피프로닐은 N-페닐피라졸계의 살충제로 해충 방지제로 사용되고 있으며, WHO에서는 피프로닐을 발암물질 2급으로 분류 및 규제하고 있다. 피프로닐은 급성중독 시에 현기증, 근육약화, 호흡곤란, 피부자극, 심박수 증가 등의 다양한 증상이 나타나는 것으로 알려져 있고 피프로닐 설폰 또한 이와 비슷한 증상을 유발하는 것으로 알려져 있다. 최근 피프로닐이 함유된 계란이 유통되면서 전 세계적으로 독성 문제가 확산되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 동물 혈청 시료 중 피프로닐 및 피프로닐 설폰의 노출량 분석법 개발을 시도하였다. 이동상에 따른 차이 및 액체-액체 추출과 고체상추출 전처리 방법에 따른 결과를 비교하였다. 이동상은 증류수(A)와 아세토니트릴(B)을 선정하였고, 전처리 방법은 고체상추출로 진행하였다. 분석법검증을 수행한 결과, 일내/일간 정확도는 82.2~114.1% 이었고, 정밀도는 20% 이하로 나타났다. 검출한계는 피프로닐 0.027 ng/ml, 피프로닐 설폰은 0.087 ng/mL 이었고, 검량선 회귀식의 결정계수(r²)는 0.99 이상으로 우수한 직선성을 보여주었다. 본 연구에서 개발된 동물 혈청 중 피프로닐 및 피프로닐 설폰 분석방법을 이용하여 일부 동물 혈청에서의 농도를 확인하였다. 본 연구에서 개발한 분석법을 이용하여 동물 혈청뿐만 아니라 피프로닐 및 피프로닐 설폰의 인체 모니터링을 위한 분석법으로도 사용 할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 중수소를 충돌기체로 사용한 ICP-MS와 ammonium formate를 용리액으로 사용한 친화 크로마토그래피를 이용하여 한국인의 혈청에서의 셀레노단백질 GPx, SelP 및 SeAlb을 분리하고 후 칼럼 동위원소 희석법으로 정확히 정량하였다. 인증기준물질인 BCR 639 (133±12 ng g^-1)에 대하여 측정한 셀레늄 총량값은 130±6 ng g^-1으로 정확한 결과를 보여주었다. 이 방법을 적용하여 한국인의 직장암 그룹 25명과 통제군 30명의 혈청 속 셀레노단백질을 분석한 결과 셀레늄 총량에 대하여 직장암 그룹이 84±27 ng g^-1, 통제군이 119±28 ng g^-1으로 직장암 그룹이 통제군 보다 95% 신뢰수준에서 통계적으로 더 작은 결과를 보여 주었다. 즉 t 계산값은 4.93으로 95% 신뢰수준의 2.04보다 높았다. 이러한 경향은 남성보다 여성에서, 60대 이상의 고 연령층일 수록 더욱 뚜렷하였다. 각 셀레노단백질의 분포를 조사한 결과, 두 그룹은 서로 비슷하였고 각 셀레노단백질과 직장암에 따른 특별한 경향성은 보이지 않았다. 또한 직장암 병기가 진행됨에 따라 셀레노단백질 중 GPx의 농도가 약간 감소하는 경향이 있었고, 셀레늄 총량의 경우 2기에서 약간 증가하는 특징을 보였다.

단백질 폴딩 연구에 유용하도록 유비퀴틴 단백질의 페닐알라닌 45를 트립토판으로, 발린 26을 알라닌으로 변이시킨 HubWA 단백질을 모델로 삼아 소수성 상호작용이 단백질 폴딩 반응에 끼치는 영향을 탐구하였다. HubWA의 소수성 아미노산 중 14 개를 알라닌으로 치환한 변이 단백질을 제조하였고 이들 중 폴딩 연구에 적절한 4 개의 변이 단백질(V5A, I13A, V17A, I36A)을 얻어서 폴딩 반응의 진행 과정을 stopped-flow 장치로 측정하였다. 변이 단백질 V17A의 폴딩 반응은 HubWA와 마찬가지로 three-state 메커니즘을 따르며, V5A, I13A, I36A의 반응은 two-state 폴딩 메커니즘을 따르는 것으로 관찰되었다. 이는 HubWA 단백질의 폴딩 반응은 지엽적으로 구조적인 안정성을 지닌 부분이 존재하는 중간 단계가 먼저 형성된 다음 이들이 서로 퍼즐을 맞추는 것과 같은 방식으로 폴딩이 일어나는 collision-diffusion 메커니즘을 따르다가 소수성이 약한 아미노산으로 치환하였을 때 구조적인 안정성을 지닌 중간 단계가 관찰되지 않지만 폴딩 핵의 형성과 핵 주위로 native 구조가 형성되는 반응이 짝지어서 일어나는 nucleation-condensation 메커니즘으로 전환되는 것으로 해석되었다. 이러한 관찰은 단백질의 폴딩 경로는 지엽적인 구조의 안정성에 따라 서로 다른 메커니즘을 띨 수 있음을 시사한다.

An efficient one pot multicomponent synthesis of pyrimidinone derivatives of Biginelli type is described. 4-amino-6-aryl-pyrimidine-5-carbonitrile molecules were synthesized efficiently via three-component Biginelli-type condensation of aldehyde, malononitrile, and semicarbazone as urea substituent in the presence of a catalytic amount of PEG-400 as green medium under microwave irradiation. The reactions proceeded efficiently in the presence of microwave radiation to afford the desired products in good to excellent yields. Products have been confirmed by IR, and NMR spectral analysis. All the molecules were tested for their antimicrobial activity against E. coli, S. aureus, P. aeruginosa and C. tropicalis. Some of the compounds have shown moderate to good inhibition efficiency against both gram-positive and gram-negative bacteria. The potent activity was observed against the fungal species with minimum inhibition concentration 12.5 ㎍/mL.

본 연구는 자동차 폐리튬 이차전지의 모듈로부터 재생할 수 있는 자원을 효율적으로 회수하는 방법을 개발하는 것이다. 모듈의 셀은 구리 박막, 알루미늄 박막, 그리고 이들 사이는 폴리머 재질의 격막으로 이루어져 있다. 셀은 특별히 제작한 글러브 상자 안에서 그리고 여러 번의 단계를 거쳐 손상 없이 완전히 해체 하였다. 우선적으로 양극활물질은 400 ℃에서 열처리하여 알루미늄 박막으로부터 분리하였다. 그런 후 분리된 양극활물질은 잔류되어 있는 탄소 성분을 제거하기 위해 800 ℃에서의 소성 후에 최종적으로 높은 순도로 회수되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 해서, 알루미늄 박막으로부터 양극활물질을 구성하고 있는 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 리튬(Li)과 같은 희유금속들을 80% 이상 회수할 수 있었다.

젖산을 이용하여 안전하게 양극활물질에 있는 Co, Mn, Ni을 침출할 수 있는 방법을 개발하였다. 양극활물질을 젖산으로 침출 시켰을 때, 젖산의 농도는 1N과 4 N 이상에서 보다는 2 N에서 가장 높은 효율을 보였다. 양극활물질을 단계적으로 젖산 용액에 첨가 하였을 때, 최대 용해도는 2 N의 젖산 용액에서 1 L 당 30 g이었다. 젖산 용액에 옥살산을 첨가하였고 희유금속들은 1 L 당 4 g에서 가장 경제적인 회수율을 보였다. 본 연구를 바탕으로 해서, 양극활물질로부터 희유금속들을 회수하기 위한 최적의 조건은 무게비로 옥살산과 양극활물질이 7 : 1이라는 것을 확인할 수 있었다. 첨가하여, 옥살산에 의해서 생성된 침전물은 Co, Ni, Mn 3성분이 결합되어 있는 다핵 결정성 물질이었다.

Synthesis of ZnCo₂O₃ oxide is performed by sol-gel method via nitrate-citrate route. Powder X-ray diffraction (XRD) study shows monoclinic unit cell having lattice parameters: a = 5.721(1) Å, b = 8.073(2) Å, c = 5.670(1) Å, β = 93.221(8)°, space group P_2/m and Z = 4. Average crystallite sizes determined by Scherrer equation are the range ~14-32 nm, whereas SEM micrographs show nano-micro meter size particles formed in ZnCo₂O₃. Endothermic peak at ~798 K in the Differential scanning calorimetric (DSC) trace without weight loss could be due to structural transformation and the endothermic peak ~1143 K with weight loss is due to reversible loss of O₂ in air atmosphere. Energy Dispersive X-ray (EDX) analysis profile shows the presence of elements Zn, Co and O which indicates the purity of the sample. Magnetic measurements in the range of +12 kOe to -12 kOe at 10 K, 77 K, 120 K and at 300 K by PPMS-II Physical Property Measurement System (PPMS) shows hysteresis loops having very low values of the coercivity and retentivity which indicates the weakly ferromagnetic nature of the oxide. Observed X-band EPR isotropic lineshapes at 300 K and 77 K show positive g-shift at g_iso ~2.230 and g_iso ~2.217, respectively which is in agreement with the presence of paramagnetic site Co²⁺(3d⁷) in the oxide. DC conductivity value of 2.875 ×10^-8 S/cm indicates very weakly semiconducting nature of ZnCo₂O₃ at 300 K. DRS absorption bands ~357 nm, ~572 nm, ~619 nm and ~654 nm are due to the d-d transitions ⁴T_1g(⁴F)→²E_g(²G), ⁴T_1g(⁴F)→⁴T_1g(⁴P), ⁴T_1g(⁴F)→⁴A_2g(⁴F), ⁴T_1g(⁴F)→⁴T_2g(⁴F), respectively in octahedral ligand field around Co²⁺ ions. Direct band gap energy, E_g~ 1.5 eV in the oxide is obtained by extrapolating the linear part of the Tauc plot to the energy axis indicates fairly strong semiconducting nature of ZnCo₂O₃.

이 연구는 논의-기반 모델링 전략을 적용한 일반화학실험 수업에서 글쓰기 대상에 따른 과학 글쓰기가 예비 화학교사들의 모델링 능력 및 모델링에 대한 인식에 미치는 영향을 알아보는 것을 목적으로 하였다. 또한 이와 함께 예비 화학교사들의 화학개념 이해에 미치는 영향도 알아보았다. 이를 위해서 사범대학 화학교육과에 재학 중인 예비 화학교사 1학년 18명을 대상으로 11개 주제의 논의-기반 모델링 전략을 적용한 일반화학실험 수업을 진행하였다. 화학개념 이해는 사전과 사후의 화학개념 이해 검사 점수에 대한 효과크기를 비교하였다. 모델링 능력은 예비 화학교사들이 제시하는 모델을 설명, 표상화, 의사소통의 3가지 영역으로 구분하여 집단의 효과크기를 분석하였으며, 모델링에 대한 인식을 알아보기 위해서 설문조사를 실시하였다. 분석결과, 예비 화학교사의 화학개념 이해와 모델링 능력은 글쓰기 대상인 독자의 수준이 낮은 경우, 효과가 더 큰 것으로 나타났으며 글쓰기 대상에 따른 집단에서 모델링에 대한 인식은 차이가 없는 것으로 나타났다. 하지만 모델링 과정을 경험함에 따라 예비 화학교사들의 응답이 더 구체적으로 변해가는 것을 확인할 수 있었다.

이 연구에서는 측정의 본성에 대한 견해에 따라 중학생이 구성한 일상 및 과학적 맥락의 그래프에서 나타나는 차이를 조사하였다. 중학교 3학년 학생 151명이 연구에 참여하였다. 일상 및 과학적 맥락만 다른 상황에서 비례, 반비례, 비례하게 증가하다 일정해지는 형태의 그래프를 구성할 수 있도록 유사한 측정값을 갖는 자료를 각각 제시한 후, 학생들이 구성한 그래프를 추세선 구성(추세선의 유형, 내·외삽), 축 변수 설정, 축 눈금 표기와 점 찍기 측면에서 분석하였다. 연구 결과, 집합 패러다임의 학생들은 반비례 그래프의 추세선을 곡선형으로, 점 패러다임의 학생들은 꺾은선형으로 구성하는 경향이 있었다. 내·외삽의 경우, 과학적 맥락의 그래프에서 집합 패러다임의 학생들은 점 패러다임의 학생들보다 내·외삽을 더 잘 수행하는 경향이 있었다. 이때 집합 패러다임의 학생들은 일상 및 과학적 맥락과 무관하게 내·외삽을 잘 수행하였으나 점 패러다임의 학생들은 일상적 맥락보다 과학적 맥락에서 내삽만 수행한 비율이 높았다. 축 변수 설정, 축 눈금 표기, 점 찍기 요소는 패러다임 유형에 따른 통계적으로 유의미한 차이가 없었다. 연구 결과를 바탕으로 중학생의 그래프 구성 능력 함양을 위한 교육적 시사점을 논의하였다.

본 연구에서는 2015 과학과 교육과정에 따른 통합과학, 화학 I, 화학 II의 '산·염기·중화반응', '산화·환원' 관련 성취기준과 교과서 활동 및 평가 문항을 과학과 핵심역량과 과학과 핵심역량별 하위요소를 기준으로 분석하였다. 통합과학의 성취기준에는 과학적 사고력이 가장 많이 포함되어 있었고, 과학적 탐구 능력, 과학적 의사소통 능력, 과학적 문제 해결력, 과학적 참여와 평생 학습 능력 순으로 5가지 과학과 핵심역량이 모두 포함되어 있었으나, 화학 I의 성취기준에는 과학적 사고력, 과학적 탐구 능력, 과학적 의사소통 능력이 포함되어 있었고, 화학 II의 성취기준에는 과학적 사고력만 포함되어 있었다. 통합과학, 화학 I, 화학II 교과서의 '산·염기·중화반응', '산화·환원' 활동에는 5가지 과학과 핵심역량이 모두 포함되어 있었고, 각 교과에서 과학적 탐구 능력과 과학적 사고력이 높은 비율로 포함되어 있었다. 통합과학, 화학 I, 화학 II 교과서의 '산·염기·중화반응', '산화·환원' 평가 문항에도 5가지 과학과 핵심역량이 모두 포함되어 있었으며, 각 교과에서 모두 과학적 사고력이 포함된 비율이 매우 높게 나타났다.