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트리메틸아민뇨증(trimethylaminuria) 환자가 자신의 분비물로 방출되는 트리메틸아민(Trimethylamin, TMA)의 심한 악취로 고통받는 것에 대해 관심을 가져 이 문제의 해결방안을 모색해 보았다. 우리는 TiO2가 광촉매로 작용하여 TMA를 분해하는 것을 알고, TiO2에 Nd-doping, Slica-doping을 적용하여 가시광선 영역에서 반응하는 고효율의 광촉매를 제작하려 하였다. 또한 앞선 연구에서 연구팀은 6종의 양이온으로 진행한 제올라이트 표면개질 실험을 진행했고, 그 중 가장 고효율의 흡착 성능을 보여주었던 Ca(OH)2를 doping 한 TiO2과 섞어 추가적인 효과가 나는지 비교해 보았다.

▪ 주제어: TMA, TiO2, 광촉매, 제올라이트, 흡착

아밀레이스의 세정 효과를 일반 세정제와 증류수와 비교하여 어느 정도의 세정효과를 나타내는 지 파악하였다. 대장균을 기르는 배지를 만들어, 대장균을 정량적으로 세척할 수 있는 실험을 형성할 수 있도록 하였고, 식물의 아밀레이스 추출물 용액을 제작하여 실험을 진행하였다. 배지에 자란 대장균 수를 분석하여 세척력을 비교해 보았을 때 아밀레이스가 세정제보다는 적었지만, 유의미한 세정효과를 나타낸 다는 것을 파악하였고, 아밀레이스 농도를 높여서 다시 실험을 진행하여 최종 아밀레이스 세정효과를 검증할 것이다.

▪ 주제어: 베타 아밀레이스, 세정, 미생물

 친환경 소재인 Chitin 기반 poly-para phenylene과 Polythiophene 합성함. Polythiophene 합성 시 CrO₃와 Na_​2​CrO_​7, KMnO_​4​  를 이용하여 합성하였고 IR 스펙트럼을 이용하여 작용기를 분석함. 합성한 물질을 이용하여 BPA 흡착실험을 진행하였고, poly-thiophene-ohitin, 활성탄과 zeolite의 비율은 1:3, 1:2, 1:1, 2:1, 3:1, 활성탄, poly-thiophene-ohitin과 활성탄을 섞은 것을 순서로 흡광효율이 나타남.

▪ 주제어: Chitin, BPA, 흡착, poly-para phenylene, Polythiophene

실내공기는 한정된 공간에서 오염된 공기가 지속적으로 순환하면서 실내공기가 오염되어 큰 피해를 유발할 수 있다. 또한, 코로나 19로 인해 교실 안에서 공기를 통한 바이러스 전파 가능성을 배제할 수 없는 상황이다. 그래서 본 연구를 통하여 학생들이 가장 많은 시간을 보내는 교실 내에서 공기 흐름변화에 따른 오염물질 확산 양상을 알아보고 오염물질로 인한 피해를 최소화할 수 있는 방안을 탐구하고자 한다. 탐구를 위해 교실 모형을 제작한 후 바람의 각도와 창문에 설치한 날개의 각도의 변화시키면서 교실에 발사한 기체의 농도 변화와 흐름을 분석하였다. 이 연구를 통해 바람의 방향에 따른 교실 내의 가장 원활한 환기가 되게 하는 날개 각도를 알 수 있다. 그리고 본 탐구 결과를 이용하여　실제 학교 창문의 날개에 적용하여 교실 내의 원활한 환기를 할 수 있다.

▪ 주제어 : 자연 환기 공기순환 방법, 공기의 흐름, 창문 날개, 교실

인류의 주요 에너지원인 화석 연료가 고갈됨에 따라 신재생 에너지의 중요성이 대두되고 있다. 신재생 에너지원으로서 큰 공급 비율을 차지하는 태양광 발전은 넓은 토지 사용량과 미적 부조화 같은 문제로 인해 도시지역에 적극적으로 도입되지 못하고 있다. 본 연구의 목적은 식물의 구조 모방을 통해 면적당 발전량을 높이고 도심 환경과 조화를 이루도록 조형 태양광 발전기를 만들어 이러한 문제점을 해결하고자 하는데 있다. 오랜 진

화를 거친 식물이 광합성 효율을 높이는 방법을 탐구하고 추상화시켜 시뮬레이션을 도출 및 비교하고 이를 토대로 3D 모델을 출력하여 리얼 월드에서의 적용 가능성에 대해 연구하였다. 결과적으로 단위면적당 발전효율을 높이고 자연을 모방하여 만들어지는 아름다운 구조로 미적 효과를 높이고자 하였다.

▪ 주제어: 광합성, 태양광 발전, 식물의 구조 특이성, 굴광성

셀룰로오스는 지구상에서 가장 풍부한 바이오매스이나 나무 중 비율이 40% 정도로 순도를 높여 펄프화 하는데 많은 에너지와 화학물질이 필요한 단점이 있다. 사용한 폐종이는 주로 재생종이로 재활용(recycling)되고 있으나 셀룰로오스 비율이 80~90% 정도로 높아 우수한 바이오매스 원료가 될 가능성이 있다. 따라서 본 연구는 폐지를 값싸게 재생하여 플라스틱 제품을 대체하는 것을 목적으로, 고급 장비 없이 폐지를 이용해 펄프를 성공적으로 제조할 수 있는 시스템을 구축하고, A4 폐지를 원료로 하여 고순도의 셀룰로오스를 정제하고 이를 이용하여 CNF를 제조한 후, 펄프와 CNF를 다양한 비율로 혼합하여 제작된 재생 종이의 섬유 구조, 최대 인장력을 비교하였다. 나아가 지방산 염화물로 재생 종이를 코팅하여 소수성을 띠게 하였다. 결론적으로, 값비싼 장비 없이도 펄프를 생산할 수 있고, 폐지로 생산된 재생 종이에 적절한 비율로 CNF를 첨가하고 코팅을 진행함으로써 인장 강도와 소수성을 강화하여 현재 생산되는 플라스틱 제품을 대체할 수 있음을 시사했다.

▪ 주제어: Cellulose Nano Fibril(CNF), 펄프, 나노셀룰로오스, 재생종이, 폐지 업사이클링

공학이나 유체역학 분야에서 터빈과 같은 회전 역학적 물체를 다룰 때 관성모멘트 값은 중요하다. 적분을 통해 관성모멘트를 구하는 방법은 물체가 간단한 함수식으로 나타내어지지 않거나 물체의 밀도를 구하기 힘들 때 등에는 적용하기 어렵다. 본연구에서는 이런 문제점들을 해결하고 물체의 관성모멘트를 실험적으로 구해내고자 물리진자의 진자운동 개념을 활용한다.

일반적으로 물리진자를 분석할 때 진폭이 매우 작은 상황, 즉 작은 각 근사를 사용하여 분석하며, 공기저항에 의한 감쇠 등을 고려하지 않는다. 이는 실제 결과와 비교했을 때, 무시할 수 없을 만큼의 오차가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 물리학적으로 최대한 정확한 관성모멘트 값 도출에 초점을 맞추었다.

주제어: 물리진자, MATLAB, 관성모멘트, 단진자 운동

최근 인공 피부용 촉각 센서와 관련한 분야가 각광받고 있으며, 이의 민감도를 개선하는 것이 주요 과제로 꼽히고 있다. 현재 이러한 촉각 센서의 다양한 작동 방식에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있고, 그중에서도 물질의 민감한 저항 변화를 유도하여 sensing하는 방식이 대표적이다. 본 연구에서는 외부 자극에 부피가 변하는 PDMS polymer 내에 성게 형상 나노입자를 첨가하여 나노입자의 거리 변화를 통해 저항 변화를 유도하는 저항 방식의 촉각 센서를 제조하고, 이 촉각 센서의 전극에 은 나노와이어 코팅을 함으로써 민감도를 높일 수 있는 요소인 나노와이어와 나노입자를 함께 사용했을 때의 그 시너지 효과를 알아본다.

▪ 주제어: 성게 형상 나노입자, 은 나노와이어, PDMS, 저항 변화

산업이 발전하며 일반인들이 중금속에 쉽게 노출된다. 따라서 일반인들이 복잡한 실험기기를 이용하지 않고도 중금속을 검출할 수 있는 방안의 필요성이 제기된다. 본 연구에서는 작용기의 특성을 고려하여 발색단과 조색단을 합성하여 화학센서를 만들었다.
  합성된 화학센서의 구조를 FT-IR 분석을 진행하였으며, 그 성능을 측정하기 위해 UV-Vis Spectrophotometer을 이용해 분석하였다. FT-IR 분석에서는 기존 Azine에 존재하던 N-H peak가 사라지는 것을 확인함으로써 원하는 화학 센서가 합성되었음을 알 수 있었다. UV-Vis Spectrophotometer 분석은 크게 두 단계로 이루어졌다. 첫 번째로 각 화학 센서에서 중금속의 종류별로 흡광도를 분석하였으며, 두 번째로 각 화학 센서에서 중금속의 농도별로 흡광도를 분석하였다. 분석 결과, 화학 센서별로 중금속의 종류 및 농도에 따른 선택성이 관측되었다.
UV Lamp를 이용한 실험 결과, 중금속이 결합함에 따라 시각적으로 나타나는 변화는 찾아보기 힘들었지만, UV-Vis Spectrophotometer이 있는 실험실에서는 기존의 방법보다 간단한 과정을 통해 중금속을 검출할 수 있을 것이며, 반복 실험을 통해 데이터베이스를 구축한다면 더욱 정확한 정량까지 가능할 것으로 판단된다.

▪ 주제어: Azine Chemical Sensor, Heavy Metal Ions, A Chromophoric Group and Auxochromic Group

인도의‘갠지스 강’은 수질오염이 심각하고, 이러한 강물을 사람들이 생활용수로 바로 사용하여 야기되는 질병이나 질환의 확산도 큰 사회적 문제가 되었다. 하지만, 기존의 정화장치들은 경제적이지 못해 저소득층이 아예 구비하지 못하거나 지역적합성이 부족해 특정 유해 물질을 잘 거르지 못해 잘 사용되지 못한다. 본 연구를 통해 우리는 갠지스 강의 수질을 다변량 통계분석을 통해 파악하여 특정 오염이나 상태를 개선할 수 있는 간이 필터

장치를 제작하여 저소득층의 물 위생 실태를 향상 시키고자 한다. 다변량 통계 분석과 상관 분석에서 우리나라의 수질 기준과 대조한 결과, 우리가 정화해야 하는 것이 대장균과 중금속, 그중에서도 가장 높은 수치를 보이는 납과 카드뮴임을 알 수 있었다. 그리하여 가장 경제적이고 실용적인 태양광을 이용하여 장치를 개발하는 방법을 선택하였다. 태양광/광촉매를 이용한 오폐수 살균 특성, 조일형 외, 용인대학교, 2005에서 언급한 태양광과 광촉매 TiO2 를 이용한 살균 방법을 적용한 필터를 개발하였다. 또한, 중금속과 관련해서는 Pb 2+ 와 Cd2+와 모두 반응하는 I- 가 들어간 물질을 물에 넣은 후, 앙금을 여과지로 거른 것으로 정화시키는 방법을 개발하였다. 이러한 방법이 적합하고 효과 있는지를 실험하기 위해, 앙금을 제거하는데 화학실험에서 사용하는 시린지 필터와 여과지의 성능을 비교하는 UV-VIS 실험을 진행하여 시린지 필터의 효과를 확인하였다. 이러한 일련의 연구 과정을 거쳐 인도의 갠지스 강물을 생활용수 수준으로 정화할 수 있는 정화 장치와 공정을 제작하였다.

▪ 주제어: 다변량 통계 분석, 상관 분석, 중금속, 대장균

​본 연구에서는 각종 화장품 속 유기물질과 무기 자외선 차단제 속 광촉매 성분이 자외선 하에서 광반응을 일으킬 수 있는지, 또한 광분해로 인하여 인체에 유해한 생성물이 생성되는지 알아보고자 하였다. UV lamp 하에서 광반응시키고 UV-Vis spectrometer을 이용하여 흡광도를 측정한 결과 혼합 자외선 차단제에서 흡광도의 하강이 관측되었다. 대표적인 색조 화장품 중 하나인 틴트의 경우  TiO₂ 와 반응하여 흡광도 감소를 나타내었다. 유기 자외선 차단제의 유효성분 중 하나인 옥시벤존을  TiO₂ 와 반응시킨 결과 단시간에 한하여 흡광도가 반등하였으나, 장시간 반응시킨 결과 서서히 흡광도가 다시 감소하는 양상을 보였다. 세 가지 분해 생성물의 HPLC 분석 결과 벤젠이 검출되지 않았다. 따라서 화장품 내 유기물질은  TiO₂ 와 같은 광촉매 하에서 자외선을 받으면 광반응을 일으킬 수 있지만 반응 생성물에 벤젠이 포함되지 않는다는 결론에 도달하였다.

▪ 주제어: TiO₂ ZnO, 광분해, 자외선 차단제, 색조화장품 첨가제