCPs (잔류의 약물질)로 오염된 수질을 정화하는 효율성을 평가하였으며, 산(-SO3H)과 염기(-NH2CH2CH2NH2) 작 용기를 합성하여 작용기별 흡착 효율을 탐구했다. 실험 전 CRC, CHATMOF와 XRD 분석 결과, 세공 크기가 가장 큰 –SO3H 작용기의 AMSA-MIL-101-Cr의 높은 효율을 예상하였으나 실제 결과 ED-MIL-101-Cr이 PPCPs 88.15~98.0%를 제거할 정도의 가장 높은 흡착성을 보였다. 이는 3가지 의약 품(Acetaminophen, Ibuprofen, Naproxen)을 선정하여, HPLC로 작용기별 MOFs 흡착 전후 하천수 농 도를 분석한 결과로 차후 수자원 미세오염 정화 방식에 대한 기초가 될 것으로 기대한다. 주제어: MIL-101-Cr, AMSA-MIL-101-Cr, ED-MIL-101-Cr, PPCPs(잔류의약물질), 세공 및 입자 크기