연도별 연구과제 237 페이지첫페이지로 이동

본 연구는 세포 연구의 도구이자 세포 치료제 제조기술로 조명받는 3D 프린팅 기술의 문제점을 확인하고, 세포독성 등 의료기기 안정성 평가에 대한 이해를 제공하고자 하였다. 3D 구조물 설계와 세포 배양을 포함한 융합적 연구 활동을 진행하였다. 세포 배양에 사용되는 배양기에는 생체 적합성 접촉각을 가진 소재 혹은 생산된 배양기를 후처리하는 기법이 요구된다. 3D 프린팅에 사용되는 플라스틱 재질은 생체 적합성에 적합하지 않으며, 만들어진 배양기에는 적절한 후처리가 필요하다. 후처리 과정에서 생체 적합성 접촉각을 구현하였을 예도 후처리 물질의 안정성이 확보되지 않으면 세포 배양기로 사용할 수 없다.

   생물 오손(bio-fouling)은 젖은 표면에 미생물, 해조류 등이 축적되는 것으로, 선박, 양식업 등 해양 산업 전반에 큰 피해를 준다. bio-fouling을 제거·방지하는 것을 anti-fouling이라고 하는데, 기존 anti-fouling 도료는 해양 생태계에 악영향을 미쳤다. 이에 우리는 폴리페놀의 일종인 카테콜 분자를 함유한 전통 코팅 기술로서 활용가치가 높은 옻 용액을 철판 및 나무판에 나노코팅하는 방법으로 anti-fouling을 시도하였다. 옻 용액의 성분을 분석하기 위하여 ABTS를 통해 항산화능을, HPLC를 통해 카테콜의 일종인 우루시올의 함유량을 확인하고자 하였다. anti-fouling 능력을 검증하기 위하여, 부식 실험, bio-fouling 실험, 접촉각 측정, 방수 능력 측정하였다. 이를 통해 해양 생태계에 해가 없는 anti-fouling 물질 제작 및 적정기술로의 활용을 도모하였다.

▪ 주제어: bio-fouling(생물 오손), anti-fouling, 옻나무 추출물, 카테콜 분자, 나노 코팅

  본 연구는 염용해식각법을 기반으로 초소수성 표면의 마이크로구조를 제어하고, 이를 기반으로 마모에 의한 초소수성 저하를 복원하는 자가복원 특성을 부여하는 것에 관한 연구이다. 초소수성 표면은 빙결방지, 고착방지, 오염방지, 자가세척과 같은 이로운 특성으로 주목을 받아왔다. 그러나 표면의 구조가 오염이나 마모에 취약하여 이를 개선하려는 연구가 진행되고 있다. 염용해식각법은 초소수성 표면을 쉽고 경제적으로 제작할 수 있는 방법이다. 이에 염용해식각법을 기반으로 기판에 주입하는 염의 크기를 변화시켜가며 표면의 초소수성이 어떻게 변화하는지 알아보았다. 또한 염과 PDMS를 혼합하여 코팅하거나 PDMS와 염 층을 적층하는 방식으로 자가복원이 가능한 초소수성 표면을 제작하였다.

▪ 주제어: 초소수성 표면, 염용해식각법, hierarchical 구조, 자가복원

본 연구는 실리카겔을 담체로 하는 고정화 효소를 제작해보고 어떠한 조건에서 가장 좋은 효과를 내는지 확인해봄으로써 보다 공업과정에서 고정화 효소의 효율을 증대시키고자 하였다. 

실험에 사용된 실리카겔의 종류로는 기공의 크기가 0.063mm-0.200mm, 0.036mm-0.061mm, 0.019mm-0.037mm인 실리카겔을 사용하였고, 효소로는 라이페이즈를 사용하였다. 라이페이즈가 실리카겔이라는 담체에 잘 고정되었는지 확인하기 위하여 nitro phenyl 용액을 사용하였고, 이는 라이페이즈와 만나면 노란색을 띄어 라이페이즈가 잘 고정되었는지 확인하는 데에 사용하였다. 또한 이는 UV-Vis를 이용하여 흡광도를 측정하였으며, 이를 통해 어떠한 종류의 실리카겔에서 고정이 잘 이루어지는지 확인하였다. 

UV-Vis를 통한 흡광도 측정 결과, 흡광도는 0.019mm-0.037mm, 0.036mm-0.061mm, 0.063mm-0.200mm 순으로 나타났다. 이는 기공의 크기가 작을수록 담체의 표면적이 늘어나게 되고, 따라서 효소 입자와 담체 사이의 흡착률이 증가한다고 우리는 결론을 내렸다. 이러한 탐구과정과 결론을 통하여 우리는 기공의 크기가 작은 실리카겔을 사용할수록 더욱 큰 흡착률이 나타난다는 최종 결론에 도달할 수 있었다.

▪ 주제어: 효소 고정화, 담체, 실리카겔, 라이페이즈

  리튬 이온 전지의 성능을 개선할 방법을 찾던 중 전해액에 항산화물질을 첨가하는 것이 양극에서 리튬을 리튬 이온으로 잘 바꿔 줄 것이라 생각했다. 하이드록시기 개수를 변인으로 잡아 Quercetin(5개), Catechin(5개), Kaempferol(4개), Daidzein(2개), Naringin(8개)을 선정하였다. 양파, 녹차, 콩에서 각각 Quercetin, Catechin, Daidzein을 추출하여 표준 물질과의 항산화능을 DPPH와 ABTS를 이용하여 비교한다. 양극과 음극 활물질, 도전재, 바인더, NMP를 사용해 슬러리를 만들고 그것을 진공 건조기에서 건조시킨 후 glove box 안에서 test cell을 제작한다. Flat cell 제작 시 전해액에 각각의 표준물질을 첨가하여 EB tester 프로그램을 이용해 용량을 비교한다. 전지 실험 전과 전지 실험 후의 음극의 극판을 SEM을 통해 비교해본다.

  다시마와 감 껍질에서 중금속을 흡착하여 킬레이트를 형성하는 물질인 알긴산과 탄닌을 추출하고 중금속 최적 흡착 조건을 찾아 알긴산나트륨을 이용한 수도꼭지 중금속 필터를 제작하고자 한다. 다시마를 추출하는 실험에서 다시마 1차 추출물 35ml 기준 10g의 침전된 겔을 얻을 수 있었다. 감껍질로 부터 탄닌을 추출하는 과정에서 에탄올 수용액 90ml 첨가 후 24시간 상온 보관한 결과 감 껍질의 황색 물질이 추출되었다. 이후 중금속 표준용액의 농도에 따른 중금속 흡착효능 비교와 알긴산 수용액 농도에 따른 중금속 흡착 효능 비교 실험을 진행하였다. 0.1, 1, 5, 10ppm 중금속 표준용액 20ml 와 2%, 4% 알긴산 수용액 5g을 제조한 후 중금속 표준용액과 알긴산 수용액을 반응시킨 후 시린지 필터로 여과시킨 후 AAS를 이용하여 흡광도를 측정하여 중금속 흡착정도를 비교하였다. 결과, 중금속의 농도가 클 수록 중금속 흡착률이 높았고, 일정 중금속 농도에 대하여 첨가하는 알긴산 수용액의 농도가 클수록 중금속 흡착률이 높았다.

▪ 주제어: 킬레이트, 중금속, 수도꼭지, 필터

뇌 자기공명영상 분석방법에서 관심 영역의 수동 분할은 가장 널리 사용되고 있는 분석 방법이자 표준 분석 방법 중 하나로 분석자의 경험과 전문성이 중요하고, 수동 분할에 많은 시간과 집중이 필요하다는 특성이 있다. 본 연구에서는 4명의 수동 분할자가 인지기능이 저하되지 않은 그룹과 알츠하이머 치매 환자 그룹의 좌우 해마 여덟 건을 수동으로 분할하여 해마 부피 및 분할자 간 신뢰도를 측정하였다. 신뢰도 측정에는 수동분할자 수에 따라 급내상관계수를 측정하였고, 4명의 학생 기준으로 평균측도 0.914의 좋은 일치도를 보였다. 또한 분할자 조합에 따라 급내상관계수가 변화함을 보임으로써 수동 분할자의 수동분할 기준 및 주관이 연구에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 검증하였다.

▪ 주제어: 자기공명영상 (magnetic resonance imaging), 수동분할 (manual segmentation), 신뢰도 (reliability), 급내상관계수 (intraclass correlation coefficient), 해마 (hippocampus)

 본 연구는 IOD로 인해 산불의 잔재량이 늘어남에 따른 자원 낭비, 환경오염 해결에 목적을 두었다. 산불과 비슷한 환경을 조성해 목재의 복합 cellulose 구조에서 cellulose 사이에 리그닌이 존재한다는 점에서 리그닌을 추출하면 cellulose를 수득할 수 있을 것이라는 가설을 세웠고, 리그닌 제거 공정인 kraft 공정에서 착안하여 NaOH와 NaOCl을 이용한 새로운 추출법으로 연소된 나무에서 cellulose를 추출하였다. FT-IR을 통해 추출 물질이 cellulose 임을 확인하였으며 SEM을 통해 다공성을 확인하였다. 나노 분산 유화 장치에서 착안하여 초음파 분쇄기로 CNF를 수득하였으며 이의 열전도율을 측정해 단열효과를 검증하였고, 높은 단열효과와 난연성을 띠는 CNF 에어로겔 단열재를 제작하였다.

▪  주제어: 산불, cellulose, 단열재, 친환경 난연제&습기제거제, 열전도율

  본 연구는 루미놀의 형광 발광 정도가 중금속 촉매의 농도에 따라 달라진다는 것을 확인하고, 이를 이용하여 폐수 속 Ni2+의 농도와 위험도를 정량적으로 측정할 수 있는 검출 키트 제작을 목적으로 한다. 이에 아두이노를 활용하여 폐수 속 Ni2+의 종류와 양을 모니터링하고 이를 시각적으로 표현하는 Ni2+ 검출 키트를 제작하였다. 본연구에서는 나트륨 화합물 종류에 따른 루미놀 용액의 금속 이온 반응 정도를 비교 및 측정하였다. 나트륨의 종류는 Na₂CO₃, NaOH, Na2HPO4, NaBO3로 하였다. 육안으로 관찰한 결과 Na₂CO₃를 첨가한 루미놀 용액이 Ni2+과 반응할 때 특이적으로 8분 동안 강한 발광이 나타나, Na₂CO₃를 첨가한 루미놀 용액을 이용해서 Ni2+을 선택적으로 검출할 수 있음을 확인했다. 이 결과를 이용해 아두이노와 MBL을 활용해 수중 속 Ni2+의 농도와 위험도를 시각적으로 확인할 수 있는 키트를 제작하였다. 연구의 결과를 통해 복잡한 기기를 사용하지 않고도 수중의 Ni2+의 유무와 농도를 효과적으로 확인할 수 있을 것이라 기대한다.

▪ 주제어: 루미놀, 화학 루미네센스, 중금속 검출, 키트 제작, 조도센서

  대부분의 한외여과막 표면은 소수성을 나타내기에 미생물이 막 표면에서 증식 및 압밀화하는 현상, 즉 심각한 바이오 파울링(bio fouling)이 발생해 막의 수투과도를 떨어뜨리고 수명을 단축시킨다. 이에 본 연구에서는 한외여과막에 바이오 파울링을 일으키는 세균의 증식을 막는 항세균제인 ciprofloxacin을 EDC coupling 반응을 통해 immobilization시켜 바이오 파울링 저감 한외여과막을 만들고자 하였다. 이를 위해 카복실기가 없는 PSF 막과 카복실기가 있는 상용 한외여과막에 해당 반응을 진행시킨 후 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 ciprofloxacin에 포함된 N, F에 대한 원소 분석을 실시하였으며, 접촉각 측정 및 여과 장비를 이용한 성능 분석을 실시할 계획이다.

▪ Keywords : EDC coupling, Biofouling, 한외여과, Ciprofloxacin, immobilization

  본 연구는 간이정수장치로 정수한 물을 더욱 안전하게 음용할 수 있도록 돕고자 하는 목적성을 지닌다. NDMA 제거의 목적을 위하여 간이정수정치로 정수한 물에 대해 NDMA 검출 및 UV 램프를 이용한 제거에 대한 실험을 진행하였다. 기체크로마토그래피로 NDMA 검출을 진행하였으며, UV를 이용하여 NDMA의 분해가 가능함을 선행연구로부터 확인하고 NDMA 제거에 주로 사용하는 UV 램프를 활용하여 시간에 따라 분해가 얼마나 되는지 확인하였으며, 이를 자연광을 조사하였을 때와 비교하여 의미있는 결과를 제시하고자 한다.

▪ 주제어: NDMA, 간이정수장치, 염소소독부산물, 음용수, GC

  코로나 바이러스로 인해 개인위생이 더욱 중요해지면서 바이러스 소독의 중요성도 함께 급증하고 있다. 소독이 급격히 필요해지면서 소독제도 큰 역할을 하게 되었는데 소독제는 주로 액체로 이루어져 있어 중량과 부피가 커서 휴대하기 어렵고 운반에 어려움이 있다. 본 연구는 이러한 단점을 다공성 물질인 Cyclodextrin과 charcoal을 통해 소독제를 고체형으로 포접할 수 있는 방법을 고안하여 운반과 휴대를 편리하게 하고 보존 기간을 늘려서 해결하고자 하였다. 또한, Cyclodextrin과 charcoal의 비율을 달리한 다음 비율별로 어떤 시료가 가장 포집 효율 및 소독 효과가 좋은지 알아보았다.
실험결과 β, γ-Cyclodextrin, charcoal에 이산화염소수가 모두 포접된다는 것을 알 수 있었고, 그중에서 β-Cyclodextrin과 γ-Cyclodextrin을 1:1로 혼합한 시료가 가장 포접 효율 및 소독 효과가 가장 뛰어남을 알 수 있었다.

▪ 주제어 : Cyclodextrin, charcoal, 에탄올, 이산화염소수, 포접률