연도별 연구과제 8 페이지첫페이지로 이동

본 연구는 전지구 기온 변화를 예측하기 위해 Random Forest, LSTM, 3D CNN 세 가지 모델을 적용하고 비교하였다. 초기 단계에서 Random Forest는 높은 예측 정확도를 보였으나 과적합 경향이 있었고, LSTM은 시계열 의존성을 반영하여 안정적인 성능(F1-score 0.9905, AUC 1.0000)을 나타냈다. 그러나 두 모델 모두 단일 지점 중심의 분석으로 공간적 상호작용을 반영하기 어려웠다. 이에 따라 JRA-55 재분석 자료를 활용해 시간–위도–경도의 시공간 정보를 학습할 수 있는 3D CNN 모델을 구축하였다. 3D CNN은 1206시간 리드타임 예측에서 상관계수 약 0.97로 우수한 성능을 보였으며, 전 지구 온도 분포를 안정적으로 재현하였다. 전체적으로 Random Forest는 해석력, LSTM은 시계열 학습, 3D CNN은 시공간 예측에서 강점을 보여, 인공지능 기반 기후 예측의 가능성을 확인할 수 있었다.

주제어: 기온, JRA, LSTM, Random Forest, 3D CNN

본 연구에서는 뛰어난 유기화합물 분해 능력과 낮은 병원성을 지닌 Pseudomonas putida를 알지네이트 비드에 고정화하여 실내 formaldehyde를 제거하는 공정의 타당성을 검증하였다. 또한, 최적의 조성 후보군을 도출하는 것을 목적으로 하였다. 알지네이트와 염화칼슘을 이용한 이온 가교 결합 방식으로 P. putida를 겔 매트릭스에 고정화하였고 동결건조 여부 및 P. putida 고정화 여부에 따른 3가지 유형의 바이오 비드의 formaldehyde 제거 효율을 비교 평가하였다. 결과적으로 P. putida를 고정화한 비드가 가장 빠른 농도 감소세를 보이며 높은 생물학적 분해 능력을 입증했다. 이러한 결과는 미생물 기반 실내 공기질 개선의 가능성을 보여주며, 기존 정화 방식의 한계를 보완 할 수 있는 지속 가능한 대안을 제시한다.

주제어: Pseudomonas putida, Formaldehyde, Alginate gel, bio beads

플라스틱 오염의 주된 원인인 PET는 자연적으로 잘 분해되지 않아 심각한 환경 문제를 일으킨다. 본 연구는 PET 분해 효소로 알려진 PETase 및 PETase-like 단백질을 대상으로 하여 새로운 효소 후보를 탐색하고 구조·기능적 특성을 분석하는 것을 목적으로 한다. 우선 PDB 데이터베이스에서 PETase의 구조 정보를 확보하고, 이를 쿼리 시퀀스로 하여 NCBI BLAST를 수행함으로써 서열 유사성이 50% 범위에 해당하는 단백질을 선별하였다. 이 과정에서 기존 연구에서 PET 분해 활성이 보고되지 않은 단백질을 후보군으로 설정하였다. 이후 선정된 단백질 유전자는 합성 및 발현 벡터 제작을 거쳐 대장균 형질전환을 통해 발현할 예정이며, 정제된 단백질을 이용하여 PET 필름의 분해 활성을 SEM으로 표면 구조 변화를 관찰함으로써 평가할 계획이다.

주제어: PET 분해효소, PETase, 7YKO, PyMOL, SEM

세계적으로 급증한 플라스틱 소비의 결과로 미세플라스틱의 처리가 문제가 되고 있다. 이에 대한 해결 방안으로 광촉매가 주목받고 있다. 본 연구에서는 개질된 TiO₂ 의 분해 효율 향상 및 부산물 분석을 진행했다. 다양한 크기의 미세플라스틱이 있음을 고려하여 두 가지 크기의 미세플라스틱을 사용해 크기 별 광촉매의 반응을 분석했다. 일반 TiO₂ 와 n-TiO₂ 용액에 미세플라스틱을 같은 양 넣고 UV 램프로 쐤다. 이후 일정 시간마다 용액을 일부 채취하여 UV-vis를 통해 각 광촉매의 효율을 분석했다. DNPH를 추가한 후 UV-vis를 통해 사용해 최종 용액의 부산물 여부를 판단했다. 두 광촉매의 비교 분석을 통해 개질된 광촉매의 효율 증가율 및 개질된 TiO₂ 의 독성 부산물 추가 검출 여부를 확인할 수 있었다.

주제어: 광촉매, N-doping, 미세플라스틱, 부산물

농업 부산물인 왕겨로부터 제조한 자성 바이오차의 중금속 흡착 특성을 규명하고자 하였다. 바이오차는 다공성 구조와 다양한 작용기를 지녀 흡착제로서 주목받고 있으나, 회수가 어렵다는 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 철(Fe) 기반 자성입자를 도입하여 자성화된 바이오차를 제조하였다. 또한, 자성 바이오차의 성능을 구체적으로 검증 및 비교하기 위해 자성 활성탄을 제조하여 비교하는 실험 또한 설계하였다. 그 결과 구리(Cu) 제거에 있어 기존 활성탄과 유사한 성능을 보이는 물질을 찾을 수 있었으며, 외부 자기장으로 손쉽게 회수 가능하다는 점 또한 확인하였다. 향후 흡착 속도 모델 분석을 통해 흡착 메커니즘을 정량적으로 규명할 예정이다. 본 연구는 자성 복합체 기반의 친환경적이고 재활용 가능한 정화 소재 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

주제어: 바이오차, 활성탄, 자성화, 흡착, 중금속

본 연구에서는 Pluronic F127 기반 온도 감응성 고분자 겔의 약물 전달 특성을 평가하였다. 디스크 확산법과 UV-Vis 분석을 통해 겔 내 약물 방출 속도와 지속성을 정량적으로 분석하였으며, F127 농도와 온도 조건에 따른 방출 효율 변화를 확인하였다. 또한 겔 주입 속도에 따른 분포 형태 변화를 관찰하여 약물 전달 효율과 조직 침투 가능성을 평가하였다. 연구 결과, Pluronic F127 겔은 안정적 겔 구조 유지와 지속적 약물 방출이 가능하며, 제어된 약물 전달 플랫폼 설계에 활용될 수 있음을 확인하였다.

주제어: Pluronic F127, 졸-젤 전이, 약물 전달 시스템, 온도 감응성 고분자

본 연구는 TiO₂-GO 복합체를 합성하고, π-conjugation을 가지거나 양이온성을 가지는 염료를 2 표적 물질로 선정하여 광분해 특성을 평가하는 것을 목표로 한다. 실험 결과를 바탕으로 각 물질의 화학 구조를 분석하여 작용기마다의 분해 특성을 규명하였다. 향후 유기 오염물질의 효율적 제거 및 친환경 광촉매 소재 개발에 기여할 것으로 기대된다.

주제어: TiO₂-GO 복합체, 생활폐수, 친환경, 광촉매

전해질 내 이온 유동성은 배터리 및 전기화학 장치 성능을 좌우하는 핵심 요소이나, 기존 실험 (EIS 등)만으로는 이온 용매화, 이온쌍, 계면 거동과 같은 미시적 현상을 정량적으로 분리 및 해석하는 데 한계가 명확하다. 본 연구는 이러한 문제 인식을 바탕으로 GROMACS기반 분자동력학MD 시뮬레이션을 수행, 다양한 조성의 Li+ - FSI- 전해질을 모델링하고 미시적 지표를 도출했다 LiFSI 농도가 증가함에 따라 Li-O RDF의 조정수 CN 가 증가, 접촉 이온쌍 및 클러스터 형성이 촉진되었고, 이로 인해 MSD 기울기가 감소하며 Li 확산계수는 낮아지는 경향을 보였다. 반면, 전도도는 저-중간 농도에서 최댓값을 기록했다. 본 연구는 RDF를 통한 구조 분석과 MSD를 통한 정량적 이동성 분석 체계를 구축하여, 미시적 관점에서 전해질 조성과 유동성의 상관관계를 규명한다. 궁극적으로는 이 결과를 바탕으로 고성능 이온성 액체 전해질의 최적 조성 설계를 위한 지침을 제시하는 데 활용될 것이다.

주제어: 분자동력학, 이온유동성, LiFSI전해질, RDF, MSD

위 연구는 기존의 고열 처리나 동결 건조 방식이 물체의 변색, 수축·팽창, 미세균열과 같은 손상을 유발할 수 있다는 한계를 극복하기 위해 초음파를 활용한 새로운 건조 방식을 탐구하였다. 초음파는 매질 내 미세 압력 변화와 공동현상(cavitation)을 통해 수분을 물리적으로 제거할 수 있어, 열적 손상을 최소화하며 함수율 조절이 가능하다. 연구 과정에서 초음파 세척기의 출력 세기를 변화시키며 건조 효율을 측정하였으며, 37.5W, 75W, 150W의 조건에서 실험을 진행하였다. 수분 제거량을 정량화하기 위해 황산나트륨 무수화물(Na₂SO₄)을 흡습제로 사용하여 증발된 수분을 포집하였 다. 건조 무게 0.95g의 거즈를 시료로 사용한 결과, 150W 조건에서 0.26g의 수분이 제거되어 약 30.6%의 건조 효율을 나타냈으며, 75W에서는 0.12g(14.1%), 37.5W에서는 유의미한 효과가 관찰되지 않았다. 실험 결과 초음파 출력과 건조 효율 간의 비선형적 상관관계를 확인하였으며, 일정 수준 이상의 출력이 필요함을 관찰하였다.

주제어: 초음파, 공명현상, 건조, 공동현상, 건조동 현상

본 연구는 자기 공진 기반 무선 전력 전송에서 2차원 코일의 수평 거리, 면각, 중심 이격이 효율에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 직경 120 mm, 18회 권선을 9-2, 6-3, 3-6으로 적층한 코일과 1 µF 커패시터로 LC 공진기를 구성하고 PASCO 인터페이스, LCR 미터, 오실로스코프를 이용하여 거리(5–25 cm), 각도(0–90˚), 중심 이격(0–15cm)에 따른 수신 전압을 측정하였다. 세 코일 모두 약 10 cm에서 최대 효율을 보인 뒤 거리 증가에 따라 급격히 감소했으며, 면각 증가에 따라 cosθ에 가까운 경향을 보이고 90˚ 에서 전송이 소거되었다. 중심 이격이 증가할수록 효율이 감소하였고, 3-6 구조는 중심이 조금 어긋나도 상대적으로 높은 전송 효율을 유지하였다.

주제어: 자기 공진, 무선 전력 전송, LC회로, 전자기 유도

본 연구는 거리 함수의 정의에 따라 동일한 운동의 물리량 해석이 어떻게 달라질 수 있는지를 분석하였다. 유클리드 거리(L2)와 택시 거리(L1)를 기준으로 속력, 가속도, 운동에너지 등의 변화를 원, 타원, 포물선, 쌍곡선 궤도에 대해 계산하고 비교하였다. 특히 L1에서의 정의가 수학적으로 유효함을 보이기 위해 Lp 공간에서 일반화된 공식을 도입하고 p를 극한으로 보내는 방식을 사용하였다. 분석 결과, L2에서는 연속적이고 매끄러운 변화가 나타난 반면, L1에서는 진동하거나 조각함수적으로 변화하거나 발산하는 특성이 관찰되었다. 이는 물리량이 절대적인 값이 아니라 거리 정의에 따라 상대적으로 달라질 수 있음을 보여주며, 본 연구는 기존 물리 해석의 전제를 재고찰하고 개념적 확장의 가능성을 제시한다.

주제어: 택시 공간, 물리량, Lp 공간, 유클리드 공간, 미분

본 연구는 매듭 사영을 OUAD 유향 그래프로 대응시키는 방법을 정의했다. 교대매듭사영일 때 그래프를 직관적으로 그릴 수 있는 LTG(사영→그래프)와 GTL(그래프→사영) 변환 절차를 통해 매듭의 위상적 성질을 그래프 이론적 조건으로 환원하였다. 교차 수가 n인 매듭 사영은 정점 n, 변 2n의 OUAD 그래프로 대응되며, 모든 정점의 내차수는 2임을 확인하였다. 교대 매듭 사영의 경우 항상 OUAD 그래프가 한 붓 그리기 가능함을 증명하였다. 제안된 변환 틀은 판정 과정의 재현성과 시각적 명확성을 향상시키며, 향후 비교대 사영에 대한 일반화와 그래프 임베딩의 자동화 알고리즘 개발을 후속 연구 과제로 제시하였다.

주제어: 매듭사영, 유향그래프, 한붓그리기, OUAD 그래프, LTG 방법