연도별 연구과제 232 페이지첫페이지로 이동

  본 연구에서는 젤라틴과 알긴산, 키토산의 혼합용액을 동결건조시켜 스티로폼 대체재를 제작하였다. 가장 최적화된 스티로폼 대재를 찾기 위해 젤라틴, 알긴산, 키토산의 배합 비율을 달리하여 다양한 종류의 대체재를 만들고 SEM을 통해 스티로폼과의 유사성을 분석하였다. 뿐만 아니라, 열처리 전과 후의 시료를 산성, 중성, 염기성 수용액에 넣어 안정성을 비교하여 열처리 시 강도가 강해지며, 젤라틴의 배합 비율에 따라 수분흡수율을 조절할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한, 간이 단열계를 제작하여 단열성을 비교하였을 때 단열성이 일반 스티로폼과 유사하다는 것을 확인하였으며 제작한 스티로폼 대체재에 고초균을 배양하여 생분해될 수 있음을 확인하였다. 이를 통해 젤라틴-키토산-알긴산 스티로폼 대체재를 기존의 스티로폼을 대체하고 다양한 형태로 변형하여 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

▪ 주제어: 젤라틴, 알긴산, 키토산, 스티로폼 대체재

이 연구에서는 사진 속의 별자리가 무엇인지 인식하는 소프트웨어를 개발하고자 하였다. GPS기반의 별자리 관측을 보조하는 앱들이 많이 개발되어 있지만, 촬영된 별자리를 알고 싶다면, 일일이 대조해야 하는 수고가 필요하므로, 이런 단점을 극복하고자 하였다. 카메라를 이용하여 별자리 사진을 수집하고 해리스 코너 알고리즘으로 영역 안의 별들을 검출하였다. 검출된 별의 중심좌표와 영역의 넓이를 좌표 변환을 통해 축소된 이미지로 학습용 데이터셋을 만들고, VGG Network기반의 CNN모델을 구축하여 학습을 진행시키며 모델을 수정하며 최적화된 모델을 만든다. CNN의 한계를 깨닫고, 별자리 내에 존재하는 특정 패턴을 참조하여 학습에 적용시킴으로서 높은 신뢰 수준으로 사진으로부터 별자리를 판별하는 모델을 만들었다.

▪ 주제어: 이미지 인식, 별자리, 해리스 코너 검출, CNN, 패턴 분석 

미세먼지는 일상생활에 큰 피해를 주는 물질이다. 우리는 미세먼지 저감 필터 개발을 탐구 목적으로 설정하고, 버려지는 새우 껍질에서 추출한 키토산과 글리아딘과 글루테닌의 조성비가 다른 글루텐 가루를 이용해 여러 가지 필터를 제조, 필터의 미세먼지 저감 효과를 측정하였다. 두 물질의 조성비, 가교제 첨가 여부, 키토산의 효과 3가지를 변인으로 설정해 실험하였다. 탐구 결과 글리아딘의 조성비가 큰 가루를 사용했을 때와 가교제를 첨가한 경우에서 가장 높은 흡착 성능을 가지는 젤을 얻을 수 있었다. 미세먼지의 성분 중 하나인 중금속에 대한 흡착 성능을 시험하기 위한 실험도 진행하였다. 우리가 만든 필터는 뛰어난 흡착 성능을 가질 뿐만 아니라 키토산과 글루텐으로 제조하여 친환경적이기에 활용 분야가 다양할 것으로 기대된다.

주제어 : 글루텐, 키토산, 미세먼지, 필터, 친환경

본 연구는 단음 연주에서 국악기의 종류와 음계 판단에 목적을 두고 있다. 국립국악원 디지털 음원 사이트에서 자료를 수집하고, 파형, 스펙트럼, 멜-스펙트로그램, MFCC 같은 전처리 과정을 거쳤다. 이후 CNN 알고리즘을 이용하여 멜-스펙트로그램과 MFCC를 학습시킨 딥러닝 모델을 구현하였으며, 혼동행렬을 이용하여 딥러닝 모델의 성능을 평가하였다. 이러한 연구 결과는 곡과 관련된 악기, 계이름 등의 정보를 알아내어 개인이 국악기 연습을 위해 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

▪ 주제어: 국악기, 음원 분류, 딥러닝, CNN 

미셀 구조의 형성이 용액의 몰농도를 감소시켜 삼투압을 낮춘다는 연구결과를 통해 본 연구는 미셀 형성과 이온 사이의 상호작용을 연구하는 것을 목표로 하며 계면활성제의 이온성, 전해질의 전하량, 크기, 물과의 상호작용 등의 변인을 달리하며 몰 농도 감소효과를 측정하였다. 따라서 몰 농도 감소 효과를 비교하며 이온이 미셀 형성에 미치는 영향과 더 나아가 이온 포집 매커니즘에 관한 연구를 진행하고자 했다. 계면활성제는 음이온성인 DSS(Dodecyl Sulfate Sodium), 양이온성 Cetyl Trimetyl Ammonium Chloride, 비이온성 tween 80을 사용하였으며, 전해질로는 양이온으로 NaCl, NaI, NaNO₃ 음이온으로 KCl, NaCl, LiCl 를 사용하여 실험을 진행했다. 또한 미셀 형성 과정에서 미셀이 형성될 때 그 안에 이온이 포집되면서 몰 농도 감소 효과가 나타난다는 가설을 보이기 위해 계면활성제와 전해질의 용해 순서를 달리하며 삼투압 측정 실험을 진행해 보았다. 삼투압 실험 결과 전해질을 먼저 용해시킨 용액의 몰 농도가 더 낮게 측정되었으므로 본 가설이 타당하다는 결과로 해석할 수 있었다. 

▪ 주제어: 계면활성제, 미셀, CMC, 삼투, 이온, 전해질, 메커니즘

실험이 끝나고 폐수를 버릴 때 신경을 쓰더라도 다른 폐수통에 시약을 버리는 일이 자주 발생한다. 이로 인해 생기는 실험실 내 폭발사고가 발생하게 되는데, 이러한 문제를 해결할 수 있는 pH 미터기의 원리를 이용하여 만든 자동 실험 폐수 분리통을 고안하게 되었다. 과학적인 pH농도 측정과 코딩을 통해 오차없이 폐시약통에 사람의 감각으로 판단하기 힘든 미지 시료를 안전하게 처리할 수 있다.

또한, 산성 염기성에 따른 분리 뿐만 아니라 사용자가 기준 pH를 조절하여 산성끼리, 염기성끼리의 분리도 가능하다. 다방면적으로 기존의 실험 폐수통보다 발전된 새로운 실험 폐수통이 상용화가 되면 폐수통 관련 사고들이 일어날 확률이 줄어드는 효과를 기대할 수 있을 것이다.

▪ 주제어: 폐수 분리, 아두이노 , pH 미터기, 네른스트 식, 코딩

기술의 발달로 많은 사람들이 스마트폰을 가지게 되었다. 스마트폰은 액정에 서식하는 세균으로 인해 질병의 원인이 되며, 스마트폰 필름은 제조 과정에서 환경에 많은 피해를 끼친다. 이에 따라 구리와 알긴산을 이용하여 항균성을 지닌 친환경 필름을 제작하였다. 제작한 필름의 기능성을 확인한 결과 스마트폰 필름으로서 기능할 수 있음을 확인하였다. 또한 알긴산에 구리 이온이 포함되는 메커니즘을 찾기 위해 필름 제조 과정에서 구리 이온을 첨가하거나, 염화구리 수용액에 침지시켜 제작하였다. 제작된 필름을 UV 흡광도 측정법, 생균수 측정법, 디스크 확산법을 통해 항균성을 측정한 결과 염화구리에 침지시킨 필름에서 항균성이 더 높게 측정되었다. 

▪ 주제어: 알긴산, 필름, 구리, 흡광도 측정, 디스크 확산법

우리 주변에 서식하는 유충들은 우리에게 피해를 끼치며, 버려지는 음식물 쓰레기 또한 인간에게 큰 피해를 끼친다. 본 연구에서는 감귤류 껍질에 함유되어 있는 리모노이드 성분을 추출하여 효과적이고 친환경적이며 인간에게 유해하지 않은 벌레 퇴치제의 개발 가능성에 대해 입증하였다. 먼저 진피에 들어있는 리모노이드 종류의 화합물들에 대한 선행 연구를 실시한 후, 벌레 퇴치 성분이 함유된 물질이 있음을 확인하였다. 리모노이드 화합물을 추출하여 유충 퇴치 효과와 항균 효과를 검증하였으며, 저수조에서 윙클러-아자이드화 나트륨 변법을 이용하여 용존 산소량을 구함으로써 안정성을 확인하였다.

▪ 주제어: 감귤, 리모노이드 화합물, 유충 퇴치, 항균

Double Cross Antenna를 제작하여 NOAA극궤도 위성의 137MHz 신호를 학교에서 직접 수신하는 실험을 하였다. 수신한 신호를 변환하여 한반도 위성사진 자료를 수집하는데 성공하였다. 이 자료를 활용하여 파이썬으로 해양 운송 중 실시간으로 날씨를 알려주는 날씨 예측 시스템을 개발하였다. 프로그램을 통해 구름이 떨어져 있는 거리, 구름 도달까지 남은 시각, 구름 도달 예정 시각을 실시간으로 알 수 있다. 예측한 구름 도달 시각과 기상청 일기 예보 자료를 비교하여 개발한 날씨 예측 시스템의 정확성을 검증하였다. 날씨 예측 시스템을 구축해서 자세한 일기예보가 제공되지 않는 해양에서 선박 내에서 실측할 수 있는 자료만으로 실시간으로 날씨를 예상할 수 있도록 하였다. 

▪ 주제어: NOAA극궤도 위성, 날씨 예측 시스템, Double Cross 안테나, 파이썬, 위성사진

우리는 엽록소의 포르피린 구조를 이용한 리튬 회수에 대한 연구를 진행했다. 시금치에서 추출한 chlorophyll a를 처리하여 pheophorbide를 얻었다. 그 후 pheophorbide 용액에 리튬을 넣고 다양한 pH 조건에서 LPC의 형성 유무와 정도를 측정했다. 높은 pH와 중성에서 LPC 형성 정도가 크다는 가설을 세우고 ICP 등을 통해 이를 증명했고, LPC의 구조와 형성반응식을 작성했다. 이 실험을 반복해 많은 데이터를 수집한다면 LPC 형성 정도가 가장 큰 pH를 결정할 수 있을 것이고, pheophorobide 해수 혼합용액에 리튬을 제외한 이온을 제거해주는 방법을 고안하여 대략적인 리튬 회수 공정을 설계할 수 있을 것이다.

▪ 주제어: Lithum, 포르피린 구조, chlorophyll, pheophorbide

갯벌은 육지와 바다사이에 존재하여 하천수의 유입으로 다양한 유기물이 갯벌에 제공되고 이를 산화하는 다양한 종류의 미생물들이 서식한다. 이때, 유기물의 산화로 나온 전자는 갯벌에 존재하는 +3가의 철이온과 결합하여 +2가의 철이온을 형성하여 자철석을 이룬다. 내륙 지역의 토양보다 어두운 색을 띠고 약간의 자성을 띠는 것으로 확인된다.

본 연구는 갯벌 미생물에 의한 유기물의 산화에 따른 산화철 또는 망간 등 금속의 환원과정에서 전자를 수확하여 자연 전지 제작과 갯벌을 이용한 연료전지의 장단점과 특징에 대하여 탐구하는데 목적이 있다.

본 연구는 탐구 중 갯벌의 미생물에 의해 생성되는 산화 환원 반응에서 이동하는 전자들을 수확하는 방법을 연구해보기로 하였다. 갯벌에 서식하는 금속 환원 미생물 및 오염물질의 정화작용 역할을 하는 미생물의 농화배양하여 어떤 종류의 미생물이 서식하고 있는 지 파악하고자 한다. 그 후에는 갯벌 내 존재하는 다양한 금속 환원 미생물의 종 다양성을 확인하고, 이들 미생물을 이용한 유기물의 산화와 철(Fe)과 망간(Mn)을 포함한 다양한 금속이온의 환원 과정에서 발생하는 전자를 수확하여 자연 전지 제작 가능성을 연구하고자 한다. 갯벌 속에 살고 있는 수많은 미생물에 의하여 유기물질이 분해하면서, 갯벌의 오염물질 정화에 있어서 중요한 역할을 하는 미생물이 생산하는 전자를 수확하여 자연 전지 제작 가능성을 연구하고자 한다. 

▪ 주제어 : 갯벌전지, 산화 환원 반응, 미생물

육두구는 소화 불량, 충치 등에 효과가 있고 향신료로 사용되지만 육두구 씨앗 안에는 myristicin과 elemicin이라는 독성이 포함되어 있다고 알려져있으며 전통적인 한의학에서는 포제법을 통하여 독성성분을 감소하고 있다. 하지만 포제법으로는 효능이 떨어지는 등의 문제점이 생겨 우리는 독성성분의 양을 감소시키는 다른 방법으로 산 가수분해를 이용하기로 했다. 육두구를 산 가수분해 한 후 독성 물질의 정량적 분석을 위해 HPLC를 이용해 분석하였으며 그 결과 아세트산으로 가수분해한 육두구에서 독성물질의 감소율이 가장 높았다. 또 육두구의 효능인 항산화, 항히스타민, 혈전 생성 억제효능을 비교했을때 기존의 포제법과 일반 육두구보다 효능이 더 증진되었다는 결론을 얻을 수 있었다. 이 연구를 통해 육두구에 있는 주요 독성 성분이 산 가수분해를 통해 감소했으며 육두구의 효능 증진에 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

▪ 주제어: 육두구, 산 가수분해, 항산화 효능, 혈전 생성 억제능, 독성 저해