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= 지정주제형 R&E = 

본 연구에서는 OLED(Organic Light Emitting Diodes)의 유기 발광재료를 폐기물 속 물질로 대체함으로써 경제성과 환경성을 높인 OLED를 제안하고자 하였다. 기본적인 발광 조건을 갖춘  공액구조를 지니면서 식물 폐기물로부터 얻을 수 있는 porphyrin과 페인트 폐기물로부터 얻을 수 있는 phthalocyanine을 연구 대상으로 선정하였으며, UV lamp를 통해 발광 여부를 확인하고 발광이 확인되지 않은 물질에 대해 OFET simulation 프로그램을 실행하여 발광 효율과 원인을 분석하였다. OFET simulation에 필요한 데이터 수집을 위해 UV-vis로 유기물질의 bandgap을 측정하였으며, simulation 결과를 통해 육안으로 발광을 확인 할 수 없었던 이유를 에너지 밴드 갭과 연관 지어 추론하였으며, 전하밀도를 비교하여 발광층으로서의 가능성을 판별하였다. 본 연구 통해 Mg-porphyrin과 Co-porphyrin, In-phthalocyanine, Si-phthalocyanine이 차세대 OLED 유기 발광재료로 활용될 수 있음을 확인하였으며, phthalocyanine과 달리 물질 자체로 존재하지 않는 porphyrin의 경우 직접을 식물로부터 추출해봄으로써 식물폐기물로부터 직접적인 활용가능성을 증명하였고, 그 과정에서의 경제성도 입증할 수 있었다.

▪ 주제어: OLED, semiconductor, OFET simulation, porphyrin, ptholacyanine

최근 신종코로나바이러스의 영향으로 항균 필름의 사용이 급격히 증가하고 있다. 우리는 친환경적인 측면도 고려하여 기존의 항균 필름보다 항균효과가 뛰어난 필름을 만드는 데 목적을 두고 연구를 진행하였다. 나노입자를 만드는데 사용되는 추출물의 종류에 따른 항균효과를 비교해보고 은 나노입자와 구리 나노입자의 비율에 따라 달라지는 항균효과를 분석했다. 항균효과는 페이퍼디스크법을 이용하여 그람음성균인 E.coli와 그람양성균인 S.aureus 각각에 대해 나타나는 클리어존의 크기를 측정하여 비교하였다. 이를 통해 가장 뛰어난 항균효과를 가진 용액을 선정했다. 또, 아가(한천)와 글루텐을 이용하여 필름을 제작하고 빛 투과율, 물 흡수율, 유연성, 강도 실험을 진행하여 항균 필름으로 사용하기에 적합한 재료를 선정했다.

▪ 주제어: 항균 필름, 은 나노입자, 구리 나노입자, 버려지는 천연 물질

본 연구는 마이크로스피어를 이용한 약물전달시스템의 개발을 목적으로 한다. 계면활성제인 PVA와 유기용매 Chloroform, DCM을 첨가한 O/W 에멀젼을 여러 조건에서 교반시켜 마이크로스피어를 형성하였다. 눈금 슬라이드글라스를 이용해 광학현미경에서 관찰함으로써 형성되는 입자의 크기가 마이크로 단위를 가짐을 확인하였으며, 형광물질을 첨가한 용액을 형광현미경으로 관찰하여 마이크로스피어 내에 형광물질이 들어있는지 확인하여 올바른 약물전달시스템이 형성되었는지 확인하였다. 용액을 제조할 때에 첨가하는 PVA 수용액의 농도가 높고, 그 양이 많으며, 빠른 속도로 교반할 때 더 작은 마이크로스피어가 형성되었다. 온도가 높아질수록 더 균질하고 작은 마이크로스피어가 만들어지며, 단위 부피당 존재하는 양도 더 많았다. 초음파를 발생시키게 되면 2시간씩 교반해야 하는 위의 방법과는 다르게 5분만에 생성된다는 장점이 있지만, 균일하게 섞이지 않아 형성되는 마이크로스피어의 크기가 제각각이라는 단점이 있다.

▪ 주제어: trans cinnamaldehyde, 약물전달 시스템, 마이크로스피어, 형광물질
 

=지정주제형 R&E= 

본 연구는 K-방역의 핵심이라고 할 수 있는 신속한 진단에 의한 유증상자 격리, 사회적 거리두기, 마스크 착용의 생활화가 Covid-19의 확산 억제에 실제로 영향을 줄 수 있는가를 Wolfram Language, Python 등의 언어와 수학적 모델을 활용하여 분석하였다.

정교한 정량적 연구를 통해 결과를 분석할 수는 없었지만 실제로 어느 정도 영향을 주고 있음을 확인하였다.

위 연구는 COVID-19로 공중보건에 대한 인식이 급등하는 현재, 구리와 ABS의 융합으로 새로운 형태의 항바이러스성 3D 필라멘트를 제시하고자 한다. 나노 구리(직경 5~7nm)가 산화적 작용을 이용해 바이러스를 사멸하는 원리를 이용하여 항균성 구리 필라멘트를 개발하고자 하였다. filament extruder을 이용하여 나노 구리와 ABS를 일정한 비율로 혼합한 필라멘트를 출력하고, 총 두가지 실험을 진행하였다. Paper disc method를 이용하여 Cu powder을 이용한 필라멘트와 Cu nano particle을 이용한 필라멘트의 항균력을 비교하였고, Cu nanoparticle을 첨가한 필라멘트에서도 항균성을 눈에 띄게 관찰할수 있었다.
 

새집증후군은 건물의 건축자재나 벽지에 포함되어 있는 휘발성 유기화합물질이 실내로
배출되어 몸에 붉은 반점이 나타나거나 비염, 아토피성 피부염, 두드러기, 천식, 심학두통, 기관지염 등 각종 질병을 일으키게 하는 현상을 말한다. 이의 영향력에 비해 현재 대부분의 사람들이 특별한 조치나, 해결방안을 사용하지 않고 단순히 환기만에 의존하고 있다. 가장 이슈화된 방법으로 피톤치드를 사용하는 방법이 알려져 있는데 그조차도 정확하게 효능이 있는지 모른다. 따라서, 새집증후군을 유발하는 성분들에 대해 알아보고, 피톤치드가 이 성분들에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 나아가, 미치는 영향이 있다면 얼마나 효과적으로 유해한 성분들을 제거하는지, 피톤치드가 가지고 있는 화학성분중 어떤 성분이 제일 유해성분 제거에 큰 역할을 하는지에 대해 연구하고자 한다.

▪ 주제어: 새집증후군, 피톤치드, GC-MS, HPLC, UV-VIS

전 세계적으로 마스크를 전례 없이 사용하고 있어 공급부족, 환경파괴 등의 문제점이 드러났고 이에 대한 해결의 실마리를 얻어보고자 연구를 진행하였다. 먼저 마스크 속 세균을 순수 분리하여 생화학적 분석 및 염기서열 분석 의뢰를 통해 동정하였고 발견된 세균 중 Micrococcus luteus에 대한 정균효과를 Rhamnolipid, 구리 및 알루미늄, 650nm 파장의 레이저와 TiO₂광촉매, 홍삼 분말을 이용하여 실험을 진행 했는데, Rhamnolipid와 홍삼 분말은 멸균 종이디스크를 이용해 TSA 배지에서 MIC를 측정하였고, 구리 및 알루미늄는 각 조각을 넣은 M.luteus 배양액에 대한 흡광도 측정을 통해 세균밀도를 비교하였다. 또 다른

고안 방법으로 Mn doped TiO₂를 첨가하여 레이저를 조사한 M.luteus 배양액의 흡광도를 비교하였다. 그결과 알루미늄과 구리 및 Rhamnolipid(100mg/ml)용액의 정균 효과를 확인하였다. 또한 구리와 알루미늄, 홍삼을 적용한 정균 방법을 제외한 나머지 방법은 마스크의 미세입자 차단 능력을 저해한다는 것을 확인했다. 이번 연구를 통해 사용한 마스크 속 세균의 종류와 마스크 속 세균인 M.luteus에 대한 정균 방법을 알아보았고 구리와 알루미늄이 마스크의 성능을 떨어뜨리지 않으면서 정균 효과를 가진다는 것을 알 수 있었다.

▪ 주제어: 정균작용 마스크 계면활성제, 레이저, 알루미늄

염색약 속의 유해 성분인 PPD(paraphenylenediamine)를 안정화시키기 위해서 초분자 계열에 속하는 β-Cyclodextrin을 통해 포접하고자 한다. IR과 UV-vis 분광광도계를 이용하여 Cyclodextrin과 PPD의 포접 화합물이 생성됨을 확인하고 포접이 가능한 최대 농도 비율을 찾는다. 그 뒤 실제 시판되는 염색약에 β-Cyclodextrin을 가해 염색약 속 PPD를 포접한 후 그 염색 효과를 색차계와 UV-vis 분광광도계를 이용해 확인하고, SEM을 통해 그 안전성이 향상되었음을 확인하고자 한다. 생산량 대비 이용량이 적은 물질인 리그닌이 중금속을 잘 흡찰할 수 있다는 특징을 이용하여 친환경적인 중금속 흡착제를 고안해보고자 한다. ICP-AES를 이용하여 수용액 내 중금속들을 얼마나 잘 흡착했는지 확인하고, 실제로 이 흡착제를 사용하기 위해 여러 환경에서 잘 흡찰할 수 있는 방법도 탐색해본다.

▪ 주제어: Cyclodextrin, PPD, 포접 화합물, 염색, 리그닌

본 연구에서는 수학적 곡선들을 사용하여 블레이드를 설계한 후 해당 블레이드의 항력, 양력, 양항비를 알아보고, 발전량을 측정함으로써 개선된 효율의 풍력발전기를 제작하고자 한다. 먼저, 지오지브라를 이용해 수학적 곡선을 활용한 날개모양을 구상한 후, 기존의 airfoil과 각 날개의 항력, 양력, 양항비를 솔리드웍스 flow simulation을 통해 비교한다. 다음으로, 해당 날개를 직접 3D 프린터를 이용해 서 출력한 후 날개의 종류에 따른 발전량의 차이를 확인하여 이유를 알아본다. 연구결과 양력은 받음각이 40°~70°에거 가장 컸으며, 양항비의 경우 받음각이 10~15° 사이일 때 가장 크게 나왔다. 날개의 크기를 변화시킨 경우에는 날개가 커질수록, 양력, 항력이 증가하고, 양항비가 비슷했다. 날개의 종류, 항력, 양력, 양항비의 크기 등과 발전량의 상관관계를 알아본 결과 발전량은 날개가 불어오는 바람과 접하는 면적, 이 때 바람에 의해 발생하는 양력에 의해 가장 큰 영향을 받았으며, 받음각이 75°에서 가장 크게 발전량이 나타났다. 수학적 곡선을 활용해 설계한 블레이드 중에서 추적선 곡선을 활용해 만든 곡선이 기존의 에어포일보다 발전량이 크게 나타났으며, 이를 통해 수학적 곡선을 좀더 다양하게 적용하면 다양한 모양의 날개를 구상하고 개선된 날개 모양을 구상할 수 있다는 것을 알았다.

▪ 주제어: 풍력발전기, 수학적 곡선, 효율 개선, 양항비, 발전량

생활 방식 및 식습관의 서구화로 현대인들이 만성적으로 겪고 있는 고지혈증 치료제는 스타틴(Statin) 계열이며, 스타틴 계열 약물의 부작용을 다루고 있는 논문들이 다수 발표되며 위험성이 논란이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 민간에서 고지혈증 및 콜레스테롤 저하 효과가 있다고 알려진 새싹 식물3종 보리(Barley), 귀리(Oat), ABC 혼합물(Apple/Beet/Carrot)의 추출물에 대해 콜레스테롤 저하 효능을 분석하고자 하였다. 본 연구는 3가지 새싹 추출물이 콜레스테롤 신생합성 과정인 Mevalonate pathway에서 속도 조절 효소인 HMG CoA Reductase(HMGR)의 효소 활성에 미치는 억제 효과를 UV/VIS 분광광도계를 이용한 흡광도 측정으로 비교 분석하였다. HMGR 활성에 대한 보리새싹 추출물의 저해 정도는 기존의 고지혈증 치료제인 스타틴 계열의 한 종류인 Pravastatin보다 높게 나타났으며, 귀리 새싹 추출물이나 ABC 새싹 추출물은 Mevalonate pathway에서 HMGR 효소 활성을 억제하지 못하는 것으로 나타났다. 이를 통해 보리 새싹 추출액에 Statin계열 약물의 대체 가능 물질이 있음을 추정할 수 있다. 또한 새싹 추출물의 종류에 따라 HMGR 효소 활성에 대한 저해 효과에 차이가 확인되어 민간에서 설파된 가설에 오류가 있을 가능성을 탐색하였다.

▪ 주제어: Hyperlipidemia, Sprout plant, 3-Hydroxy-3-methylglutaryl Coenzyme A reductase, Statin, Treatment supplements
 

본 연구는 글루텐 불내증을 치료에 사용될 수 있다고 알려진 식충식물의 소화 효소인 네펜테신을 다량 얻을 수 있는 생육조건을 찾기 위해 진행되었다. 교배종인 네펜데스 벤트라타의 네펜테신 함유 여부 및 다량의 네펜테신을 얻을 수 있는 생육조건을 찾는 것을 목적으로 한다.

포충낭 내부에서 곤충이 소화됨을 광학현미경으로 관찰하였고, pH미터, FT-IR, HPLC를 이용해 네펜테신의 존재를 간접적으로나마 확인하고자 하였다. 네펜테신이 시스테인 잔기를 많이 함유 한다는 사실을 근거로하여 시스테인의 함량을 통해 네펜테신의 분비량을 간접적으로 비교했다.

밀웜의 양, 온도를 조작변인으로 하여 키운 네펜데스의 포충낭을 분쇄하여 원심분리한 상등액 을 HPLC로 분석했다. 밀웜을 더 많이 넣어준 포충낭에서, 30℃보다 20℃ 조건에서 네펜테신이 더 많이 분비됨을 확인하였다. 네펜데스의 주 서식지인 아열대 기후 온도인 30℃에서 더 많이 검출될 것이라는 예상과 다른 결과였다.

▪ 주제어: 식충식물, 네펜데스 벤트라타, 네펜테신, 시스테인 잔기, 시스테인 분석

본 연구는 Escherichia coli(E.coli)에 의해 형성되는 바이오필름을 TiO2에 가시광선을 조사함으로써 제거할 수 있음을 보이고 그 최적조건을 구하기 위하여 수행되었다. 스테인리스 스틸을 TSB배지에 투입하여 E.coliO157:H7을 접종 및 배양하여 바이오필름을 형성시킨 후, 조건을 다르게 한 TIO2를 투입하고 일정 시간동안 빛을 조사하고 Crystal violet 염색을 이용하여 제거된 바이오필름의 양을 평가하였다.
그 결과 anatase 결정형의 TiO2를 0.01mg/ml 농도로 투입한 후 오랜 시간 빛을 조사해주는 것이 최적조건으로 나타났다. 향후 더 다양한 재질에서, 특히 인체의 피부 상에서 형성되는 바이오필름에 대한 제거 가능성, 최적조건 등에 대한 연구를 진행할 계획이다.

▪ 주제어 : 바이오필름, 광촉매, 가시광선, TiO2, 최적조건