연도별 연구과제 234 페이지첫페이지로 이동

이 연구는 식물이 가지고 있는 클로로필(엽록체)이 다른 파장의 빛을 흡수할 때 서로 다른 색이 나타난다는 성질을 화학적으로 실험을 통해 형광물질을 만들어보기 위해 시작하게 되었다. 실험 전, 자료 조사를 통해 엽록체가 자외선을 흡수할 때 형광색 빛을 방출한다는 것을 알게 되었고, 엽록체를 많이 가지는 식물 중 하나인 시금치와 함께 상추, 깻잎과 같은 식물을 이용해 실험을 진행하였다. 아세톤을 통해 클로로필을 녹이고, 자외선 조사기를 활용해 확인한 결과 클로로필을 많이 가지고 있는 시금치로무터 형광색이 가장 강하게 나타난다는 것을 볼 수 있었다.

본 연구에서는 제올라이트를 이용하여 오염된 수질에서의 중금속 제거 효율을 탐구하였다. 우리는 좀 더 효율적으로 제올라이트를 이용하기 위해 부피 대비 최대 면적의 효과를 볼 수 있는 프랙탈 구조를 이용해서 중금속 제거를 하는 연구를 진행하였다. 제올라이트를 멩거스펀지라는 프랙탈 구조에 코팅하여 각 프랙탈 단계별로 필터를 제작하였다. 제작한 필터들을 이용하여 중금속 이온 수용액에서의 시간에 따른 이온의 농도 변화를 측정하고자 하였다. 이 실험을 프랙탈 단계에 따른 필터마다 진행하여 프랙탈 단계가 진행됨에 따라 수질 정화 효과가 어떻게 변할지 고찰하였다.

▪ 주제어: 프랙탈(fractal) 구조, 제올라이트(zeolite), 중금속 흡착, 수질 정화 효과

본 연구의 목적은 최근 다양한 영역에서 응용성을 보이는 전도성 고분자 중 스펀지를 이용한 응용 장치 설계 및 개발이다. 이에 주사기를 이용해 스펀지의 압축도와 함수량에 따른 저항의 크기를 측정할 수 있는 장치를 3D 프린터와 아두이노를 이용해 제작하여 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 스펀지가 압축이 많이 될수록 전기저항이 감소하였다. 결론적으로 스펀지가 압축될수록 전기저항값이 줄어드는 경향성은 스펀지의 함수량과는 상관없이 나타났다. 따라서 이러한 성질을 이용하여 스펀지를 일종의 센서로 활용할 수 있음을 시사하였다. 다만, 스펀지의 함수량은 기타조건에 시시각각 변하여 이를 실제 적용할 때에는 전해질 수용액 따위를 이용하여 균질하게 코팅해 로봇팔. 자동차 범퍼 등에 이용하고자 한다.

▪ 주제어: 전도성 고분자, 스펀지, 전기저항, 함수량, 압축도

본 연구는 자성나노입자(magnetic nanoparticle)의 합성과정에서 유해한 시약의 사용 대신 친환경적인 옥수수 추출물을 이용해 자성나노입자(MNP)를 합성한 후 난분해성 염료를 제거하는 메커니즘을 연구하는 것에 목적을 두고 있다. MNP를 합성한 뒤 XRD, FT-IR, SEM과 같은 첨단 기기를 사용해 특성을 분석한 결과 옥수수 추출물이 MNP가 균일한 크기를 가지고 성장할 수 있는 환경을 제공할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었으며, MNP는 에 의해 자성을 띈다는 사실을 알게 되었다. 난분해성 염료로는 Rhodamine B를 사용하였으며 MNP와 를 넣고 초음파 처리를 한 결과 자성나노입자가 포함되어 있는 바이알의 Rhodamine B 용액이 더 효과적으로 분해된다는 사실을 알 수 있었다. 또한 자성나노입자는 다른 산화제와 달리 재사용이 가능하다는 점, Green Chemistry에 기여한다는 점을 보아 앞으로의 활용 가능성이 높다는 점에도 주목할 수 있다.

주제어: 옥수수 추출물, Rhodamine B, 자성 나노입자(MNP), UV-vis spectroscopy

4차 산업혁명 시대와 함께 센서가 개발됨에 따라 낮은 가격과 소형화가 이루어지고 있으며, 아두이노와 같은 오픈소스 플랫폼이 등장함에 따라 자신이 원하는 환경과 상호작용이 가능한 물건을 개발할 수 있는 환경이 조성되었다. 본 연구는 식물의 수분 스트레스 반응을 측정하기 위해 식물을 파괴하는 것이 아닌, 파괴하지 않은 상태에서 측정하는 방안을 탐구하기 위해 진행되었다. 빛의 투과도 변화를 통해 식물체 내 물질의 농도 변화를 측정할 수 있는 분광학을 활용하여 식물의 수분 스트레스 변화를 측정하는 방식을 선정하고, 이를 측정할 수 있는 측정기기를 직접 개발 및 적용하였다. 식물의 수분 스트레스 상태를 실시간, 비파괴적으로 측정하는 것은 식물 성장을 저해하지 않아 식물을 재배하는 분야에 중요 방식이 될 것이다. 

▪ 주제어: #식물 수분 스트레스 반응 #비파괴 검사 #아두이노 #분광학 #RcBr

MOF(Metal-organic frameworks)는 내부 표면적이 넓고, 다공성 구조를 지녀 응용 분야가 매우 다양한 물질이다. 이와 같은 나노 소재는 새로운 응용 분야를 계속 발견함에 따라 과학 기술적으로 중요해지고 있다. MOF를 고등학교 실험실 환경에서 간편하게 합성할 수 있는 방법을 찾아 합성하고, MOF의 다공성 구조를 이용해 수분 흡착 MOF Bead를 제작하여 효과적인 제습・탈취제 역할의 가능성에 대해 연구하였다. 제작한 MOF 제습제를 가열하여 재활용 가능성에 관한 연구를 통해 경제적 문제도 함께 해결할 수 있고 다양한 천연 흡착제와 혼합하여 MOF 제습제의 효율을 더 높일 수 있다. 또한 연구를 통해 최신의 다공성 나노 물질인 MOF의 활용 방안에 대한 지식을 얻을 수 있다. 본 연구를 통해 다양한 종류의 흡착 MOF Bead를 제작하고, 최적의 흡착 성능을 보이는 조건과 재활용 방안에 관해 연구하였다.

▪ 주제어:  MOF, Bead, PMMA, 흡착, 제습제

특유의 맛과 향을 가지는 발효 커피에 관한 관심과 수요는 매년 증가하고 있다. 그러나 이들은 대부분 동물의 장내 발효 과정을 거치는 일명 동물 커피로 높은 희소성과 동물 학대 문제를 야기한다. 따라서 동물을 이용하여 제조하는 기존 발효 커피 공정법을 대체하고자 하였다. 특히나 발효 공법에 사용할 미생물을 다양한 발효 식품에서 분리하여 차별성을 부여하였다.

▪ 주제어: 전통 식품, 발효, 미생물, 커피, 발효 커피

본 연구는 Oxime을 합성하여 구리 이온(II)을 선택적으로 추출하는 것을 목적으로 한다. Salicylaldehyde를 사용하여 Salicylaldoxime을 합성하였으며, 기존 Phenolicoxime과의 효과를 비교하였다. Oxime이 제대로 합성되었는지를 확인하기 위해서 NMR과 IR을 이용하여 정성분석하여 물질의 합성을 확인하였다. , , , , 이온의 개별적이 침전 실험에서는 , , 와의 침전이 확인되었으며, 혼합 금속 이온 용액에서의 침전을 확인하기 위해서 , , , 용액에 용액을 혼합하여 침전 확인을 하였다. 침전물을 여과하여 DMSO에 용해시켜 UV-Vis로 확인한 결과 혼합 금속 이온 용액에서도 만을 선택적으로 추출할 수 있다는 것을 확인하였다.

주제어: , 선택적 추출, Salicylaldoxime, 유기합성, 기기분석

이 연구는 해양 혹은 토양에 존재하는 미세플라스틱을 여과하여 제거하는 방안에 대해 모색하였다. 첫 번째 방법으로, 다공성 물질인 커피 찌꺼기를 이용하였다. 커피 찌꺼기는 다공성의 성질을 통해 염분이나 여러 종류의 중금속 등을 흡착할 수 있다는 연구 결과가 있다. 그러면 다공성의 성질을 이용하여 커피 찌꺼기를 통해 미세플라스틱도 마찬가지로 흡착할 수 있을 것이다.
두 번째 방법으로, 초발수성 물질을 이용하였다. 초발수성 물질은 물을 밀어내어 물방울이 구형을 이루도록 하는 성질이 있다. 이러한 물질은 기름 등의 소수성 물질을 강하게 끌어당기므로 소수성의 부분이 많은 플라스틱을 제거하는 데에도 유용하게 이용될 수 있을 것이다.

▪ 주제어: 미세플라스틱, 연잎, 초발수성, 커피찌꺼기, 흡착

대표적으로 사용되는 광촉매인 이산화타이타늄은 자외선을 받아 광활성을 나타내는 특성이 있다. 하지만 이는 수질 오염 개선을 목적으로 사용할 경우 물의 자외선을 흡수로 인하여 그 효율이 떨어질 것으로 예상된다. 따라서 우리는 수질 오염에 사용할 수 있는 광촉매로서 가시광선으로 광활성을 나타낼 수 있는 촉매인 삼산화텅스텐(WO3)에 대해 연구를 하고자 한다. 이 연구에서는 삼산화텅스텐(WO3)의 유기물 분해 가능성을 알아보고, 이산화타이타늄과의 광분해 효율을 비교해보고자 한다.
이 연구에서는 두 가지 실험을 진행하였다. 메틸렌 블루 용액(0.15mM) 를 백색광 조건에서 광분해 하는 실험을 통해 삼산화텅스텐(WO3)이 이산화타이타늄(TiO2)보다 광분해능이 좋다는 광촉매 활성 정도에 대한 관능적 평가를 할 수 있었다. 하지만 두 번째 실험에서 정량적인 측정 실험을 수행한 결과는 반대의 결과를 얻어 삼산화텅스텐(WO3)이 이산화타이타늄(TiO2)만큼의 효율을 보이지 않는 것으로 나왔다. 이에 따라 삼산화텅스텐(WO3)의 효율을 증가시키는 방법에 관한 추가 연구를 진행하였다. 가시광 영역의 파장별 분해효율을 측정하고, 축전기를 이용하여 전기장을 걸어 효율을 증대시키는 시도를 통해 삼산화텅스텐(WO3)의 효율을 증가시키려고 했지만, 예상한 결과가 나오지 않았다.

▪ 주제어: 광촉매, 삼산화텅스텐(WO3), 광분해 효율, 유기물 분해, 가시광선

원핵 세포의 세포 분열 과정에서 원형 DNA의 꼬임인 카테난을 풀기 위해 Topoisomerase의 작용이 필수적이다. 우리는 이 Topoisomerase의 작용의 효율성을 탐구해보고자 매듭이론을 바탕으로 원형 DNA의 꼬임에 대해 분석하고 이를 분류하여 코드를 통해 가장 효율적인 Topoisomerase의 작용점을 도출해내고자 한다. 

또한 코드를 통해 구해낸 Topoisomerase의 작용 과정을 Python의 Mayplotlib을 통해 시각화하여 보다 다양한 원핵 세포의 세포 분열 과정을 탐구해 보고자 한다. 또한 학생들의 교육적 자료로서 세포 분열 과정을 영상으로 시각화하고자 한다.  

▪ 주제어: 원형 DNA, Topoisomerase, Python, Matplotlib

본 연구에서는 수질 오염의 원인으로 지목되고 있는 버려지는 미더덕 껍질을 이용하여, 수중 중금속 이온을 효과적으로 흡착할 수 있는 중금속 흡착제를 제작하였다. 미더덕으로부터 동물성 셀룰로오스를 추출하고, 추출한 셀룰로오스에 Trimellitic Anhydride를 Esterification을 통해 결합시킴으로서 리간드로서 작용할 수 있도록 SCTA를 제작하였다. 이후, 코발트와 니켈 양이온 1ppm, 2ppm, 3ppm 표준 용액에 대하여, 시료 침지 전후의 농도를 ICP, UV-Vis spectrophometer을 통하여 측정함으로써 시료이 흡착능을 측정하였다. 차후 중금속의 Loading이 완료된 시료로부터 중금속 양이온을 다시 떼어내는 Desorption 과정이 진행되어야 할 것으로 보이며, 연구의 최종적인 목표는 시료의 필터로서의 상용화 방안 제시이다.
본 연구를 통하여 환경오염의 원인이 될 수 있는 미더덕 껍질의 재활용 및 수중 중금속 이온의 제거를 통한 도심 하천의 수질 정화가 가능할 것으로 예측된다.