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세종시 합강 습지는 도심과 가까이 있으면서 생태계가 잘 보존되어 있는 생태학적 요충
지이다. 최근 도심이 개발됨에 따라 유출되는 중금속, 특히 독성이 강한 중금속인 카드뮴은 습지 생태계에 좋지 않은 영향을 줄 것이라 생각하여, 자연적으로 카드뮴 흡수에 효과적인 식물에 관해 연구하였다. 합강 습지에서 우점하고 있는 버드나무속 4종에 대해 카드 뮴 처리 농도에 따른 생체량 변화와 카드뮴 흡수능을 비교하고자 하였다. 4종의 버드나무 (Salix koriyanagi, Salix matsudana f. tortuosa, Salix alba, Salix rorida)를 카드뮴 농도를 달리한 배양액에서 6주간 수경재배한 후, 카드뮴 흡수능의 차이를 측정하였다. 그 결과 버드나무 생체량과 카드뮴 흡수능 사이의 유의미한 상관관계를 찾을 수 없었으며, 5mg/L 이하 카드뮴 용액에서는 Salix matsudana f. tortuosa의 중금속 흡수능이 가장 높게 측정되 었고, Salix sp.2의 카드뮴 흡수능이 다른 종에 비해 높다는 것을 확인할 수 있었다. 앞으 로 다양한 중금속에 대한 버드나무속 식물의 종별 중금속 흡수능에 대한 보다 정밀한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
바닷물의 염류 중 대부분을 차지하는 염화 나트륨과 염화 마그네슘을 이용해 염류를 녹인 수용액의 축열 효율을 탐구하는 것을 목적으로 하며, 빛(복사)과 열원(전도)에 의한 열의 전달과 염류의 농도에 따른 축열의 효율을 비교하고 바닷물을 축열에 최적화된 수용액 상태로 가공하는 방법을 찾고자 한다.
▪ 주제어: 축열재, 축열, 바닷물, 염류, 용해
MDF는 값이 저렴하고, 가공이 쉽기 때문에 가구, 인테리어 자제 등 여러 분야에 사용된다. 그러나 기존의 MDF를 제작할 때는 요소수지를 접착제로 이용하기 때문에 새집증후군 등을 일으키는 유해성분인 포름알데히드가 방출된다. 이 때문에 장기적으로 MDF에 노출되었을 때 인체에 유해할 수 있다. 따라서 유해물질을 방출하는 접착제 대신 친환경 재료인 젤라틴 또는 한천을 이용하여 친환경 MDF를 만들고 재료의 비율과 건조 기간에 따른 강도를 Materials Bending Accessory 장치를 이용해 측정하여 가장 강도가 강한 샘플을 찾아내어 기존 유해한 MDF를 대체 할 수 있는 친환경 MDF를 제작한다.
본 연구의 목적은 시중에 있는 인조잔디의 물성 및 유해성을 확인하여 녹말과 나일론 등을 이용하여 친환경적인 인조잔디를 만드는 것으로, 총 3종류의 서로 다른 인조잔디를 실험 대상으로 진행했다. 녹말 성분으로 인조잔디의 충전재를 제작했으며, 추가로 나일론과 우레탄을 추가하며 여러 종류의 충전재를 만들었다. 녹말의 성분이 적을수록 충전재가 잘 부스러졌으며, 나일론과 우레탄을 섞은 충전재는 딱딱했다. 충전재가 뿌려져 있지 않은 시중에 있는 충전재에 직접 만든 충전재를 뿌려 탄성 등 여러 물성을 확인했으며, 충전재의 성분별로 탄성력에 뚜렷한 차이가 있지는 않았지만 그래도 나일론과 녹말을 섞은 충전재가 탄성력이 조금 더 좋았다.
▪ 주제어: 인조잔디, 충전재, 녹말, 셀룰로오스
이 연구에서는 벨로드롬에서 물체의 최단시간 운동궤도를 찾는 연구가 이루어졌다. 현재까지는 물리적으로 접근하여 가속도의 방향이 일정한 경우에 성립하는 사이클로이드를 가속도의 방향이 매 순간 바뀌는 원운동에서 적용될지에 대해서는 확인되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 딥러닝을 이용하여벨로드롬에서 구심가속도를 받으며 가속도의 방향이 변하는 물체의 최단시간 운동궤도를 찾도록 설계하였다. 연구 결과 물체가 벨로드롬을 최소시간으로 운동하는 경로는 spherical epicycloid 라는 점을 추론할 수 있었다.
▪ 주제어: velodrome, 경륜 경기, ML Agent, 최단시간, 운동경로
본 연구는 집에서도 쉽게 제작이 가능한 허니랩의 물성 향상을 통해 보다 많은 사람들이 환경 보호에 동참할 수 있도록 하는 데 목표를 둔다. 우리 생활 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 물질인 천과 밀랍, 기름 등을 사용하여 허니랩을 제작하였으며, 그 물성을 분석하고 측정하는 방향으로 연구가 진행되었다. 일상에서 쉽게 구할 수 있는 밀랍에 기름과 같은 물질들을 첨가하여 허니랩을 제작해 랩 표면의 접촉각이나 사용시 주름이 생기는 정도와 같은 물성에 대해 비교하였다. 그 결과, 콩기름과 참기름을 넣어 제작하면 접촉각의 크기가 증가함을 확인할 수 있었으며 젤라틴을 첨가하여 제작한 랩은 주름이 적게 생기는 것을 관찰할 수 있었다. 만들어진 랩은 표면에 있는 밀랍을 쉽게 녹일 수도 있고, 천을 사용하여 제작되었기 때문에 환경에 미치는 부담을 덜어줄 수 있을 것으로 보인다.
▪ 주제어: 밀랍, 젤라틴, 허니랩, 방수, 주름의 최소화
추진체 기술은 추진력을 발생시켜 기계적 에너지를 통해 물체를 가속하여 운반, 이동하는 기술이다. 산업, 교통 부분에서 물체를 이동시키는 기술은 필수적으로 요구되기 때문에, 학문적인 관점뿐만 아니라 경제적인 관점에서도 추진체 기술은 매우 중요하다. 본 연구에서는 추진체 기술의 발달에 기여하기 위해 추진체의 구조가 추진체의 가속도 및 효율에 어떤 영향을 주는지 알아볼 것이다. 특히 노즐의 구조가 추진체의 가속도 및 효율에 주는 영향에 대해 분석하고자 한다. 연구를 통해 추진체의 작동에 적합한 노즐의 형태는 어떤 것인지 파악하고, 직접 로켓 추진체를 개발해보고자 한다.
▪ 주제어: 추진체, 노즐, 가속도, 효율
산화와 환원 전극이 분리되지 않은 전지에서 환원 반응이 두 전극에서 모두 일어날 수 있다는 점에 의문을 가지고, 각 전극에서 일어나는 환원 반응의 경향성을 정량적으로 설명해보고자 구리 이온 전해질을 사용하였다. 그러나 구리 이온 전해질 용액에서 아연 전극에서 검은색 침전이 예상치 못하게 발생하였다. 나노플라워라고 불리는 형태의 결정 구조가 관찰되어 음이온의 종류, 결정 생성 시간에 따라 침전의 결정 모양 및 성분을 분석하였다.
▪ 주제어 : 나노 플라워, 전지, 환원 반응, 전자현미경, 전해질
대한민국은 더 이상 지진 안전 지대가 아니라는 것이 밝혀졌다. 이에 따라, 건축물의 안정성은 이전보다 매우 중요해지고 있다. 지오데식 돔은 안정된 구조를 바탕으로 여러 가지 방법으로 변형함에 있어 용이하다. 본 연구에서는 지오데식 돔의 차수와 접합부의 수를 바꿔가며 그 중 가장 안정한 구조를 찾고, 이를 바탕으로 다양한 방법을 통해 구조를 변형할 것이다. 최종적으로는 기존 건축물의 부족한 안정성을 보완해줄 새로운 건축구조를 제시할 것이다.
▪ 주제어: 지오데식 돔, 지진 안정성
본 연구는 물 안에 있는 나프탈렌을 대상으로 사이클로덱스트린의 전하를 띤 유도체를 이용해 나프탈렌을 포집 후 염석의 원리를 이용해 수면 바닥에 응집하고자 하였다. 알파, 베타, 감마 사이클로덱스트린의 나프탈렌 포집 효과를 확인하였으며 전하를 띤 효과적인 유도체로 베타-사이클로덱스트린-2-HPTMAC를 환류콘덱서를 이용해 둥근바닥플라스크에서 약 20시간 동안 가열하여 합성하였다. 이를 나프탈렌 용액에 투입 후 용액에 대한 원심분리를 진행하여 용액의 중간 층을 채취한 후, 분광광도법과 입도분석법으로 나프탈렌의 포집이 이루어졌음을 확인할 수 있었다. 이 연구를 통해 수면 바닥에 포집된 나프탈렌을 빼낼 수 있는 방법만 제기된다면 수면에 미량 녹아 있는 나프탈렌을 대부분 제거할 수 있는 시스템을 완성할 수 있다.
주제어: 사이클로덱스트린, 흡착, 나프탈렌, 염석, 전착
본 연구에서는 화학 실험 및 생화학 실험에서 요구되는 사전 전처리 과정을 자동화할 수 있는 시스템을 개발하고 검증하였다. 반복적이고 단순한 전처리 과정을 고급 연구 인력이 아닌 자동화 로봇에게 할당하게 함으로써, 연구의 효율성을 향상시키고 오차를 줄일 수 있다. 개발한 전처리 시스템은 하드웨어와 소프트웨어로 나누어진다. 전처리 기능 수행을 위해 필요한 4가지의 하드웨어를 설계하고 제작하였으며, 사용자의 니즈를 입력받는 인터페이스를 BASIC 언어 기반 터치형 컨트롤러 CT1721C를 통해 구현하고 기능 수행에 실질적인 실행 코드를 구현하였다. 개발한 전처리 시스템은 단순 피펫팅만 아니라 pH와 정밀 온도를 측정할 수 있는 기능이 추가되어 있어 폭넓게 활용이 가능하다.
유체 저항은 공학 분야에서 중요하게 다루어지는 내용이다. 특히, 배와 비행기 등에서는 유체 저항을 줄이기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이 연구는 그루브-리블렛 복합형 구조의 유체 저항 감소 효과를 확인한 연구이다. 형태적인 면에서 선인장의 그루브(groove) 구조를 응용하고, 표면적인 면에서 상어 비늘의 리블렛(riblet) 구조를 적용하여 복합구조를 제안하였다. 첫단계로, 홈의 깊이와 끝 부분의 모양에 따라 유체 저항이 달라질 것이라는 가설을 수립하였다.
그 후 3D 프린터로 그루브 형태별 구조물을 출력하여 풍동 실험 장치를 통해 구조물 별 항력계수를 비교하여 위 가설들을 검증하였다. 이를 바탕으로 리블렛 구조를 추가한 복합 구조를 제작하여 같은 방법으로 유체 저항이 최소가 되는 구조를 찾아내었다. 그 결과 본 연구에서 제안한 그루브-리블렛 복합 구조는 유체 저항을 40% 가까이 감소시킬 수 있으며, 이는 비행기 등에 활용할 수 있을 것이다.
▪ 주제어: 유체 저항, groove구조, riblet 구조, 유체저항 감소