연도별 연구과제 18 페이지첫페이지로 이동

본 연구는 동애등에(Ptecticus tenebrifer)의 life cycle의 전반적인 활용 가치에 관한 연구이다. 동애등에 유충, 탈피각, 성충을 얻기 위해 전용 생육 장치를 고안 및 제작하였다. 1령 유충을 밥, 소고기, 돼지비계, 양배추에 각각 넣고 분해 정도를 파악한 결과 양배추를 제외하고 분해가 잘되었으며, 재활용품을 이용해 제작한 심지 화분에 생성된 분변토에 넣은 후 RcBr(Rapid cycling Brassica rapa)의 생장률을 확인한 결과 오히려 분변토에서 생장률이 저해됨을 확인할 수 있었다. 이는 생성된 분변토 속 유해 유기물이 식물 생장에 영향을 미치기에 후처리 공정을 통해 배양토로 사용해야 함을 시사한다. 탈피각을 채취하여 폐건전지 수용액의 중금속 흡착 정도를 SEM-EDS로 측정한 결과 다공성 구조로 Zn 2+ , Mn 2+ 을 효율적으로 흡착한다는 것을 확인 하였다. 또한 탈피각을 섞은 배양토에서 RcBr의 생장률이 높았으며, 중금속을 처리하였을 경우 생장률은 감소하였지만, RcBr의 줄기 색깔이 보라색으로 안토시아닌 색소의 발현량이 증가하였다. 이는 탈피각의 비료 로써 활용 가치를 시사하며, 탈피각의 중금속 흡착에 따른 지하수 오염 방지와 안토시아닌 발현 식물의 양이온 교환에 따른 토양 속 중금속 흡수를 통해 토양 정화를 할 수 있다는 것을 시사한다. 탈피각의 키틴 성분으로 합성한 키토산을 엽면시비하여 RcBr의 줄기 길이와 엽면 너비를 확인한 결과 생육량이 증가하였음을 확인하였고, 이는 버려지는 탈피각의 활용 가치가 높음을 알 수 있었다. 성충을 통해 고체 바이오 디젤을 제작하였으며, 성충 1마리당 0.1g으로 약 63.3%의 수득률을 얻을 수 있었으며, 제작한 바이오 디젤의 열량은 0.35kcal로 미래 에너원으로 활용 가치가 있을 것이다.

주제어: 아메리카 동애등에(Ptecticus tenebrifer), 음식물 분해, 중금속 흡착, 키토산, 바이오 디젤(Bio-diesel)

세월호 참사가 어느덧 10주기를 맞이하였지만, 현재까지도 선박 침몰 사고는 지속적으로 일어나고 있다. 이러한 사고의 원인은 선체 손상을 제외하면 대부분 선체가 파도의 횡동요를 버티지 못하는 것이다. 평형을 유지하는 장치인 자이로 스테빌라이져를 활용하면 사고를 막을 수 있지만, 소모되는 전력이 많아 중대형 선박에선 많이 사용되지 않았고, 에너지적으로 더 효율적인 자이로 스테빌라이 져의 작동을 연구하고자 했다. 자이로 스테빌라이져의 동역학은 PD 제어기를 따르기에 임의의 부유 체에서 에너지 사용 정도를 최소화하는 PD 제어기의 계수를 구하는 방법을 시뮬레이션으로 확인하 고, 간이 파도 발생 장치와 간이 선박을 만들어 검증하였으며, 실제 상황에서 시뮬레이션과 유사한 결과를 보여 시뮬레이션의 결과가 효용성이 있다는 것을 확인하였다.

주제어: 선박(shipping), 자이로 스테빌라이져(gyro stabilizer), PD 제어기(PD controller)

본 연구는 테이퍼 날개에서 발생하는 슬랫 소음을 줄이기 위해 사인파형 톱니구조를 적용하고, 메커니즘 파악과 최적화에 대해 연구하였다. 기존의 연구는 두께가 없는 평판에 톱니구조를 적용하여 소음 감소를 분석했지만, 본 연구에서는 테이퍼형 날개와 에어포일을 통해 실제 비행기 형상과 유
사한 조건에서 효과를 입증하고자 했다. 길이 20cm, 진폭 2cm인 날개에서 난류 적분 길이(  )의 정
수배에 해당하는 파장()을 가진 톱니구조를 제작해 PIV 분석과 마이크로폰을 이용한 소음 측정을
수행했다. 실험 결과,     에서 상대적인 sound intensity가 (구체적인 값)으로 소음 감소가 가장
컸다. 이는 hill 길이가 길어져 streamwise vorticity가 증가하고, 소음원이 상쇄된 결과로 분석된다.

주제어: 테이퍼형 날개, 톱니구조, streamwise vorticity, 톱니구조 파장, 소음

수도권으로 인구가 집중되며 도시 인구 밀집이 심화 되어 지하 주차장 수 및 크기가 지속적으로 증가하고 있다. 그러나 기후변화로 인한 잦은 집중 호우 역시 증가하며 지하 주차장이 침수되는 사고가 반복적으로 발생하고 있다. 이에 대해 도시 침수 시뮬레이션 등의 연구는 진행되었지만 실제 모의실험을 진행하거나 한정된 공간인 지하 주차장에 관한 연구는 진행되지 않았다. 본 연구는 배수구 구조에 초점을 맞춰 지하 주차장 축소 모형을 제작하여 침수 모의실험을 진행하였다. 이를 통해 주차장 진입로가 직선 경사로인 경우 유속이 비교적 빨라 물이 경사로 왼쪽에 집중되었다가 중앙으로 퍼져나간 것을 확인했으며, 중앙 구역의 물이 고여 오래 빠지지 않는 결과를 확인했다. 반면, 진입로가 곡선 경사로인 경우 유속 증가 정도가 적어 물이 중앙으로 빨리 퍼져나갔으며 가로 방향으로 물이 흐르면서 이 구역이 지속적으로 수위가 증가하는 결과를 얻었다. 이를 분석하여 배수가 잘 되지 않는 구역을 분석할 수 있었다.

주제어: 지하 주차장, 모의 실험, 배수구 구조, 침수 취약 구역

본 연구는 기울기 센서와 기압 센서를 활용하여 기압 변화에 따른 최적의 맨홀 뚜껑 모양이 무엇인지 알아보고자 하였다. 한 맨홀 뚜껑에 대해 흔들림을 분석하는 기존 연구와 달리 다양한 모양의 맨홀 뚜껑을 사용하여 기압 차를 가장 잘 견디는 최적의 맨홀 뚜껑을 연구했다. 각 모양의 맨홀 뚜껑의 역학적 분석을 통해 기존에 존재했던 모양이 아닌 원뿔 모양의 맨홀 뚜껑을 고안했고, 다양한 모양의 맨홀 뚜껑을 3D 프린터로 출력한 후, 모양별 기울기 변화를 비교했다. 각 모양별로 흔들리기 시작하는 압력과 이탈 압력을 구했고, 원 모양이 최대 103794Pa 까지 가장 잘 버티는 최적의 맨홀 뚜껑으로 나타났다. 또, 기존 원 모양보다 원뿔 모양이 압력을 효과적으로 분산시켜 이탈 압력을더 높여 안정성을 높일 수 있었음을 알 수 있었다.

주제어: 맨홀뚜껑, 기울기센서, 기압변화, 이탈압력

자기부상 시스템(MLS)은 비접촉, 무소음, 고효율 등의 장점으로 효율적인 운송시스템을 가능하게 한다. MLS를 이용한 운송시스템을 개발할 때 부상력과 안내력을 고려해야 한다. 할바흐 배열은 자석을 특정한 형태로 배열하여 특정 방향 자기장을 증폭시킬 수 있다. 따라서 자기부상 시스템에 일반적인 배열과 할바흐 배열을 적용한 시스템을 비교하며 그 효과를 확인하는 연구를 진행하였다. 네오디뮴자석과 페라이트 자석을 사용하였으며, 안내용 자석의 높이를 높혀가며 열차가 균형을 잃는 임계각도를 측정하였다. 측면 안내 자석의 높이가 같을 때 할바흐 배열을 이용한 열차가 일반 배열을 사용한 열차보다 뒤집히는 임계각이 더 큰 것을 확인하였고 부상과 안내 기능면에서 일반배열보다 우수한 성능을 보인다는 것을 확인하였다.

주제어: 할바흐 배열, 자기부상열차, 안내, 부상

본 연구는 헬멧 표면에 상어 리블렛 구조를 도포하여 공기 저항의 감소 효과를 알아보고자 하였다. 이를 위해 먼저 리블렛 구조 중 톱니형, 가리비형, 칼날형을 선정하고, CFD와 PIV를 이용하여 리블렛 구조에 따른 유체 속도와 공기 저항, 와류 강도와 벡터 밀도를 비교하였다.
이 결과를 바탕으로 헬멧 구조의 전면과 후면에는 톱니형 리블렛을 도포하고, 측면과 상부에는 가리비형 리블렛을 도포한 헬멧을 제작하였고, 압력 센서와 기압 센서를 이용하여 공기 저항의 감소 효과를 측정하였다. 그 결과 리블렛 구조를 도포하지 않은 헬멧에 비하여 리블렛 구조를 도포한 헬멧의 공기 저항이 약 29.7% 감소한 결과를 보여 그 효과성을 입증하였다.

주제어: 상어 리블렛 구조, 공기 저항, CFD, PIV, 사이클 헬멧

본 연구에서는 해조류로부터 알긴산을 추출하여 알긴산 필터를 제작하고, 이에 따른 벤젠 흡착 특성을 분석하였다. 순수한 알긴산과 해조류에서 추출한 알긴산으로 각각 간이 필터를 제작하여 벤젠 흡착 실험을 진행하였고, HPLC를 이용하여 흡착 성능을 확인하였다. 그 결과, 제작한 두 필터 모두 벤젠 흡착에 한계를 가짐을 도출할 수 있었다. 이후 흡착 저해 요인을 파악하고 AAC (알긴산-활성탄) 비드의 흡착능을 측정하여 벤젠 흡착제로써의 가능성을 밝혔다.

주제어 : 알긴산, 벤젠, AAC 비드, 흡착, 필터

이 연구에서는 폐플라스틱 중 폐 PVC를 활용하여 탄소 양자점을 합성하고자 하였으며, 양자점 합성에 친환경적으로 접근하고 높은 성능을 나타내는 새로운 소재를 탐색하고자 하였다. 기본 공정은 마이크로웨이브 합성, 원심 분리, 초음파기 순서로 이루어졌으며, UV-VIS와 Photoluminescence spectroscopy를 이용하여 기존의 양자점과 PVC를 혼합한 탄소 양자점의 흡광도와 형광도를 분석하 였다. 또한, PVC를 혼합했을 때 광학적 특성이 증가하는 이유를 탐색하기 위해 DLS 분석을 진행하 였다. 연구 결과, 목표한 PVC를 전구체로 사용하는 것에는 실패하였으나, 탄소 양자점의 합성에 있어서 PVC를 혼합하는 것이 탄소 양자점의 형광과 흡광 효율을 높이는 데에 효과가 있음을 알 수있었다.

주제어: 폐플라스틱, PVC, 탄소 양자점, 친환경 양자점, 나노기술

본 연구는 제올라이트 종류에 따른 화학 축열 성능을 비교하여 축열제로서의 유효성을 평가하고자 한다. 화학 축열은 현열 및 잠열 축열 방식에 비해 에너지 저장 밀도가 높고 장기 저장이 가능하다는 장점이 있다. 특히 제올라이트는 수증기와의 흡착 및 탈착을 통해 열에너지를 반복 저장·방출할 수 있으며, 구성 물질과 구조에 따라 흡착 특성이 달라진다. 본 연구에서는 LTA, FAU, CHA의세 종류의 제올라이트의 수증기 흡착 특성을 분석하고, 이를 바탕으로 실험 장치를 이용하여 열 저장 및 방출 효율을 실험적으로 비교한다.

주제어: 제올라이트, 화학 축열, 열저장, 에너지 효율

본 연구는 배 석세포를 활용한 친환경 유리 세정제를 개발하고 그 세정 효과를 평가하는 데 중점을 두었다. 일반적인 유리 세정제에서 사용되는 비이온성 계면활성제인 알킬페놀의 환경적 유해성을 고려하여, 배박에서 추출한 석세포를 대체 소재로 적용하였다. 연구 과정에서 배 석세포의 물리적, 화학적, 생물학적 추출 방법을 비교하여 최적의 추출 방식을 도출하였고, 세정력 평가를 위해 피세정 물질로 벌 화분 가루와 송진 가루를 사용하였으며, 세정 효과는 중량법과 현미경 분석을 통해 측정하였다. 진행된 연구를 바탕으로 추후에 석세포 세정제와 유리세정제의 세정능력을 비교하는 실험을 진행할 예정이다.

주제어: 석세포, 유리세정제, 연마효과, 계면활성제

새차 증후군은 새로 제조된 차량 내부에서 발생하는 화학물질에 노출되어 두통, 호흡기 질환 등을 유발하는 현상으로, 원인물질로는 VOCs이 지목되고 있다. COF는 MOF에 비해 습기에 강한 특성을 지니고 있어, 일상생활에서의 활용 가능성이 높다는 장점을 가진다. 본 연구에서는 COF를 새차 증후군의 원인물질인 VOCs의 흡착제로써의 사용가능성을 평가하고자, COF와 기존 흡착제로 사용되는 MOF, 활성탄의 VOCs 흡착 실험을 진행하고, 시간에 따른 농도 변화를 비교하였다. 또한, COF 의 합성 과정을 최적화하여 다공성 구조를 개선하고, 개선 전후의 COF와 흡착 성능을 비교하였다.
실험 결과, COF는 대조군에 비해 우수한 흡착 성능을 보였으며, 구조 개선을 통해 흡착 능력이 더욱 향상될 수 있음을 확인하였다.

주제어: 새차 증후군, VOCs, COF, 다공성 물질, 흡착