# data[].attributes.body
장봉남

# data[].attributes.body
장봉남

# data[].attributes.body
장봉남

# data[].attributes.body
장봉남

# data[].attributes.body
최인화

# data[].attributes.body
장봉남

# data[].attributes.body
생명과학,화학

# data[].attributes.body
생명과학+화학

# data[].attributes.body
물리 생명

# data[].attributes.body
윤리+일사

# data[].attributes.body
생명, 정보

# data[].attributes.headline
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.subject
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.body
화학의 역동적인 화학반응의 산화 환원반응을 배우며이 원리가 다른기술에 적용된 것은 무엇이 있을까라고 생각하게 되어 나노기술과 관련된 은나노입자에 대해 알게 되었다. 추가로 화학적 반응을 일으키는 은나노입자가 세포막에 붙게된다면 세포 항상성에는 어떤 영향을 미칠지 궁금증이 들어 이 주제를 선정하였다

# data[].attributes.headline
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.subject
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.headline
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.subject
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.body
tv에서 화상을 심하게 입은 아이를 본적이 있는데,바이오프린팅으로 이 아이의 피부가 복구될지 궁금해서 선정했다

# data[].attributes.headline
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.subject
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.body
현재 정보기술의 중요도와 생활에 미치는 영향력이 점점 커지고 있는 추세로, 생명과학에 정보기술이 활용되어 두 분야가 융합된 기술을 알아보고자 했다.

# data[].attributes.headline
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.subject
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.body
헴 철의 산화상태 변화가 산소 운반에 미치는 영향/생명과학1 수업에서 혈액 속 헤모글로빈이 산소를 운반한다는 것을 배우고 그 원리가 궁금해 알아보던 중 중심에 위치한 철 이온이 산소 운반에 핵심적인 역할을 한다는 점을 알았고 이떄 철 이온이 산화되면 메트헤모글로빈이라는 비정상적인 단백질이 형선된다는 사실을 알게되었다.철 이온의 산화수 변화에 따른 산소운반능력의 관계를 알아보고자 이 주제를 선정하게 되었다.

# data[].attributes.headline
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.subject
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.body
지구의 해수면 상승에 따른 물같은액체 위에서의 식물 재배 가능성 탐구를 통한 지속적 농업을 가능하게 하기위해

# data[].attributes.headline
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.subject
3) 주제선택 이유(동기)

# data[].attributes.body
시험 방식이 서술형 평가 중심으로 바뀌면서

객관식 문제만 잘 푸는 것으로는 부족해지고 있어요.

# data[].attributes.body
생명+화학

# data[].attributes.headline
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.headline
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
바이오프린팅이란 3d프린팅 기술을 사용하여 살아있는 세포,생체 재료 등을 층층이 쌓아 인공 조직이나 장기를 만드는 기술이다. 쉽게 말해, 세포와 생물학적 물질을 프린터로 ‘출력’해서 실제 인체 조직처럼 만드는 기술인데 이 바이오프린팅의 핵심요소에는 바이오잉크와 3d 프린터, 설계도가 핵심요소다. 바이오잉크는 세포,성장인자,하이드로겔같은 생체재료로 구성된 잉크다. 그리고 3d프린터는 일반 프린터와 달리 세포를 정밀하게 위치시키고 층층이 쌓아 조직을 형성한다. 마지막으로 만들고자 하는 조직이나 장기의 구조를 3D 모델링해서 프린터에 입력하기 위한 설계도가 필요하다. 바이오프린팅으로 만들수 있는것들은 피부 조직,연골이나 뼈 조직,혈관 구조, 간 신장 등의 미니 장기,약물 실험용 조직 모델 등이 있다.

# data[].attributes.headline
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
생물정보학 혹은 바이오인포매틱스(bioinformatics) : 유전체 정보해석의 발달에 따른 대용량의 생물학 정보들을 효율적으로 처리하는 기술로, 경제적 파급효과가 높고 급격한 성장 전망을 가지며 전략적 중요도와 공공성이 높은 미래원천기술로 인식된다. 다양한 통계분석 알고리즘과 분석방법을 사용해 대용량 데이터베이스를 검색하고 정보를 통합해 표출하는 것이 핵심적인 기능이다. 실험을 대체할 수는 없지만 기존의 정보를 가공해 부가정보를 창출하거나 새로운 정보의 발견 과정을 효율적으로 수행할 수 있다는 점에서 커다란 장점을 가지고 있다.

-바이오칩(biochip) : 다양한 생체물질을미세한 칩 위에 집적하여 동시에 여러 생화학적 반응을 분석할 수 있도록 한초소형 분석 플랫폼 기술로, 실리콘, 유리, 플라스틱 등의 기판 위에 생체분자를 배열하고 이들의 반응을 신호로 변환해 분석하는 기술이다. 유전체 분석, 질병 진단, 신약 개발 등에서 기존 실험보다 빠르고 효율적으로 대량 정보를 획득할 수 있어, 정밀의료와 맞춤의료 등 미래 의료 혁신의 핵심 기반 기술로 평가된다. 유전자, 단백질 등의 생체분자 정보를 동시다발적으로 분석하고, 오믹스 데이터의 고속 처리, 질병 진단 및 신약 후보 물질 탐색 등 다양한 생명과학 응용이 가능하다. 실험 자동화 및 고속 분석이 가능하며, 소량의 시료로도 많은 정보를 얻을 수있어 시간과 비용을 절감할 수 있고, 다양한 분야로의 응용성과 높은 정밀도 를 통해 대규모 연구에 매우 유리하다는 장점을 지닌다.

-바이오센서(biosensor) : 생물학적 수용체를 이용해 특정 생체 신호를 선택적으로 감지하고 이를 전기적, 광학적, 화학적 신호로 변환하여 정량적으로 측정하는 기술이다. 의료 진단, 환경 모니터링, 식품 안전 등 다양한 분야에서 특정 물질을 실시간으로 민감하게 검출할 수 있어, 건강관리와 질병 예방, 환경 보호에 기여하는 공공성과 전략적중요성이 높은 기술로 주목받고 있다. 생체분자를 선택적으로 검출하고, 신호 변환 및 분석을 통에 실시간으로 정보를 제공하며, 휴대용 또는 웨어러블 형태로 다양한 현장 진단에 활용된다.고감도 및 고선택성 검출이 가능하고, 신속하고 간편한 분석을 통해 사용자 편의성을 높이며, 비침습적 측정과 소형화에 유리하여 첨단 헬스케어 및 다분야 응용에 탁월한 장점을 가진다.

# data[].attributes.headline
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
헤모글로빈의 특징:헤모글로빈은 많은 다중 소단위체 구형 단백질의 특징인 4차구조를 가짐. 헤모글로빈에 있는 대부분의 아미노산은 a-나선을 형성(짧은 비나선형 부분으로 연결) 헤모글로빈의 구조는 대략 4면체 배열로 된 4개의 소단위체로 구성되며 각 소단위체에 산소가 1분자씩 결합되어 최대 4분자의 산소와 결합가능. 수소결합은 이 단백질 내부의 나선형 부분을 안정화시켜 분자 내 인력을 유발, 폴리펩타이드 사슬이 특정 모양으로 접히게됨.

헴의 구조:헴이라고 불리는 그룹의 중심에 철 원자가 존재하며 단백질의 아미노산이 배위결합을 하는 형태로 있는 구조가 기본단위.포르피린(porphyrin,4개의 피롤(pyrrole)이 메틴(methyne) 탄소로 연결)에 메틸기,비닐기,프로피온산들이 연결된 구조로 중심부에 철 원자 존재

# data[].attributes.headline
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.attachment_link.title
day1 관련 내용에 관한 개괄

# data[].attributes.headline
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
디지털시대의 윤리적 문제점으로 대두되고 있는 것이 무엇인지 알기 위해 정보시간에 배운 다양한 인공지능 기술들을 다양하게 알아보고, 여기서 제기될 수 있는 문제점을 다룬 국어 지문을 활용하여 사고를 확장하고자 노력하였다. 나의 탐구의 방향이 어떻게 진행되는 것이 맞는지에 대해 조언을 줄 수 있는 "빅데이터", "디지털 기술의 길" 등등의 도서를 검색하였으며 이 중에서 "빅데이터"라는 도서를 학교 도서관에서 대출하여 정독하고 내용을 정리하는 중이다.

# data[].attributes.headline
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
4) 1일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
최근 생활환경에서 세균과 바이러스에 의한 피해가 빈번하게 발생하면서, 이를 억제하기 위한 항균 물질에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 은(Silver)은 오래전부터 식기나 생활용품 등에 사용되어 왔으며, 인체에 무해하고 뛰어난 항균성을 지닌 금속으로 알려져 있다. 전통적으로는 은 이온(Ag⁺)이 항균 작용의 주요 성분으로 연구되어 왔는데, 이는 미생물의 효소와 반응하거나 세포막의 이온 균형을 붕괴시키고 DNA 구조에 영향을 주어 미생물의 생존과 증식을 억제하는 방식이다. 그러나 은 이온은 주로 용액 상태에서만 존재할 수 있어 응용에 한계가 있으며, 이를 극복하기 위해 최근에는 고체 상태로도 활용 가능한 나노 사이즈의 은 입자(은 나노입자, nano-Ag)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 은 나노입자는 크기가 작고 표면적이 넓어 항균 효과가 우수하며, 다양한 제품에 적용 가능하다. 특히, 은 나노입자는 미생물의 세포막과 직접 반응하여 물리적 손상을 유발하고, 이로 인해 미생물을 불활성화시키는 효과가 있다. 이는 은 이온이 미생물 내부에 작용하는 것과는 다른 항균 메커니즘으로, 두 물질의 항균 방식은 서로 상이하다는 것이 실험을 통해 확인되었다.

# data[].attributes.headline
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.headline
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
바이오프린팅을 하는 과정으로는 첫번째로 스캐닝 및 모델링을 한다.환자의 장기 구조를 스캔해 3D 모델을 생성한다

두번째로 필요한 세포와 생체재료를 혼합하여 바이오잉크를 제조한다.세번째로 프린터로 세포를 원하는 구조로 인쇄한다.마지막으로 프린팅된 구조물을 배양기에서 생체 조직으로 성장시킨다.바이오프린팅의 장점으로는 환자의 세포를 이용하여 개인 맞춤형 조직을 제작할 수 있고,이때문에 면역 거부 반응이 감소한다.또 동물 실험 대체가 가능하고 3d로 정밀 구조 제작이 가능하다.하지만 혈관을 포함한 장기같이 복잡한 장기들은 아직 상용화가 어렵고,장기간 생존 및 활동 가능한 구조 유지를 완벽하게 하기는 아직 어렵다.그리고 아직까지는 윤리적 및 법적 문제도 일부 있다.

# data[].attributes.headline
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
생물정보학은 생명현상을 이해하고 질병을 진단하거나 치료법을 개발하는 데 핵심적인 역할을 한다. 최근에는 전통적인 단백질 구조 분석 방식인 X-선 결정학이나 NMR 분석을 넘어서, 생물정보학의 도움을 받아 단백질의 구조를 예측하고 기능을 분석하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 단백질은 생체 내에서 복잡한 상호작용을 통해 다양한 기능을 수행하며 이들이 형성하는 생체 내 네트워크는 매우 복잡하다. 이러한 네트워크로부터 의미 있는 정보를 추출하기 위해서는 컴퓨터와 소프트웨어의 도움이 필수적이며, 생물정보학은 이를 위해 방대한 생물학적 정보를 체계적으로 관리하고 분석하는 대규모 데이터베이스를 구축한다. 구축된 데이터베이스는 새롭게 발견된 생체 정보의 서열을 비교하고 기능을 분석하는 데 효과적인 도구가 되며, 이는 생명현상 전반에 대한 깊이 있는 이해로 이어진다. 대표적인 도구인 BLAST는 짧은 시간 안에 방대한 서열 데이터를 비교하여 유사성을 분석하고, 이를 통해 새로운 유전자나 단백질 서열의 기능이나 기원을 예측할 수 있다. 예를 들어, 감기 바이러스의 유전정보가 밝혀졌을 때 BLAST를 통해 동물이나 식물 등 다양한 생물체의 서열과 비교하면 유사한 서열을 찾을 수 있고, 이를 통해 해당 바이러스가 기존에 알려진 바이러스와 관련이 있는지 판단하거나 새로운 바이러스로 간주하여 별도의 대응이 필요함을 파악할 수 있다. 이러한 방식은 신종 바이러스의 진단뿐 아니라 유전병 탐색에도 활용된다. 정상인과 특정 질병을 가진 사람의 유전체를 비교함으로써 질병의 원인이 되는 유전자를 식별하고, 이를 기반으로 질병을 예측하거나 치료법을 개발할 수 있는 기술들이 발전해왔다. 특히 신약 개발에 있어서 생물정보학은 질병 환자들의 유전자 데이터를 분석하여 공통적으로 나타나는 문제 영역을 식별하고, 단백질 구조 예측을 통해 약물 후보를 빠르게 도출하는 데 기여한다. 실제로 골다공증 환자에게서 공통적으로 나타나는 유전자 서열을 생물정보학적 분석을 통해 단 며칠 만에 발견하고, 해당 유전자가 만드는 단백질을 식별하여 수년 걸릴 과정을 획기적으로 단축시킨 사례도 있다. 또한 컴퓨터 기술과 정보학의 발전은 신약 개발에 드는 시간과 비용을 절감하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 2010년경부터는 개인 유전체 분석 비용이 크게 낮아지면서 일반 개인도 유전자 분석을 통한 맞춤형 치료와 질병 예측이 가능해졌고, 이에 따라 개인 유전체시대가 본격적으로 열렸다. 개인의 유전체를 약 100만 원의 비용으로 해석하고, 이에 기반해 개인 맞춤형 유전정보를 제공하는 프로젝트들이 진행되고 있으며, 생물정보학은 그 핵심 기반으로 자리잡았다. 또한 변이체학은 개인 간 유전적 차이를 분석함으로써 맞춤의학과 정밀의학의 기반이 되고 있으며, 서로 다른 개인의 유전적 특성을 식별해 유전적 다양성을 과학적으로 설명할 수 있게 한다. 해외에서는 미국의 NCBI, 유럽의 EBI, 일본의 DDBJ 등 다양한 연구기관들이 방대한 생명정보 데이터베이스를 구축하고 분석 도구를 개발하며 생물정보학을 선도하고 있다. 특히 NCBI는 생명정보 분석 도구인 BLAST를 개발한 기관으로, 생물학 및 의학 분야의 데이터 분석과 프로그램 개발에 중심적인 역할을 하고 있다. EBI는 유럽을 대표하는 기관으로 데이터 공유, 분석 도구 제공 등에서 NCBI와 경쟁하고 있으며, DDBJ는 일본의 생물정보 전문 기관으로서 미러링 기능과 자체 DB 구축을 통해 활발한 연구를 이어가고 있다. 이 외에도 TIGR, SIB 등 다양한 해외 기관들이 유전체 분석, 단백질 분석, 생명정보 표준화 등의 분야에서 활동 중이다. 반면 국내에서는 2001년 정보통신부의 IMT2000 기금을 기반으로 생물정보학 연구가 본격화되었으나, 아직까지 연구투자, 분석 기술, 전문 인력, 인프라 측면에서 미흡한 실정이다. 특히 생물정보학의 인프라 구축이나 분석기술 개발, 인력 양성 등에 있어서 국가 차원의 지원이 부족하며, 기업 및 연구기관 간의 협력이 활발하지 않아 유전체 데이터베이스 구축과 활용 측면에서도 국제 경쟁력이 낮은 상황이다.

# data[].attributes.headline
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
헤모글로빈은 4개의 소단위체로 구성된 4차구조 단백질로, 네 개의 소단위체는 각각 두 개의 α-소단위체와 두 개의 β-소단위체를 가지며 각 소단위체마다 Fe²⁺을 지닌 헴(heme)이 결합되어 있다. 헴은 포르피린 이라는 구조의 중심에 철 이온이 위치한 구조로 철 이온은 포르피린 고리 내 네 개의 질소와 평면 내 배위결합을 형성하고 헴은 포르피린 고리 아래 F8 히스티딘 잔기의 아미다졸 고리의 질소원자를 통해 구상단백질에 강력한 공유결합을 형성한다. 여섯 번째 위치는 배위결합을 통해 산소와 가역적으로 결합하여 6개의 리간드로 구성된 팔면체 그룹을 완성할 수 있다.이 과정에서 산소분자는 비공유 전자쌍을 제공하여 Fe²⁺의 빈 d오비탈과 배위결합을 형성하며 이를 통해 안정적인 산소운반이 가능해진다.

# data[].attributes.headline
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
물에서 식물을 키우는 방법은 일반적으로 수경재배라 불리며, 이는 흙 대신 양분이 포함된 물을 이용해 식물을 재배하는 기술이다. 이 방식은 뿌리가 직접 물에 닿아 영양소를 흡수하기 때문에 흙이 필요 없고, 오염이나 병충해의 위험이 적어 깨끗하고 효율적인 농업 방식으로, 수경재배는 전통적인 농법에 비해 물 사용량이 적고, 공간 활용이 뛰어나며, 작물의 생장 속도도 빠른 편인데, 이는 물과 양분이 항상 일정하게 공급되기 때문인것이다. 이러한 특성 덕분에 도시농업, 스마트팜, 우주 농업 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 높아지고 있다. 대표적인 수경재배 방식으로는 심경수경, 양액 분무식, 영양막 기술 등이 있으며, 그중 영양막 기술은 얕은 층의 물이 계속 흐르면서 뿌리에 산소와 영양을 동시에 공급할 수 있어 상추나 청경채 같은 잎채소 재배에 많이 사용된다. 수경재배를 성공적으로 운영하기 위해서는 적절한 수온과 양액의 농도, pH 조절, 용존산소의 충분한 공급, 그리고 뿌리의 건강을 위한 유속 조절이 필요하다. 스마트 팜 같은 한정된 장소에서는 크게 고려할 필요가 없을수 있지만, 대규모로 할 경우 외부적 요인으로 인한 유속의 변화나 이에 따른 변화로 유속에 따른 다양한 생장 요인의 변화가 있을수 있기떄문에 고려해야한다.

# data[].attributes.headline
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
디지털 시대의 윤리를 바르게 정리하고자 시도하는 나의 탐구활동의 근거를 마련하기 위해 쳇GPT뿐만 아니라 현재 통용되고 있는 다양한 어플이나 프로그램들을 활용하고, 여러가지 도구들의 장단점과 윤리적인 문제를 파악하기 위해 노력하였다. 이에 관련 학술자료에 접근하여 현시대적인 문제점들을 인식하게 되었으며 이에 대해 다른 사람들은 어떻게 생각하는지 알아볼 필요성을 실감하여 설문문항을 제작하여 그 링크를 공유하고 결과를 도출하는 작업을 진행하였다.

# data[].attributes.headline
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
5) 2일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
은나노입자의 산화환원 작용은 항균성과 세포독성의 핵심적인 기전이다. 은나노입자는 금속 상태의 Ag로 존재하다가 생체 내 환경에서 산화되어 Ag⁺ 이온으로 전환되며 전자를 방출한다. 이 과정에서 일어난 산화 반응은 다음과 같다

Ag → Ag⁺ + e⁻

방출된 전자는 주위의 산소나 물 분자와 반응하여 활성산소를 생성한다. 산소는 전자를 받아 초과산이온이나 과산화수소, 수산화 라디칼등으로 전환된다. 이들은 강한 산화력을 가지며, 세포 내 성분을 산화시켜 손상을 일으킨다. 한편, 세포는 글루타치온등의 환원제와 항산화 효소를 통해 활성산소를 제거하는 환원 반응을 수행한다. 그러나 은나노입자는 이러한 환원 시스템의 기능을 억제하여 ROS 제거 능력을 떨어뜨리고, 결과적으로 산화환원 균형을 무너뜨린다

# data[].attributes.headline
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
바이오칩 기술은 DNA, 단백질 등 생체분자를 고체 표면에 고밀도로 배열하여 생물학적 정보를 신속하고 대량으로 분석하는 데 활용되며, 진단, 약물 반응 분석, 신약 개발 등 다양한 생명과학 분야에서 핵심적인 역할을 한다. 바이오칩 구현을 위해서는 어레이(array) 기술, 표면처리(surface modification) 기술, 분석기술 등 다양한 기술의 융합이 필수적이다. 어레이 기술은 분석 대상 샘플을 칩 위에 정렬하는 기술로, 기존의 마이크로어레이는 수~수백 마이크로미터 간격으로 배열되었으나 최근에는 나노어레이(nanoarray)로 발전하여 훨씬 더 많은 샘플을 동시에 분석할 수 있게 되었다. 표면처리 기술은 생체분자를 칩 표면에 고정시키는 방법으로, 단백질 고정 방식이나 비특이적 결합 방지 여부에 따라 바이오칩의 민감도와 신뢰도에 큰 영향을 미친다. 특히 항체의 Fab 영역만을 고정하여 항원-항체 반응의 정확성을 높이는 방식이 대표적이다. 분석기술로는 전기적 분석, 광학 분석, 질량 분석 외에도 생체분자를 고정하지 않고 분석 가능한 표면 플라스몬 공명법(SPR) 등이 활용되며, 이는 생체 시료를 변형 없이 분석할 수 있어 매우 유용하다. 바이오칩의 대표적 형태로는 마이크로어레이 칩(DNA칩, 단백질칩 등)과 랩온어칩(Lab-on-a-Chip)이 있으며, 후자는 실험실의 여러 기능을 미세유체 채널에 통합해 소량의 샘플로도 연속적이고 고속의 분석이 가능하게 만든 시스템이다. DNA칩은 유전자 발현 분석, 질병 표지자 탐색, 약물 반응성 예측 등에 사용되며, 형광 기반 검출기술과 다양한 제조기술이 개발되어 왔다. 단백질칩은 고정화 기술과 비특이적 결합 방지 기술을 바탕으로 고밀도 단백질 분석을 가능하게 하며, 단백질 상호작용 연구, 질병 진단, 신약 스크리닝 등에 활용된다. 최근에는 CRISPR/Cas 기반 바이오칩, 초분광 영상 바이오칩, 생체모사 조직 칩 등 융합 기술을 접목한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 이 중 CRISPR 기반 칩은 특정 유전자 변이와 병원체를 정밀하게 검출할 수 있고, 초분광 영상은 암 조직 등 생체조직을 다차원적으로 분석할 수 있는 기술로 발전 중이다. Organ-on-a-Chip 기술은 인체 조직의 미세환경을 모사하여 뇌 질환 연구나 신약 평가에 응용되고 있다. 이러한 바이오칩은 병원과 진단센터에서 환자 맞춤형 진단, 치료 반응 모니터링 등에 실제로 적용되고 있으며, 암, 감염병, 만성질환 등 다양한 질환의 조기 진단과 치료 전략 수립에 필수적인 도구로 자리 잡고 있다. 국내에서도 KAIST, ETRI, 삼성종합기술원 등 기관과 벤처기업들이 DNA칩, 단백질칩, 랩온어칩 기술을 개발 중이며, 임상정보 표준화, 품질관리, 신뢰성 확보 등이 여전히 중요한 과제로 남아 있다. 해외에서는 미국의 Affymetrix, Roche 등의 글로벌 기업들이 시장을 주도하고 있으며, 관련 특허와 제품 개발에서도 선도적인 위치에 있다. 이처럼 바이오칩 기술은 칩 제작, 표면처리, 생명공학, 분석기술 등 다양한 학문 분야의 지식을 바탕으로 하며, 기술 융합과 임상적 활용 확대가 활발히 이루어지고 있다. 진단 정확도 향상, 신약개발의 효율화, 현장 진단의 고도화, 생체모사 연구의 실현 등 다양한 분야에서 구체적인 성과를 내고 있는 바이오칩은 앞으로도 의료, 제약, 생명과학 전반에서 핵심 기술로 성장할 것으로 전망된다.

바이오센서는 생체 분자(단백질, DNA, RNA, 효소, 항원-항체 등)나 미생물, 세포 등을 측정하여 특정 물질의 존재 유무나 농도를 분석하는 장치로, 분자인식층(recognition layer)과 신호변환기(signal transducer)로 구성되어 있으며 생체 물질을 선택적으로 인식하고 이를 전기적, 광학적, 질량 변화 등 측정 가능한 신호로 변환한다. 이 기술은 질병 조기 진단, 신약 개발, 환경·식품 안전성 확보, 국방·보안 등 다양한 분야에 활용되며, 전기적(FET 기반), 질량(QCM, 캔틸레버), 광학적(SPR 등) 감지 방법을 통해 정성 및 정량 분석을 고감도로 수행할 수 있다. 최근 한국재료연구원은 초고감도 암세포 DNA 검출 바이오센서를 개발하여 극미량 DNA를 조기에 검출 가능하게 했고, 체액 기반 관절염 진단 바이오센서를 통해 비침습적이며 신속한 진단 기술을 선보였으며, 피부의 미세한 움직임과 호흡을 감지하는 웨어러블 센서도 개발되어 스마트 헬스케어에 적용되고 있다. 3D 프린팅과 미세유체 기술을 융합한 마이크로플루이딕스 기반 센서는 미세 전극과 채널을 제작해 소량 샘플로 고정밀 분석을 가능하게 하며, AI 및 친환경 소재 기반 바이오센서는 AI 기반 잉크 설계, 수계 잉크, 디지털 트윈 인쇄 기술을 이용해 맞춤형 센서 제작을 가속화하고 있다. 코로나19 이후에는 군과 공공 보건 분야에서 감염병 조기 진단, 스트레스·피로 측정 등 실시간 건강 모니터링 기술로 활용 범위가 넓어지고 있으며, 이 외에도 혈당, 암, 심혈관 질환 등 만성질환 진단 및 식품·환경 안전 모니터링 등 다양한 분야에서 연구가 활발히 진행 중이다. CRISPR/Cas 기반 바이오센서는 특정 유전자 변이나 병원체를 고감도로 검출할 수 있고, DNA 나노구조체 기반 센서는 표적 분자 정밀 탐지에 유리하며, 단백질 간 상호작용을 실시간으로 분석하거나 노화 세포의 기계적 변화를 감지하는 기술도 개발되고 있다. Lab-on-a-Chip 기술은 소형 칩 내에 여러 분석 기능을 통합해 소량 체액으로 다수의 바이오마커를 검출할 수 있으며, 세포 유래 외부소포(EV)를 단일 단위로 분석하는 센서는 암, 신경계 질환 등 정밀 진단 연구에 활용되고 있다. 뇌혈관장벽 등 미세생리환경을 모사한 센서는 신경계 질환 연구와 약물 투과성 평가에 쓰이며, AI 및 3D 프린팅 융합 센서는 웨어러블, 이식형, 친환경 센서 제작으로 헬스케어 기술의 진보를 이끈다. 의료 현장에서는 혈당, 임신 호르몬, 암세포, 콜레스테롤 등 다양한 생체 물질을 분석하는 POCT 기기나 자가진단 키트가 대표적인 응용 사례이며, 이식형 센서는 당뇨병 환자의 혈당을 연속 모니터링할 수 있게 하고, 땀 분석 기반 웨어러블 센서는 건강 상태 실시간 추적에 활용된다. 국방 및 보안 분야에서는 바이오센서로 생물학 무기 탐지, 병원균 감지 기술이 개발되고 있으며, 사린, 탄저균 등 생물학 위협 물질에 대한 대응력을 높이는 데 기여하고 있다. 환경 분야에서는 환경호르몬, 중금속, 농약 등 오염물질을 신속 검출하며, 식품 분야에서는 식품 내 유해 물질을 감지해 안전성을 확보하는 데 쓰인다. 특히 전기적 감지 방식 중 FET 기반 센서는 소형화, 고감도 특성으로 미래형 센서로 주목받고 있으며, 나노와이어나 CNT를 이용한 기술은 코로나19, 뎅기열, 지카 바이러스 등의 감염병 진단에도 적용 가능성이 크다. 이처럼 바이오센서는 생체 물질 상호작용을 정밀 분석하는 핵심 기술로 고감도, 소형화, 실시간 분석 능력을 기반으로 의료, 환경, 식품, 국방 등 다방면에서 혁신적 발전을 이루고 있으며, AI, 3D프린팅, 미세유체 기술 등과의 융합을 통해 차세대 바이오센서 기술로 진화하고 있다.

# data[].attributes.headline
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.headline
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
바이오프린팅의 종류에는 여러가지가 있는데 첫번째로 잉크젯 바이오프린팅이란 일반 프린터처럼 작은 방울 형태의 바이오잉크를 분사해서 층층이 쌓는 방식이다. 전기 열 또는 압전 기술로 잉크를 튀기듯 분사한다.장점은 프린팅 속도가 빠르고 정밀한 위치제어가 가능하고 세포 손상이 비교적 적다.하지만 지지력이 약하기 때문에 고체 구조를 만들기엔 부족하고 세포밀도가 낮은 구조물에만 적합하다.피부조직이나 약물테스트용 간단한 조직 모델에 쓰인다.두번째로 압출 바이오프린팅이 있다.노즐을 통해 바이오잉크를 실처럼 연속적으로 뽑아내면서 3D 구조물을 만든다. 이 기술의 장점은 세포 밀도가 높은 조직 제작이 가능하고 큰 구조물을 만들기 적합하다.하지만 압력 때문에 세포 손상 위험이 있고 정밀도가 낮다,주로 연골 조직이나 뼈 조직 혈관 구조에 쓰인다.마지막으로 레이저 어시스티드 바이오프린팅이 있다.이 기술은 레이저로 금속 필름을 순간적으로 가열해 충격파로 바이오잉크를 분사하는 방식이다.매우 정밀하게 한 방울씩 떨어뜨릴 수 있다.장점은 정밀도가 가장 높고 세포 손상이 거의 없다.하지만 장비가 비싸고 프린팅 속도도 느리다 이때문에 대량생산에 부적합하다.미세한 신경 조직이나 미세혈관 구조를 만들때 쓰인다

# data[].attributes.headline
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
배위결합은 결합에 참여하는 두 원자 중 한 쪽만 비공유 전자쌍을 제공하고 다른 한 쪽은 빈 오비탈을 통해 이를 받아들여 결합이 형성되는 특수한 형태의 공유결합이다. 이때 비공유 전자쌍을 제공하는 분자 또는 이온을 리간드라고 하며 리간드는 금속 이온의 중심을 둘러싸며 복합체를 형성한다.

# data[].attributes.headline
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
어제 도출된 설문의 결과와 다양한 학술 자료를 종합하여 탐구활동을 종합해보는 시간을 가졌다. 디지털기술에서 소외되고 있는 인간의 정체성 문제에 관심을 가지고 이를 정보+국어과목에서 배운 내용들을 확장하여 나의 생각을 정리하는 PPT자료를 제작하고 있는 중이다. 현재 발표자료의 목차와 대략적인 근거가 되는 내용을 조직하였으며 내일 나의 주장을 명확히 할 수 있는 자료를 보완하여 융합적인 사고를 돕는 발표자료를 제작하려 한다.

# data[].attributes.headline
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
은나노 입자의 세포독성작용에 관한 분자적 메커니즘을 조사하였다. 우선, 은나노 입자로 인한 세포독성은 질산은과 비교하여 훨씬 높다는 것을 보여주었다. 인간의 정상 간세포에서 은나노 입자는 환원형 글루타치온의 억제작용을 통하여 활성산소종을 생성한다. 은나노 입자에 의해 생성되는 활성산소종은 세포내 성분을 손상시키는데 DNA 절단, 지질막 과산화작용, 단백질 카보닐화작용을 유도한다. 은나노 입자에 노출 후 아폽토시스, DNA 분열 등을 통해 세포 생존율이 감소 한다. 은나노 입자로 유도되는 미토콘드리아 의존적인 아폽토틱 경로는 미토콘드리아 막전위의 붕괴를 유도한다. 이러한 과정을 억제하는 CAT나 GPx와 같은 항산화 효소는 산화적 스트레스로부터 직접적으로 세포를 보호한다고 보고되었다. 인간 간세포에서 은나노 입자에 의한 세포 내 높은 량의 ROS 레벨에 있어서 항산화제의 역할과 분자적인 메커니즘을 조사해보았다. 은나노 입자는 ROS 레벨을 증가시키는 동시에 CAT와 GPx의 발현과 활성, 그리고 세포생존율을 감소하지만 강력한 항산화제인 NAC에 의해 확연하게 ROS 레벨을 감소하고 CAT와 GPx의 활성을 회복시키며 세포사멸을 완화한다. 은나노는 AMPK-FOXO3라는 신호 전달 경로를 감소시키는데 이는 항산화 효소의 유발을 위한 신호경로이다. AMPK 활성화제인 AICAR는 확연하게 CAT와 GPx의 발현을 회복시키며 ROS 레벨과 세포독성을 감소시키지만 AMPK 억제제인 Compound C는 이와 상반된 변화를 관측하였다. 결론적으로 이 연구는 은나노 입자로 유도되는 세포독성이 산화적 스트레스에 의한 아폽토시스와 세포내 성분의 손상에 의한 것이다. 또 은나노 입자의 노출은 ERK와 AKT(OGG1의 작동을 돕는 단백질)의 비활성화 작용을 통하여 Nrf2(OGG1 조절 단백질)로 매개되는 OGG1(손상된 DNA를 고치는 유전자)을 감소시킨다는 것을 증명하였다. 은나노 입자로 유도되는 산화적 세포독성은 적어도 부분적인 원인은 AMPK-FOXO3 경로의 억제작용을 거쳐 항산화 효소의 활성을 감소시킨다는 것을 알려주었다.

# data[].attributes.headline
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.subject
6) 3일차 탐구한 내용

# data[].attributes.body
심층수재배는 수경재배 방식 중 하나로, 식물의 뿌리를 양액에 완전히 잠기게 하여 재배하는 방법이다. 뿌리는 항상 물에 잠겨 있는 상태이므로, 산소 부족을 방지하기 위해 수조 내에 에어펌프와 기포 발생기를 설치하여 용존산소를 지속적으로 공급해야 한다. 이 방식은 구조가 간단하고 유지비가 적으며, 상추나 청경채, 허브류와 같은 잎채소의 빠른 생장을 유도할 수 있다는 장점이 있다. 기본적으로 DWC 시스템은 정체된 양액을 사용하는 형태이지만, 최근에는 미세한 유속을 인위적으로 부여해 뿌리 주변의 물리적 환경을 조절하는 시도도 이루어지고 있다. 유속이 전혀 없을 경우 뿌리 주변에 정체층이 형성되어 산소와 영양분의 이동이 지연되고, 뿌리 조직의 일부가 손상되어 버릴 수 있다. 하지만, 일정 수준의 유속을 형성하면 양액이 뿌리 전체를 더 골고루 통과하며 산소와 영양분 공급이 활발해지고, 이온 교환 속도도 빨라져 생장 촉진에 도움을 준다. 유속이 지나치게 높으면 뿌리에 자극이 가해져 뿌리털 손상이나 스트레스를 유발할 수 있으므로, 적절한 유속 범위를 설정하는 것이 중요하다. 실험적으로는 분당 0.3~0.5리터의 순환 유속이 가장 안정적인 생장을 유도한 사례가 많으며, 이보다 높을 경우 생체량이 감소하거나 뿌리 손상이 보고되기도 했다. 따라서 DWC 방식은 단순히 정적인 구조로만 이해하는 것이 아니라, 물리학적 요소인 유속, 산소 용해도, 압력 변화 등을 고려해 뿌리 환경을 최적화할 수 있는 가능성이 있는 시스템이라 할 수 있다. 이처럼 유속의 조절은 단순한 물 흐름의 개념을 넘어서 뿌리 생리와 밀접하게 연결되어 있으며, DWC 시스템의 효과를 극대화하는 핵심 변수 중 하나로 볼 수 있다.

# data[].attributes.body
1. 생물정보학 적용 사례

<희귀질환 유전자 규명>
Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome(HGPS)와 같은 희귀질환의 원인 유전자를 대규모 유전체 분석과 생물정보학적 해석으로 밝혀내어, 질병의 분자 메커니즘 규명과 치료제 개발의 단서를 제공함.

<암 유전체 분석 및 맞춤 치료>
The Cancer Genome Atlas(TCGA) 프로젝트는 수천 명의 암 환자의 유전체, 전사체, 임상 데이터를 통합 분석하여 암의 분자 아형 분류, 새로운 드라이버 변이 발굴, 치료 반응 예측 모델 개발 등을 통해 맞춤형 치료 기반을 마련함.

<감염병 및 공중보건>
공개된 생물정보학 데이터를 이용해 라임병의 시공간적 발생 패턴 분석, 박테리오파지 파노믹스 분석을 통해 숙주 특이적 유전자 영역을 규명하는 등 공중보건 및 미생물 연구에 활용됨.

<농업 및 대사질환 연구>
한국인 대사증후군 관련 집단 특이적 유전자 마커 발굴, 가축 사료 효율성 개선을 위한 유전자 네트워크 분석 등 농생명 분야에 적용됨.

<노화 및 유전체 불안정성 연구>
scRNA-Seq와 CUT&Tag 데이터의 통합 분석을 통해 노화 모델에서 유전체 불안정성의 메커니즘을 규명하는 연구 진행중

<딥러닝 기반 신약 후보 탐색>
Variational Autoencoder, GAN, 강화학습 등 AI 기술을 이용해 새로운 화합물 구조를 예측하고, 이 중 항생제나 항암제로 활용 가능한 후보를 발굴함. 일부는 황색포도상구균, 말라리아 원충 등에 대한 활성을 보였고, 도파민 수용체 리간드 예측에서 95% 이상 정확도를 달성함.

<약물 재창출(Drug Repositioning)>
보건의료 빅데이터와 네트워크 분석을 통해 기존 약물의 새로운 적응증을 예측함. 한국인 환자 데이터를 기반으로 동반질환 네트워크를 구축해 약물 재창출 후보를 선정하고, FDA 승인 신약의 신규 적응증을 예측한 사례 존재.

<단백질체학 기반 신약 개발>
단백질체학과 생물정보학을 융합해 백혈병 치료제, 에이즈 치료제 개발 등에서 원인 단백질을 표적으로 하는 약물 설계가 이루어짐. 효능·독성 평가 및 바이오마커 발굴에도 활용됨.

2. 바이오칩 적용 사례

<암 및 질병 조기 진단>
DNA 칩, 단백질 칩 등을 활용해 혈액, 조직, 타액 등 소량의 샘플에서 EGFR, BRAF 등의 유전자 변이를 탐지함. 폐암, 흑색종 등에서 환자 맞춤형 치료제 선택에 활용됨.

<액체생검(Liquid Biopsy)>
순환 종양 DNA(ctDNA)를 검출해 암을 조기에 진단하고, 치료 반응을 모니터링함.

<맞춤의료 및 약물 반응 예측>
약물 대사 유전자의 변이를 분석해 개인별로 최적의 약물 및 용량을 결정, 부작용을 최소화하고 치료 효과를 극대화함.

<신약 개발 및 독성 평가>
고속 스크리닝 바이오칩을 이용해 수천에서 수만 개의 신약 후보 물질에 대해 효능과 독성을 동시에 평가함. 동물실험을 대체하거나 축소하여 시간과 비용을 절감하고 윤리적 부담 완화.

<생식의학 및 IVF>
정자, 난자, 배아의 유전자 및 생화학적 특성 분석을 통해 IVF 성공률을 높이고, 배아의 유전질환 선별에 활용됨.

<신경질환 및 뇌질환 연구>
뇌조직의 유전자 발현 패턴을 분석해 뇌종양 아형 분류, 예후 예측, 신경질환의 분자 기전 규명에 기여함.

<생체모사 칩>
간, 폐, 뇌 등 인체 장기의 미세환경을 모사해 약물의 효능·독성 평가, 질병 메커니즘 연구에 활용됨. ex) 뇌혈관장벽 칩을 이용한 약물 투과성 평가

<실시간 질병 모니터링>
질병의 진행 상황이나 치료 반응을 실시간으로 추적할 수 있는 바이오칩 기반 모니터링 시스템이 개발되고 있음.

3. 바이오센서 적용 사례

<의료 및 임상 진단>
혈당 측정기: 당뇨 환자가 실시간 혈당을 측정하여 자가 건강관리를 할 수 있음.
심혈관 질환 바이오센서: 트로포닌, 프로BNP 등 심장마커를 빠르게 검출하여 심근경색, 심부전 등의 응급 진단에 활용 가능
암 조기 진단: PSA, CEA, Bcr-Abl 등의 암 관련 단백질 및 DNA를 초고감도로 검출, FRET 기반 센서는 만성골수성백혈병 치료 반응 모니터링에 사용됨.
감염병 진단: HPV, 코로나19 등의 병원체를 검출하는 면역센서 및 DNA 센서가 개발되어 POCT 및 선별검사에 활용

<웨어러블 및 이식형 센서>
웨어러블 기기: 스마트워치, 패치 등에서 심박수, 산소포화도, 체온, 호흡수 등을 실시간 측정하여 만성질환 관리 및 건강 모니터링에 사용됨.
이식형 센서: 인체 내부에 삽입되어 장기간 혈당, 심박 등 생체 신호를 실시간으로 감지함.

<식품 및 환경 안전>
식품 안전: 식품 내 미생물, 항생제, 독성물질, 알코올 등 검출. ex) 우유 내 항생제, 식품 내 살모넬라 감지
환경 모니터링: 수질 및 대기 중 중금속, 독성가스, 미생물 오염 등을 실시간으로 검출하여 환경 및 산업 현장에 활용.

<연구 및 신약 개발>
단백질 간 상호작용 분석: 신약 후보 물질의 효능 분석 및 바이오마커 탐지에 활용됨.
세포 기계역학 분석: 노화 세포의 기계적 특성 변화, 외부소포(EV) 분석 등에 활용

<기술적 진화>
인공지능 기반 데이터 해석, 3D프린팅을 통한 맞춤형 센서 제작 등 차세대 바이오센서 개발이 활발하며, 형광, 전기화학, SPR 방식의 다양한 센서들이 의료, 약물 개발, 생체 신호 모니터링에 적용되고 있음.

# data[].attributes.body
만약 화상을 입었다면 상황에 따라 압출 바이오프린팅과 잉크젯 바이오프린팅이 단독으로 사용되거나 병행되어 사용된다.압출 바이오프린팅이 이용될 때는 깊은 화상을 입었을때인데,왜냐면 피부는 얇지만 여러 층(표피, 진피 등)으로 이루어져 있기 때문인데,압출 방식은 세포 밀도가 높고, 점성이 있는 바이오잉크를 사용할 수 있어서 실제 피부처럼 층을 쌓기에 좋다 때문에 넓은 면적의 화상 부위를 커버할 수 있다.이때 사용되는 바이오 잉크는 피부세포와 콜라겐 히알루론산 등으로 구성된 젤형 바이오 잉크를 쓴다.반면 잉크젯 바이오잉크는 얕은 화상이나 미세 손상 부위에 직접 피부세포를 분사할 수 있다.빠르게 넓은 부위에 프린팅 가능하고 세포 손상이 적다.실제로 환자의 세포를 채취하여 분사 프린팅하는 임상 연구가 진행 중이다.적용 예시로는 얕은 2도 화상이나 초기 회복기 피부 재생을 촉진하기 위해 사용된다.비용은 아직 대중적으로 상용화되지는 않았지만 부위와 화상 정도에 따라 잉크젯 바이오프린팅을 사용할시 약 200만원에서 1000만원정도로 예상되고 압출 바이오프린팅 사용시 약 1000만원에서 5000만원 정도로 예상된다.미래에는 4D 바이오프린팅 기술이 발달하면, 이식 후 스스로 재생되며 환경에 따라 형태가 변하는 인공피부도 가능해질 것이고 또 환자 맞춤형 피부 패치를 즉석에서 프린팅해서 붙이는 기술도 상용화되고 있다.

# data[].attributes.body
Fe²⁺는 산화되면 Fe³⁺상태가 되며 이때 전자배치 변화로 배위결합이 불안정해지고 결합거리가 길어지며 산소와의 결합력이 급격하게 감소하게 된다. Fe³⁺상태의 철 이온은 밀도가 줄고 산소와의 결합거리도 0.23nm이상으로 증가하여 결합 에너지가 감소하며 산소 결합이 불가능해지며 이를 메트헤모글로빈이라 부른다.

# data[].attributes.body
어제 도출된 설문의 결과와 다양한 학술 자료를 종합하여 탐구활동을 종합해보는 시간을 가졌다. 디지털기술에서 소외되고 있는 인간의 정체성 문제에 관심을 가지고 이를 정보+국어과목에서 배운 내용들을 확장하여 나의 생각을 정리하는 PPT자료를 제작하고 있는 중이다. 현재 발표자료의 목차와 대략적인 근거가 되는 내용을 조직하였으며 내일 나의 주장을 명확히 할 수 있는 자료를 보완하여 융합적인 사고를 돕는 발표자료를 제작하려 한다.

# data[].attributes.body
2050년 탄소중립 목표 달성을 위해 CCUS(Carbon Capture, Utilization, and Storage) 기술이 중요한 역할을 하고 있다. 특히 화력발전소나 정유, 석유화학 공장 등에서 배출되는 이산화탄소(CO₂)를 유용한 화합물로 전환하는 전기화학적 CCUS 기술은 주목받고 있으며, 이 과정에서 핵심 역할을 하는 전해질은 반응 속도와 효율성에 큰 영향을 미친다. 하지만 전해 장치의 환원 전극에서 전해질이 과도하게 흐르는 ‘전해질 범람(electrolyte flooding)’ 현상은 CO₂가 전극의 촉매층에 제대로 도달하지 못하게 하여 기술의 상용화를 가로막는 주요 문제로 지적되어 왔다. 이러한 문제를 해결하기 위해 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터의 오형석·이웅희 박사팀은 KIST 반도체기술연구단 황규원 박사팀, LG화학 노태근 박사 연구팀과 협력하여 새로운 은(Ag) 나노 촉매를 개발했다. 이 촉매는 은 나노입자 표면에 물과 잘 결합하지 않는 소수성 지질 유기물을 결합시켜 전해질의 범람을 효과적으로 억제한다. 해당 은 나노입자는 약 7nm 크기의 정이십면체 구조를 가지며, 표면에 소수성 유기물이 균일하게 결합되어 있어 물의 축적을 방지하고 안정적인 반응 환경을 제공한다. 특히 이 은 촉매는 기존보다 적은 양(0.3mg)으로도 높은 CO₂ 전환 효율을 보였으며, 전해질이 침투하기 어려운 소수성 표면 덕분에 과전압 조건에서도 전환 성능과 내구성을 유지할 수 있었다. 실험 결과, 3.4V의 조건에서 기존 촉매는 약 81.5%의 일산화탄소 선택도와 12시간의 지속성을 보인 반면, 새 촉매는 약 95.5%의 선택도와 50시간 이상의 성능을 유지했다. CT 촬영을 통해서도 전해질 범람이 억제된 것이 확인되었다. 이번 연구는 적은 양의 촉매로도 장기간 안정적인 CO₂ 전환이 가능하다는 점에서 촉매 비용 절감과 교체 주기 감소라는 경제적 장점을 제공하며, 전기화학적 CCUS 기술의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다. 공동연구팀은 이 기술을 석유화학 등 대규모 산업 공정에 적용하기 위한 실증 연구를 이어갈 계획이다. KIST 오형석 책임연구원은 이번 연구가 전기화학 시스템에서 내부 반응성과 외부 환경 모두를 고려한 촉매 설계 전략이라는 점에서 의미가 깊다고 밝히며, 이 성과가 향후 CO₂ 전환 기술의 실용화에 크게 기여할 것이라고 전망했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 지원 하에 KIST 주요사업 및 Carbon to X 사업, 창의형 융합연구사업으로 수행되었으며, 국제학술지 Nature Communications에 게재되었다.

# data[].attributes.body
수경재배에서 유속은 단순한 물 흐름 이상의 역할을 하며, 물리학1의 역학과 열역학 개념을 통해 그 원리와 기술을 이해할 수 있다. 먼저 역학적으로 유속은 유체가 흐르면서 발생하는 힘과 압력 분포를 결정한다. 수경재배 시스템에서 펌프가 양액을 순환시킬 때, 유체는 파스칼의 원리에 따라 일정한 압력 변화를 겪으며 흐른다. 이때 압력과 유속은 관의 단면적 변화에 따라 연속 방정식(질량 보존 법칙,A1​v1​=A2​v2​)을 만족해야 하며, 베르누이 방정식

F1/A1=F2/A2​​

또한 열역학적 관점에서 수경재배의 유속은 양액의 온도 유지와 밀접하게 연관된다. 양액의 온도는 식물 뿌리의 대사 활동에 영향을 미치는데, 열전달 법칙에 따라 유속이 빠르면 양액의 열교환이 원활해져 적정 수온(약18~24℃)을 유지할 수 있다. 반대로 유속이 너무 낮으면 양액이 정체되어 수온 상승과 산소 용해도 감소로 뿌리 호흡이 저해된다. 헨리의 법칙에 따라 용존산소량은 온도와 압력에 의존하므로, 유속과 온도를 조절해 산소 공급을 최적화하는 것이 중요하다.

이런 원리를 바탕으로 스마트 수경재배 시스템은 펌프 속도, 밸브 조절, 센서 데이터를 활용해 유속과 압력, 온도를 실시간 조절한다. 특히 PID 제어기를 이용해 역학적 힘과 열역학적 조건을 균형 있게 맞추어 식물 뿌리에 적합한 환경을 유지한다. 이 과정에서 IoT 기반 센서들이 유량, 압력, 온도, pH 등을 측정하며, 데이터 분석을 통해 최적의 유속을 자동 산출한다.

# data[].attributes.attachment_link.title
20712손예지 자율적 교육과정

# data[].attributes.headline
8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

# data[].attributes.subject
8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

# data[].attributes.body
물의 흐름을 이용해 식물을 재배하는 수경재배 기술은 기후 위기에 대응하는 대안 농업으로 주목받고 있다. 특히 해수면 상승으로 인한 경작지 감소 문제를 해결하기 위한 기술적 접근으로, 바닷물 기반 수경재배가 연구되고 있다. 그러나 바닷물은 염분 농도가 높아 대부분의 식물이 직접 사용할 수 없기 때문에, 이를 해결하기 위한 담수화 기술이 필요하다. 이 과정에서 역삼투압 기술이 사용되며, 이는 삼투 현상의 반대 방향으로 물을 이동시키기 위해 외부 압력을 가하는 원리다. 물리학적으로는 삼투압 공식 Π = iCRT를 바탕으로, 물 분자만을 반투막을 통해 통과시키고 염류는 걸러낸다. 이후 수경재배 과정에서 물의 유속은 식물의 산소 흡수와 영양소 전달에 중요한 역할을 하며, 유속이 너무 빠르거나 느리면 생장에 악영향을 미칠 수 있다. 이를 제어하기 위해 연속 방정식(A₁v₁ = A₂v₂)과 파스칼의 원리를 적용한 유속 조절 장치를 설계할 수 있다. 특히 해양 심층수를 끌어올려 사용하는 경우, 중력 유도 흐름을 활용하거나 고압 펌프를 이용하는데, 이 과정에서 위치 에너지, 압력 손실, 베르누이 방정식 등이 유체의 거동을 설명하는 데 활용한다는 것을 알았다. 이처럼 수경재배 시스템은 생명과학과 물리학이 유기적으로 결합된 융합 과학이 된다는 점을 알게 되었다

# data[].attributes.headline
8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

# data[].attributes.subject
8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

# data[].attributes.headline
8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

# data[].attributes.subject
8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

# data[].attributes.body
옛날에 tv에사 화상을 심하개 입어 피부가 엄청 손상된 아이를 본적이 있는데.바이오프린팅이라는 기술로 이 아이의 피부가 복구가 될지 궁금해서 자율적 교육과정 프로젝트에 참여하여 바이오 프린팅의 정의와 종류 장단점을 조사함.이를 통해 화학 1과 생명과학 1을 융합함.그리고 스스로 화상을 입은 피부 복구를 할때 쓰이는 바이오프린팅 기술은 뭘까를만들어 답을 찾는 탐구활동을 수행함. 이를 위해 화상을 입었을때 쓰이는 바이오프린팅 기술 등의 핵심 키워드로 자료를 조사함.조사 결과 화상을 입은 정도와 부위 범위에 따라 잉크젯 바이오프린팅과 압축 바이오프린팅이 같이 또는 혼자 쓰인다는 것을 알게 됨.쓰이는 기술이 다르기 때문에 비용도 다르다는 것도 알게 됨.위를 바탕으로 앞으로 바이오프린팅의 전망도 알게됨.나중에 시간이 된다면 바이오프린팅뿐만 아니라 사람이 다치거나 아플때 도움이 되는 기술에는 뭐가 있는지 더 찾아 보고싶다는 생각이 듦

# data[].attributes.headline
8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

# data[].attributes.subject
8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

# data[].attributes.body
교과수업 중 헤모글로빈이 산소를 운반하는 원리가 궁금해져 추가로 탐구하던 중 공유결합의 일종인 배위결합을 통해 산소가 운반된다는걸 알고 리간드와 배위결합을 이용해 생체 내에서 일어나는 산소운반 원리를 설명함. 헤모글로빈은 6개의 리간드를 가졌지만 산소분자는 1개밖에 결합하지 못하는 이유에 의문을 느껴 탐구하고 산소분자 2개 이상이 결합하는것은 배위화학적으로 불가능하고 헤모글로빈 단백질의 구조적으로도 불가능하다는걸 알게됨.헤모글로빈 중심에 위치한 철 이온의 산화 정도에 따라 산소운반능력에 차이가 있고 심할경우 메트헤모글로빈혈증이라는 잘병으로 이어질 수 있음을 알게됨.탐구과정에서 산소는 π역결합이 약해 약한 결합을 형성하지만 일산화탄소는 강한 결합을 형성한다는 사실을 알고 추가적인 탐구를 계획함.

# data[].attributes.headline
8) 세특에 반영되었으면 하는 내용(500자 미만으로 작성)

# data[].attributes.subject
8) 세특에 반영되었으면 하는 내용(500자 미만으로 작성)

# data[].attributes.body
(예시) 자율적 교육과정 프로젝트에 참여하여 '❶’ 주제를 선정하고 스스로 ❹핵심 질문(~, ~, ~)을 만들어 답을 찾는 탐구활동을 수행함. 이를 위해 ❻~,~,~,~, 등의 핵심 키워드로 자료를 조사함. ❼참고도서(~, ~, ~) 책을 읽고, ❽독서활동을 통해~, ❾조사 및 사례 분석~ 등을 학습함. ❿나만의 특색 활동/ 해결 방안으로 ~를 제안함.

# data[].attributes.headline
8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

# data[].attributes.subject
8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

# data[].attributes.body
은 나노입자의 이중적 특성에 주목하여 화학시간에 수행평가로 조사한 전기화학적 CCUS 기술에서의 활용성과 생체 내 독성에 대해 탐구함. 먼저 은 나노입자가 표면에 소수성 유기물을 결합함으로써 전해질 범람을 억제하고 CO₂ 전환 효율을 높이는 데 기여함을 확인함. 특히 0.3mg의 적은 양으로도 95.5%의 높은 선택도와 50시간 이상의 성능을 유지하는 등 뛰어난 촉매 효과를 보이는 점에 주목함. 한편, 은 나노입자는 생체 내에서 활성산소종(ROS)을 유도하여 DNA 손상, 단백질 변형, 세포 사멸 등을 초래하며, 항산화 효소 억제를 통해 세포 내 산화환원 균형을 무너뜨리는 독성 작용을 나타냄. AMPK-FOXO3 경로와의 연관성을 통해 그 분자적 기작을 분석하고, NAC와 같은 항산화제의 보호 효과도 함께 조사함. 나노소재의 응용 시 성능과 생체 안전성 간의 균형이 중요하다는 결론에 도달하였으며, 촉매 성능은 유지하면서도 생체 반응성을 최소화할 수 있는 표면 리간드 설계 방안을 해결책으로 제시함.

# data[].attributes.headline
8) 세특에 반영되었으면 하는 내용(500자 미만으로 작성)

# data[].attributes.subject
8) 세특에 반영되었으면 하는 내용(500자 미만으로 작성)

# data[].attributes.body
정보기술의 발전에 초점을 두어 정보기술과 생명과학의 융합에 관심을 가지고 생물정보학, 바이오칩, 바이오센서 등 다양한 융합기술을 주도적으로 탐구함. 각 기술의 개념, 원리, 활용 사례를 체계적으로 정리하고, CRISPR 기반 바이오칩, 미세유체 기술과 결합된 바이오센서 등 구체적인 기술적 융합 사례를 분석함. 또한 신약 개발, 질병 진단, 맞춤의료, 환경 감시 등 실제 적용 분야를 폭넓게 조사하여 탐구의 방향과 일치하는 다양한 내용을 찾아내는 정보 수집 능력을 보임. 방대한 자료 속 핵심을 구조화하여 정리하는 분석력과 복잡한 개념을 이해하고 쉽게 풀어내는 문제 해결력을 바탕으로, 기술 간 연계성과 활용 가능성까지 고찰하는 등 융합적 사고력을 바탕으로 탐구를 심화함. 기술 간 차이점뿐 아니라 상호보완적 관계에 주목하며 생명과학의 미래 발전 방향에 대해 비판적으로 사고하고자 노력함.