연도별 연구과제 231 페이지첫페이지로 이동

 본 연구는 에너지를 효율적으로 생산할 수 있는 연료전지의 효율성에 대해 불순물이 연료전지의 효율에 어떤 영향을 미치는지 연구해보고자 한다. 연료전지는 수소와 산소를 이용하여 전류를 생산하고 최종적으로 물을 합성하는 친환경적인 전지이다. 이러한 전지는 환경오염대책으로 인식되어 빠르게 상용화가 이루어지고있다. 인류의 기술 발전에 사용되는 화석연료에 의해 환경오염이 심해지고 있다. 이러한 문제점을 줄이고자 우리는 에너지를 효율적으로 생산할 수 있도 록 노력해야하는 상황이다. 본 연구는 효율에 대한 문제점을 개선하기 위해 전해질별 각 전극의 발생한 CO2 양을 측정하고, CO2 피독에 따른 전압 강하를 측정 및 분석하여 전극에 발생되는 전압의 변화를 살펴보았다. 분석 결과 NaHCO3 수용액을 전기분해시 CO2가 발생함을 확인하였고 그 외 NaSO4, NaOH, NaCO3는 예상대로 CO2가 전형 발생하지 않았다. 전기분해 한 연료전지의 수소전극에 CO2 1mL를 투입하였을 때 전압은 기체 투입 즉시 1.1~5.0%까지 전압강하를 보였다. 또한 피독된 연료전지에 전기분해를 1회~3회를 반복 수행하며 연료전지의 전압을 측정하였는데 전기분해를 반복 실시함에 따라 초기 전압이 모두 증가함을 보였다. 이는 피독된 촉매 표면이 전기분해를 결과 생성된 수소 기체에 의해 회복된 것으로 보인다. 이를 보다 정확하게 확인하기위해 백금 촉매 표면의 FT-IR 측정을 통해 추가 연구가 필요하다. 또한 전기분해의 반복 수행에 따른 백금 촉매의 내구성에 대한 연구를 통해 전기분해를 통한 수소 공급의 효용성에 대한 추가 연구가 필요하다.

▪ 핵심 주제어 : 수소 연료전지, 피독 , 전기분해, 촉매, 불순물

2020년 1월 8일을 기점으로 국내에서 확산이 시작된 코로나 19가 현시점까지도 지속되고 있고, 2020년 3월 11일 현지시간을 기점으로 WHO에서 팬데믹을 선언하며 코로나 19의 위험성이 한층 더 대두되어 방역의 중요성이 강조되고 있다. 

이에 코로나 19 감염 확산에 대한 인과관계를 파악하고자 인과지도를 작성하여 보다 현실 상황에 알맞은 시뮬레이션을 실행하고자 한다. 

또한 상대적으로 크기가 작은 집단이지만 사회에 많은 영향을 끼칠 수 있는 집단인 학교 상황을 설문조사를 실행하여 교내에서 볼 수 있는 특이한 상황에 대한 변수를 설정한다. 이를 시뮬레이션에 접목하여 감염자 1명이 교내에 발생하였을 때 감염전파와 환경적 요인들의 연관성을 파악하여 전파속도를 줄이거나 종식시키는데에 기여한다.

▪ 주제어: 시스템 다이내믹스, COVID-19, 감염병 확산모델, 감염병 확산 시뮬레이션, 책임있는 환경행동

본 연구의 목적은 시중에서 사용되고 있는 은 나노 콜로이드 대신 은과 같은 항균 효과를 지닌 금속인 값싼 구리와 아연을 이용해 콜로이드를 제조하여 COVID-19 시대 속에서 방역에 더 도움이 될 수 있게 하기 위함이다. 이에, 본 연구의 실험을 위해서 전기분해를 통해 각기 다른 농도의 은 콜로이드, 구리 콜로이드, 아연 콜로이드를 제조하였고, 균의 항균 효과를 측정하기 위해 Paper disc 법을 실시하였다. 균은 Staphylococcus aureus를 배양해 구리, 아연, 은 콜로이드를 도포, 24시간 정도 경과를 관찰하였다. 실험결과, 균이 더 이상 배양되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 결론적으로, 구리 콜로이드는 항균 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

▪ 주제어: 구리, 은, 콜로이드, 전기분해, 항균
 

마땅한 천적이 없어 생태계를 혼란스럽게 하고 사람에게 피해를 주는 생태계 교란종 중 뉴트리아는 토종 생물을 잡아먹고 인근 농가에 출몰하여 피해를 입힌다. 뉴트리아의 특성상 사람이 직접 포획하기란 쉽지 않다. 따라서 서식장소를 미리 파악하는 것이 중요하다. 먼저 뉴트리아의 존재 여부부터 파악해야 하는데, 뉴트리아와 공존하는 다른 생물들의 음성파일을 딥러닝 한 후, 이 딥러닝 결과를 바탕으로 현장에서 녹음을 하여 뉴트리아의 존재 여부를 확인 할 수 있다. 존재 여부가 확인된다면 소리를 이용하여 뉴트리아의 위치를 알아내야 하므로 삼각측량법을 이용하기로 한다. 장비마다 측정감도가 다르기 때문에 미리 사전실험을 통해 필요한 값을 구한후, 실제로 현장에 나가서 삼각측량하여 데이터를 수집하고 이를 종합하여 뉴트리아의 위치를 파악한다. 이를 통해 생태계 교란종 포획을 효율적으로 할 수 있다.

 아두이노를 활용한 교육이 화두가 되고 있다. 하지만 정밀성과 정확성을 요구하는 용액의 총괄성 측정 실험과 같은 실험에서 온도계나 MBL과 같은 다른 교구와 비교하여 사용하기에 적절한가라는 의문이 들었다. 따라서 아두이노를 활용하여 용액의 총괄성 상수들을 측정을 할 뿐만 아니라 이러한 실험을 할 때 온도계와 MBL과 비교하여 차별되는 어떤 특징을 갖고 있는지 탐구해보고 오픈 소스인 아두이노를 활용함으로써 아두이노의 정밀성과 학생들이 직접 실험을 통해 고등학교 교육과정인 용액의 총괄성에 대한 교육을 할 때 아두이노 사용의 적합성을 판단하는 연구이다.

본 연구는 비스페놀A의 pH 조건과 방법에 따른 제거 효과 비교에 관한 것이다. 비스페놀 A는 내분비 교란 물질로, 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 물건에 포함되어 있으며, 인체에 많은 악영향을 끼친다. 일상에서 쉽게 접할 수 있는 비스페놀A의 위험성에 대해 알게 된 후 비스페놀A를 효과적으로 제거하는 방법의 필요성을 느끼고 비스페놀 A를 제거하는 세 가지 방법의 원리를 탐구하였다. 폴리 염화알루미늄을 이용한 비스페놀A의 응집, 활성탄을 이용한 비스페놀A의 흡착, 오존과의 반응을 통한 비스페놀A의 제거 등의 방법이 잘 알려진 방법임을 알 수 있었다. 더 나아가, 공장 폐수 등과 같이 pH 조건이 다른 상황에서 어떤 방법이 비스페놀 A를 제거하는 데 가장 효과적인지 알아보고자 하여 각 pH 조건에서 실험을 진행해 결론을 얻었다.

▪ 주제어: 비스페놀 A, 내분비 교란 물질, 활성탄 흡착, 응집
 

학생들의 만족도가 높은 학교를 만들고자, 이전 연구에서는 지금까지 사용한 반 배정 방법의 문제점을 보완하고, 긍정적 대인관계와 성적 향상 효과를 얻을 수 있는 반 편성 방안을 기초로 하여, 인지심리학을 활용함으로써 앞으로 나아가야 할 방향에 대한 로드맵을 제시하였다. 이번 연구에서는 더욱 실제와 가깝고 학생들의 의견을 잘 반영하고자 하는 목적에 따라 수학적 통계조사와 사회심리학을 이용하여 더욱 심도 있는 연구가 되도록 하였다. 이를 위해 전국 중·고등학교 중 3곳을 임의 추출하여 모집단의 분포를 추정하는 통계적인 분석을 하였으며, 사회심리학 내용을 바탕으로 개개인의 심리뿐 아니라 집단 자체에 조금 더 초점을 맞추어 학교에서 반을 구성하는 목적을 명확히 정의하고 기존 반 편성의 원론적인 문제를 해결하고자 한다.

▪ 주제어: 최적해, 사회심리학, 표본조사와 모집단, 학생 심리 분석, 유형별 반 편성 프로그램

다음 연구에서는 해파리를 이용하여 콜라겐 분말을 제작하고 접착제를 제작하였다. 이후 여러 변인을 조작하여 접착제를 만들어 인장 강도를 측정해 최적의 강도를 가지는 접착제의 조건을 확인하였고, 그 화학적 원리를 분석하였다.
 접착제 제작 과정에서 콜라겐이 묽은 염기에 불용성이라는 특징을 이용하여 묽은 염기 처리를 한 후, 제작 및 사용 과정에서의 편의를 위해 건조시켜 분말을 제조하였다. 이후 접착제 용매의 종류, 산 처리 과정 및 산화 과정의 유무, NaOH의 농도, 콜라겐 분말의 입도, 수분 흡수의 유무 등을 변화시켜 인장강도를 측정하였다. 그 결과, 산 및 산화제를 처리하지 않고, 증류수와 NaOH 0.05M을 사용하여 작은 분말 입도 조건에서 제작하는 것이 가장 효율적이었다. 추가실험을 통하여 수분 흡수에 대한 내구성도 확인할 수 있었다.
또한 제작 과정 및 실험 결과,  SEM 사진 등을 바탕으로 천연 접착제의 접착 원리를 분석한 결과, 콜라겐이 젤라틴화한 후 물이 증발하면서 생기는 그물 구조에 의한 것이라고 추론하였다.

▪ 주제어: 해파리, 콜라겐, 젤라틴화, 접착제

본 연구에서는 자연적으로 분해되는 오호로 스크럽 알갱이를 만들고, 미세먼지로 인한 피부염을 직접적으로 해결하는 알긴산으로 미세먼지 흡착 오호 스크럽을 제작하고자 했다. 

 알긴산 거즈에 먼지를 쐬여 SEM 촬영을 통해 미세먼지가 흡착됨을 확인했다. 돼지 껍데기에 알긴산과 타사 제품을 도포 후 세척하여 일정 시간 간격으로 수분 지속력을 비교했다. 또, 색조 화장품을 바른 돼지 껍데기를 오호 스크럽제로 세척하고 Digital microscope로 촬영한 뒤 image j 소프트웨어를 사용하여 타 제품과 세척률을 비교했다. 마지막으로, 오호, 설탕 스크럽을 돼지 껍데기 지방층에 사용한 뒤 image j로 분석하여 오호 입자의 안전성을 검증했다. 

본 연구로 알긴산의 화장품으로서의 활용성과, 미세 오호 입자를 스크럽제로 제작 할 수 있다는 가능성을 제시했다. 

▪ 주제어: 미세먼지, 알긴산, 오호, 스크럽제, 친환경

 요즘은 어느 때보다 환경과 건강을 위한 친환경 재료 개발이 활발하다. 그 중 갑각류 속의 키토산에 관한 재료는 이미 30년 전부터 시작되었지만, 최근 이와 관련된 산업들이 활력을 잃었다. 그 이유로 첫째, 키토산의 주요 추출원이었던 게와 새우의 원료 값이 최근 상승한 것과 두 번째로 키토산 추출 과정 자체에서 발생하는 문제로 인해서이다.
우리는 친환경 재료인 키토산이 가지고 있는 이러한 생산 과정에서의 문제점들을 해결하기 위해 새우나 게를 대체할 수 있는 재료를 찾고, 친환경적 키토산 추출법의 최적화 방안에 대한 탐구를 수행하고자 한다.
 새우와 달리 가격 경쟁력이 매우 크고, 버려지는 해양쓰레기인 갑각류 따개비와 절지동물과는 다른 계에 속하는 균류인 팽이버섯, 표고버섯, 차가버섯을 선정하여 키토산의 추출 재료로 선정하여 탐구하고자 한다. 최적의 키토산 추출법을 찾아내기 위해, 다양한 변인을 설정하여 탐구할 것이다. 기존의 키토산 추출 공정보다 더 친환경적이면서 수득률을 유지하는 키토산 추출법을 최적할 수 있는 방안을 탐색하여 제시하고자 한다.  또한, 따개비와 팽이버섯에서 추출한 키토산을 친환경 접착제로의 활용 가능성을 탐구하여 키토산의 활용 방안을 제안한다.

▪ 주제어: 키토산, 균류, 키토산 추출, 친환경적 재료, 탈아세틸화도

우리나라에서 법으로 규정된 도로용 유리알의 최소 굴절률은 타국의 굴절률에 비해 현저히 떨어져 효능이 떨어진다.  또 아무리 우천용 유리알을 사용하더라도 비용적인 측면으로 인해 잘 사용하지 않는다. 이번 연구에서는 차선에 이차곡선 홈을 파서 재귀반사 유리알을 위에 도포한 후, 이에 이차곡선 초점의 특징을 적용시키고 분석하였다. 이차곡선마다 각기 다른 장단점이 존재하였다. 폭이 좁은 홈을 파면 타이어와의 마모가 거의 생기지 않아 유리알이 오랜 시간동안 유지가 되며 굴절률이 작아 그 효능을 내지 못했던 유리알의 방출각을 이차곡선 초점의 성질을 이용해 높일 수 있다. 그 이차곡선 중 포물선의 최적의 초점거리를 구한 것에 이번 실험에 의의가 있으며 이가 차선의 가시성을 높여 운전자가 차선을 보다 잘 파악할 수 있을 것이다. 

본 연구에서는 소 뒷다리뼈 내부의 뼈잔기둥의 생물학적, 물리적 특성을 분석하였다. 분석한 데이터를 바탕으로 건물의 건축 및 보수과정에서 지진에 대비하고, 자연재해를 견딜 수 있도록 돕는 보강구조에 대해 연구하여 응용이 가능하도록 모델링하기 위한 준비작업을 거쳤다. 소 뒷다리뼈의 부위별 내부 구조와 뼈잔기둥의 특성을 바탕으로 압축강도를 비교·분석하였고, 뼈잔기둥 발달 정도와 구조에 따른 인장강도와 뼈의 경도, 하중 지지력을 비교·분석하였다. 

▪ 주제어: 내진설계, 뼈잔기둥, 구조물, 생체 모방