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본 연구에서는 수분을 이용한 '자발적 전압 생성'을 정량적으로 측정하기 위하여 전압 생성 소자인 MEG(Moisture-Enabled Generator)를 제작 및 정량적인 분석을 진행하였다. CNT의 양을 달리하여 두 번 실험을 진행하였다. 실험 결과, MEG의 최대 출력 전압은 CNT가 적은 경우 200 mV, 많은 경우 50mV로 측정되었다. MEG의 특성 분석을 통해, 과도한 수분이 전기 생성에 관여하지 않아 전압이 감소하는 경향을 확인하였다. 아울러 소자의 재사용 가능성을 검증한 결과, 초기전압이 수분에 의한 만큼은 반응하였으나 최대 전압의 변화가 미미하여 소자 재사용에 따른 성능 저하가 거의 없었음을 확인할 수 있었다. 주제어: MEG, 수분, 전압 생성
본 탐구는 친환경적인 그린 수소 자원 개발의 향상을 위하여 진행되었으며, 이를 위한 목적으로 수전해에 사용 가능한 담지 촉매의 성능 향상을 목표로 삼았습니다. 또한 부촉매의 개발로 기존의 촉매를 개선 시키는 방향으로써 연구를 진행하였고, 이를 위하여 다양한 부촉매 재룔를 탐색 및 제작 하였습니다. 주제어: 수전해, 친환경, 청정에너지, 촉매
화성 탐사용 기존 바퀴형 로버는 높은 장애물 극복에 한계가 있다. 본 연구는 영화 속 TARS의 동체 회전 원리를 영상 분석과 프로토타입으로 재현하고, 레일 액추에이터와 분산 제어(Teensy + Raspberry PICO)를 적용한 설계 및 행성 기어 기반 회전 착지부를 제안하였다. 이를 통해 접지면 부족·고중심·단일축 취약성 등의 문제를 완화하고, 누운 상태에서 안정적으로 기립하여 복잡 지형에서의 장애물 극복 가능성을 제시한다. 향후 실물 제작 및 현장 테스트를 통해 성능을 검증할 예정이다. 주제어: TARS, 회전형 동체 로봇, 장애물 극복, 회전형 발 구조.
본 연구는 태양광을 이용한 친환경 수소 생산을 위해 BiVO₄ 박막 광전극을 제작하고, NiFe를 전기 촉매로 적용하여 광전기화학(PEC) 성능을 비교한다. BiVO₄ 박막은 스핀코팅을 통해 다양한 두께로 형성되었으며, 박막의 두께와 결정성이 광흡수 및 전기화학적 성능에 미치는 영향을 분석한다. 이후 NiFe 촉매를 전극 표면에 증착하여 수소 발생 반응의 효율을 향상시키고자 한다. BiVO₄ 박막의 적절한 두께 조절과 NiFe 촉매의 도입이 PEC 시스템의 광전류 밀도 및 안정성을 크게 향상시킴을 탐구한다. 본 연구는 고효율 광전극 설계에 있어 소재 조합과 구조 최적화의 중요성을 제시하며, 태양광 기반 수소 생산 기술의 발전에 기여할 수 있다. 주제어: 그린수소, PEC 수소 생산 기술, 촉매 코팅
본 연구는 친환경적이고 효율적인 추진제를 목표로, 기체산소(GOx)와 에탄올을 조합한 1 kN급 가압식 액체 로켓 엔진을 설계하고 성능을 시뮬레이션을 통해 검증한 것이다. 기존 LOX–케로신 추진제의 환경적 문제와 복잡한 연소계통을 대체하기 위해 에탄올의 낮은 독성, 높은 저장 안정성, 탄소 중립 가능성을 주목하였다. NASA CEA 프로그램을 이용해 연소 성능을 해석한 결과, 최적 혼합비는 약 0.75, 최대 비추력은 255.14 s, 연소온도는 3100 K로 확인되었다. 노즐 방정식과 ANSYS Fluent 해석을 통해 노즐목 12.45 mm, 출구 반경 36.8 mm의 벨형 노즐을 설계했으며, 내부 유동 해석 결과 마하 2.7 수준의 이상 팽창 조건을 만족하였다. 또한 Bartz 방정식을 통해 최대 열유속 20.5 MW/m², 열전달계수 8924 W/m²·K를 계산하고, 벽 면 온도를 900 K 이하로 유지하기 위한 막냉각 효율을 약 0.58로 설정하였다. 인젝터는 액체 연료 와 기체 산화제의 혼합 효율을 높이기 위해 트리플렛 구조로 설계하였다. 본 연구는 시뮬레이션 기반의 설계 단계를 완성하였으며, 향후 실제 제작 및 연소시험을 통해 추력 검증과 냉각 성능을 실험적으로 평가할 계획이다. 키워드: 액체 로켓 엔진, GOx–에탄올, 가압식 사이클, 막냉각, 친환경 추진제
세포는 외부 스트레스에 노출될 때 다양한 방어 기전을 가동하여 항상성을 유지한다. 대표적인 방어 반응으로는 액체-액체 상분리에 의해 형성되는 스트레스 과립(stress granule, SG)과 미토콘드리아가 세포질에서 핵 주변으로 재배치되는 perinuclear mitochondria clustering, PMC가 있다. 그러나 동일한 스트레스 환경에서 두 현상이 어떻게 상호작용하는지에 대해서는 연구가 부족하다. 본 연구에서는 산화적 스트레스를 유도하는 약물인 sodium arsenite를 세포에 처리한 뒤, 공초점 현미경을 이용하여 SG 형성과 미토콘드리아의 위치 변화를 관찰하였다. 또한 ImageJ와 MATLAB을 활용하여 미토콘드리아의 핵 주변 응집 정도를 정량화하고, 대조군과 비교하였다. 그 결과, arsenite 처리군에서 미토콘드리아의 perinuclear clustering 및 SG 형성이 동시에 증가함을 확인하였다. 이러한 결과는 SG 형성과 미토콘드리아 재배치가 독립적으로 일어나는 현상이 아니라 기능적으로 연계되어 있을 가능성을 시사한다. 따라서 본 연구는 세포 스트레스 반응의 통합적 이해를 향상시키며, 신경퇴행성 질환, 암, 대사질환 등 스트레스 관련 질환 연구 및 치료 전략 개발에 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대한다. 주제어: Stress Granule, Perinuclear mitochondria clustering, Cytochrome c, Ca²+, MIRO
본 연구는 reversal learning 상황에서 Orbitofrontal cortex(OFC) 가 가치 정보를 어떻게 재구성하고 전략을 전환하는지 규명하였다. 행동 데이터로부터 Q-learning 모델을 적용해 trial-by-trial 의사결정 변수를 추정하고, 이를 OFC 신경 활동의 클러스터링 결과와 매핑한 결과, 특정 신경 앙상블이 이전 보상 유지, 오류 기반 가치 업데이트, 전략 전환 시 기존 정보 폐기 등 서로 다른 계산 역할을 수행함을 확인하였다. 이는 OFC 가 고정된 value representation 을 저장하는 영역이 아니라, 상황 변화에 따라 동적으로 앙상블을 재구성하여 의사결정을 수행하는 계산 아키텍처임을 시사한다. 본 연구는 이러한 앙상블 기반 가치 인코딩 메커니즘을 통해 정신질환 모델에서의 비유연적 행동 패턴을 설명할 수 있는 기반을 제공한다. 주제어: 의사결정(decision making), 뉴런 앙상블(neuronal ensemble), 기억(memory), 가치 인코딩(value encoding), 안와전두피질(OFC)
본 연구에서는 항말라리아 성분인 아르테미시닌(artemisinin)의 뇌혈관장벽(Blood-Brain Barrier, BBB) 투과율을 향상시키기 위해 리포좀 기반 약물 전달체를 제작하고, 봉입률 및 투과 특성을 평가 하였다. 리포좀은 HSPC, 콜레스테롤, 양이온성 지질(DSTAP)의 비율을 조절하여 조성 변화를 주었으며(대조군, 실험군 1, 실험군 2), 총 지질 농도는 동일하게 유지하였다. 제작된 리포좀은 동결건조 및 수화 과정을 거쳐 아르테미시닌을 봉입한 후, 투석법으로 미봉입 약물을 제거하였다. 봉입률은 UV-Vis 분광광도법을 통해 측정되었으며, HUVEC 기반 BBB in vitro 모델을 구축하여 투과도를 확인하였다. BBB 모델은 transwell 시스템에서 HUVEC 및 pericyte cell을 공배양하여 제작되었고, 형광 표지를 이용한 투과 실험으로 상·하부 compartment 간 약물 이동을 분석하였다. 그 결과, DSTAP이 포함된 리포좀 조성에서 아르테미시닌 봉입률과 BBB 투과율이 증가하는 경향을 보였 으며, 이는 양이온성 지질 첨가가 BBB 통과 효율 향상에 기여함을 시사한다. 본 연구는 아르테미시닌의 중추신경계 표적 치료 가능성을 높이는 새로운 약물 전달 전략으로서 리포좀 시스템의 활용 가능성을 제시한다. 주제어: 리포솜 DDS, 아르테미시닌, 뇌혈관 장벽
최근 기후 위기가 심화함에 따라 인프라가 부족한 건조 기후 지역에서 물 부족 문제해결의 필요성을 인식하였다. 따라서 금속-유기 골격체(MOF)의 수분 흡착 능력을 높이기 위해 친수성 고분자를 ex-situ 형태로 도입하여 수분 흡착 효율의 변화를 확인하였다. MOF-801과 PVA, PVP를 혼합한 경 우에는 고분자가 MOF-801의 기공을 가로막으며 수분 흡착 효율이 다소 하락하였음을 확인하였다. 반면 UiO-66에 PVA, PVP를 혼합한 경우 UiO-66의 노출된 유기 리간드가 PVA, PVP와 각각 수소 결합을 형성함으로써 고분자에서 물을 끌어당기고, 이를 MOF로 전달하는 형태로 수분 흡착 메커니 즘이 변화하며 단위 MOF의 질량 당 수분 흡착 효율이 일부 향상되었음을 확인하였다. 향후 고분자를 도입하는 연구에서는 고분자 자체의 성질만이 아닌, MOF와의 상호작용을 함께 고려해야 한다는 결론을 도출하였다. 주제어: 금속-유기 골격체(MOFs), 고분자, 수분 흡착
본 연구에서는 기존의 PVA 필름을 MCC로 개질하였을 때의 친수성을 억제하는 공정이 포함된 친환경 필름을 개발하고자 한다. 소수성 처리제인 GTPMS, MPTMS, Lauroyl chloride 각각을 통해 MCC 를 개질하여 IR 분석을 통해 개질이 이루어졌음을 확인한 후 PVA 용액에 혼합하고 필름을 제작하였다. 소수성 처리된 각 필름의 물성을 비교하고자 접촉각을 측정하였고, 1차 실험에서는 MPTMS-MCC/PVA 필름의 접촉각이 가장 크게 나타났으며, 2차 실험에서는 Lauroyl-MCC/PVA 필름의 접촉각이 가장 크게 나타났다. 표면 개질은 잘 이루어진 것으로 판단되나, 필름이 물에 의해 쉽게 녹는다는 문제점이 있어 이를 보완한 추가 연구가 필요할 것으로 보인다. 주제어: MCC-PVA, 표면 개질, 친환경 필름, 소수성 처리제. 접촉각
본 연구는 불투명한 용기나 어두운 환경에서 시각적으로 수위를 확인하기 어려운 문제를 해결하기 위해, 물을 따를 때 발생하는 소리의 주파수 변화를 이용한 실시간 수위 추정 알고리즘을 개발하였다. 물이 채워질수록 수면 위 공기 기둥의 길이가 짧아져 공명 진동수가 상승하는 폐관 공명을 기반으로 하였으며, 실험을 통해 물의 온도, 병의 재질, 형태가 소리에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 그 결과, 공명 주파수는 온도나 재질과 무관하게 수위에 따라 일정한 관계를 보였고, 헬름홀츠 공명기 형태의 병에서는 복합 공명 양상이 관찰되었다. 이를 바탕으로 FFT 분석과 고조파 판별 로직을 결합한 비접촉식 실시간 알고리즘을 MATLAB으로 구현하였으며, 실제 실험에서 높은 정확도로 수위를 추정함을 확인하였다. 본 연구는 저비용, 비접촉형 방식으로 신뢰도 높은 수위 측정이 가능함을 입증하였고, 시각 장애인 보조기기나 스마트 가전 등 다양한 분야로의 응용 가능성을 제시하였다. 주제어: 수위 추정, 공명, 음향 분석, 비접촉 음향 센싱
본 연구는 비유클리드 기하의 하나인 택시기하에서의 무게중심에 따라, 이를 바탕으로 기존 유클리드 및 쌍곡&구면기하에서 연구된 파푸스 무게중심정리를 택시기하로 확장할 가능성을 모색하였다. 선행 연구를 바탕으로 택시기하에서의 회전을 정의하였고, 이를 바탕으로 택시기하에서의 회전체에 대한 파푸스 무게중심정리를 제시하였다. 그 결과 택시기하에서의 회전체에 대한 파푸스 무게중심 정리는 유클리드 기하에서의 그것과 의미가 동일하지만, 이와 같이 택시기하에서의 파푸스 무게중심정리를 논할 때 정합적으로 판단되는 회전체에서의 파푸스 무게중심정리와는 다르게, 일반화된 파푸스 무게중심정리에서 중심곡선에 대한 매끈한 평면이동이 일반적으로 성립하지 않을 수 있다는 것을 발견하였고, 이를 택시기하 토러스에서의 파푸스 무게중심정리에 정합적이도록 정의하고, 이를 보일 수 있었다. 주제어: 파푸스 무게중심정리, 회전체, 무게중심, 택시기하