비색계 센서로서 은 나노입자의 in-situ 합성으로 유도된 카르복시메틸 셀룰로오스 금속겔에 관한 연구

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :융합과학기술대학원 나노융합학과,2019. 8. 이강원.A novel colorimetric sensing platform based on CMC-AgNPs metallogel was proposed to monitor the temperature history and quality of perishable products stored at low temperature. The CMC metallogel, fabricated in the presence of Ag+, incorporates ionic crosslinking of biopolymers, complexation between reactants, and subsequent in-situ synthesis of AgNPs, which are designed to lead the color of metallogel from colorless to dark brown depending on temperature and time. The metallogels and AgNPs with the material were observed by rheology, XRD, and FT-IR. Color changes associated with temperature, time, and metal ion precursors were examined by UV-visible spectroscopy and colorimetry. The longer the exposure time to abuse temperatures such as room temperature (25 °C) or high temperature (60 °C), the deeper the color of metallogel. The CMC-AgNPs metallogel-based sensing platform can be used as a colorimetric sensor that provides cost-effective, safe, and reliable information that indirectly records the temperature history of the product as well as a new strategy to evaluate the quality of perishable products related to time-temperature history without complicated equipment.최근 온도 상승, 안정성이 보증되지 않은 콜드 체인, 그리고 유통 과정 중 보관상태 불량 등으로 인하여 저온 유통 제품의 안전에 대한 사회적 관심과 우려가 높아지고 있다. 저온 유통 제품의 저장 및 유통과정에서 내외부적인 다양한 요인에 의하여 복합적인 품질 변화가 수반되는데, 특히 품질 변화에서 가장 중요한 요소는 주로 환경요인인 온도에 직접적인 영향을 받는다. 이에 소비자가 제품의 신선도를 판별하는 것을 돕기 위한 확산, 효소 및 광 변색성에 기초한 다양한 온도 모니터링 기술이 연구되고 있지만, 종래 기술은 실험방법이 복잡하고 값이 비싸 소비자가 식품을 구매하는 과정에서 이용되지 못한다. 본 연구에서는 시간과 온도에 따라 은 나노입자의 크기 및 색이 변화하는 원리에 의거하여 저온유통식품의 품질 상태를 알아보는 모니터링 센서 장치를 개발하였다. Carboxymethyl cellulose(CMC)와 같은 천연고분자 및 나노입자를 이용하여 저온에서 보관하는 부패하기 쉬운 제품의 온도 이력 및 품질을 모니터링하기 위해 CMC-AgNPs 금속겔을 기반으로 하는 새로운 비색계 센싱 플랫폼이 제안되었다. Ag+ 이온의 존재 하에서 제조된 CMC 금속겔은 생체 고분자의 이온 가교 결합과 반응물 사이의 복합체 형성, 그리고 온도와 시간에 의존하여 무색에서 암갈색으로 금속겔의 색을 이끌도록 고안된 은 나노입자의 in-situ 합성을 통합한다. 생성된 금속겔과 은 나노입자는 유변학, XRD 및 FT-IR에 의해 관찰되었다. 또한 온도, 시간 및 금속 이온 전구체의 농도에 따른 색 변화는 자외선 가시 분광법 (UV-vis)과 비색법으로 조사하였다. CMC-AgNPs 금속겔은 AgNO3의 비율이 30% (v/v) 일 때, 탄성 계수가 19.47 ± 0.71 Pa로 탄성 계수가 0.29 ± 0.14 Pa인 CMC 용액과 비교하여 약 67.1배 증가하여 겔이 유의미하게 생성되었다. 또한 CMC는 은 이온 전구체에 대하여 선택적으로 비색계 특성을 지닌 금속 겔을 형성하였다. FT-IR 스펙트럼을 통해 금속 겔 형성에 관여하는 CMC의 작용기를 입증하였으며, XRD 피크는 은 나노입자의 결정 구조와 일치하였다. UV-vis 흡수 스펙트럼을 통해 얻은 410nm 피크는 금속 겔 내부에 형성된 은 나노입자의 LSPR 특성과 상응하였다. 금속겔에 in-situ로 합성된 은 나노입자의 구조 및 크기는 온도에 따라 HR-TEM 현미경으로 관찰되었다. 실내 온도 (25 ℃)에서 합성된 은 나노입자의 크기 분포는 19.84 ± 14.99 nm이며 균일하게 분산된 구형의 형태를 가지는 반면, 고온 (60 ℃)에서 생성된 은 나노입자는 나노입자가 공존하여 80-120 nm의 크기를 가졌다. 금속겔 내에서 합성된 은 나노입자는 시간과 온도에 의존적으로 옅은 노란색에서 황색, 그리고 짙은 갈색까지의 눈으로 감지할 수 있는 색의 변화를 나타낸다. 실내 온도 (25 ℃) 또는 고온 (60 ℃)과 같은 적절하지 않은 보관 온도에 대한 노출 시간이 길어질 수록, 금속 겔의 색상은 더욱 진해졌으며, 이는 L*, a*, b* 값을 통해 얻어진 total color difference (TCD)값의 증가를 통하여 확인할 수 있었다. CMC-AgNPs 금속겔 기반의 센싱 플랫폼은 구조가 단순하고 전원 등의 외부 구조를 필요로 하지 않아 저비용으로 제작이 가능하며 소형화가 용이하여 휴대용으로 제작하거나 유통식품에 탈 부착하는 형태로 제작이 가능하다. 특히 은 나노입자의 생성 비율과 응집상태를 적절히 조절하여, 다양한 저장 및 유통 온도를 거치는 다양한 제품군에 활용될 수 있다. 또한 복잡한 사용법을 숙지할 필요 없이 물리적인 동작만으로 쉽게 활성화 할 수 있고 육안으로 관측되는 색상만으로 식품의 변질 유무 파악이 가능하므로 직관적이라는 장점이 있다. 환원제나 안정제로서 화학물질이 첨가되지 않아 독성이 없으며, TTI가 파손되어 구성 물질이 누출되었을 경우에도 인체에 비교적 해롭지 않은 물질만으로 구성되어 있어 비교적 환경 친화적이다. 해당 TTI 센서는 비용 절감, 휴대성 및 단순성의 특징을 가지므로 저온유통식품의 안전한 유통관리 정착, 폐기물 감소 및 식중독의 사전 예방 등의 사회적 비용을 감소시킬 수 있는 이점을 가질 것이며, 나노기술과 TTI 기술의 접목은 향후 TTI 산업 성장의 새로운 패러다임을 마련할 수 있을 것이다.Chapter 1. Introduction 8 1.1. Motivation 8 1.2. Time-temperature indicator 10 1.3. Food nanotechnology 12 Chapter 2. Experiment 15 2.1. Materials 15 2.2. Preparation of CMC-AgNPs metallogels 15 2.3. Characterization of AgNPs 16 2.4. Colorimetric sensing of CMC-AgNPs metallogels 17 Chapter 3. Results and Discussion 18 3.1. Biopolymer-metal nanoparticle metallogels 18 3.2. The colorimetric transition of silver nanoparticles depending on time and temperature 28 3.3. Evaluation of color expression of CMC-AgNPs metallogels as a colorimetric sensor 34 Chapter 4. Conclusion 40 References 41 Abstract in Korean 46Maste

협력학습에서 집단 간 경쟁이 과제참여 및 학습태도에 미치는 영향

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 사범대학 교육학과(교육학전공), 2019. 2. 신종호.본 연구는 협력학습에서 집단 간 경쟁이 과제참여와 학습태도에 미치는 영향을 확인하기 위한 목적으로 수행되었다. 경기도 소재 초등학교 5학년 학생 217명이 연구에 참여하였고 준 실험설계 방식에 따라 총 8개의 학급을 실험집단과 통제집단에 각각 4학급씩 무선 할당하여 학급별로 3회의 협력학습을 실시하였다. 실험집단은 목표제시 및 평가 단계에서 집단 간 경쟁과 관련된 실험 처치를 가하였고 통제집단은 집단 간 경쟁과 관련된 처치를 하지 않았다. 집단 간 경쟁을 개체 간 요인(between-subjects), 측정 시기를 개체 내 요인(within-subjects)으로 한 혼합설계 분산분석(1B1W mixed ANOVA)을 실시한 결과는 다음과 같다. 첫째, 과제참여에 대한 경쟁과 시간의 상호작용 효과가 유의한 것으로 나타났다. 비경쟁 조건에서 학습에 참여한 경우 과제참여가 점차 증가한 반면 경쟁 조건에서 학습한 경우 비록 변화 추이가 유의하지는 않으나 과제참여가 감소하는 경향이 나타났다. 둘째, 학습 태도 중 협력학습 선호도는 경쟁과 시간의 상호작용 효과가 유의하였다. 집단 간 성취도를 비교하지 않을 때 협력학습에 대한 선호도가 점차 높아진 반면 성취도를 비교하는 상황에서는 선호도에 유의미한 변화가 없었다. 내재동기는 경쟁과 시간의 상호작용 효과가 유의하지 않았던 대신 시간의 주 효과가 높게 추정되었다. 따라서 학습이 진행되는 동안 내재동기가 크게 증가하였으나 이때 집단 간 경쟁의 유무는 내재동기 변화에 영향을 미치지 못하였다고 볼 수 있다. 셋째, 공동조절과 협력학습 선호도는 경쟁과 시간의 상호작용 효과는 물론 경쟁의 주 효과도 유의하였다. 즉 집단 간 경쟁이 존재함으로써 소집단 내에서 서로의 학습을 더욱 적극적으로 도왔고, 협력학습에 대해 흥미롭게 인식한 것으로 해석해볼 수 있다. 그러나 경쟁조건에서 공동조절은 점차 감소하는 경향이 확인되었고, 마지막 회기에서 집단 간 경쟁유무에 따른 집단차이가 유의하지 않았으므로 협력학습 상황에서 집단 간 경쟁이 미치는 영향은 보다 장기적인 관점에서 이해되어야 할 필요가 있다. 본 연구는 협력학습에서 집단 간 경쟁이 미치는 영향을 종단적으로 살펴보고, 과제참여와 학습태도의 긍정적 변화를 이끌 수 있는 수업 방안을 제시하였다는 점에서 교육적, 실천적 의의가 있다.The purpose of this study is to find out how task engagement and learning attitude change according to the intergroup competition in collaborative learning. In order to examine the effect of group competition, co-regulation and task contribution are used as indicators of task engagement. As indicators of learning attitude, intrinsic motivation and preference for collaborative learning were used. This study hypothesizes that task engagement and learning attitude could decrease in intergroup competition but increase in non-intergroup competition condition. In this study, 217 5th grade elementary students who live in Gyeonggi-do participated. This study was conducted based on a quasi-experimental design due to practical constraints and conditions. In order to investigate the change of task engagement and learning attitude, three times of collaborative learning was conducted in each class. Experimental group was experimentally related to intergroup competition in goal presentation and evaluation stage of collaborative learning lesson, and control group did not take any action related to intergroup competition. In the analysis stage, a mixed ANOVA was conducted with intergroup competition as between subjects and times as within-subjects. The results of this study are as follows. First, task engagement was significantly increased when there was no competition among groups, but when there was competition between groups, it tended to decrease although not significant. Therefore, it is more effective not to apply intergroup competition to promote learner engagement and increase frequency of cooperative behaviors in small group. Second, interaction effect of competition and time on the preference of collaborative learning among learning attitude was significant. When there was no competition between groups, the preference for collaborative learning continued to increase, but when there was competition between groups, the change was not significant. On the other hand, in the case of intrinsic motivation, the interaction effect of competition and time was not significant, but the main effect of time was significant and the effect size were very large. Therefore, intrinsic motivation was significantly increased during cooperative learning, and the intergroup competition did not affect intrinsic motivation. The results of this study indicate that collaborative learning is effective for intrinsic motivation. In addition, it can be found from the viewpoint of self–determination theory that motivation is not degraded if externally regulated learning is shared with the necessity and importance of task. Third, some positive effects of group competition were found. The main effect of the competition was significant in co-regulation and preference of collaborative learning, and higher values were observed at all time points than non–competitive conditions. This results canbe interpreted that intergroup competition affects the co-regulation and preference of collaborative learning more. As the need for collaborative problem solving skills is emphasized, a variety of collaborative learning strategies are being used in recent educational settings. The results of this study suggest that the lesson should be designed considering the complex and long-term effects on student attitudes as well as student involvement in the use of instructional strategies such as intergroup competition in the education field.목 차 Ⅰ. 서론 1 1. 연구의 목적 및 필요성 1 2. 연구 문제 6 3. 주요 용어의 정리 7 Ⅱ. 이론적 배경 9 1. 협력학습 9 가. 협력학습의 개념 9 나. 협력학습의 효과와 과정중심 접근 11 다. 협력학습의 목표와 수업모형 18 2. 협력학습과 과제 참여 21 가. 과제 참여 21 나. 과제 참여의 지표 23 3. 협력학습과 학습 태도 27 가. 학습 태도 27 나. 학습 태도의 지표 28 4. 집단 간 경쟁 33 가. 집단 간 경쟁에 관한 연구협력학습의 개념 33 나. 협력학습의 효과와 과정중심 접근 37 Ⅲ. 연구 가설 43 Ⅳ. 연구 방법 44 1. 연구 참여자 44 2. 연구 도구 46 3. 연구 절차 54 4. 분석 방법 59 Ⅴ. 연구 결과 60 1. 예비 분석 60 가. 집단 간 동질성 검증 60 나. 기술통계 및 상관분석 62 다. 반복측정 분산분석 기본가정 검토 65 2. 집단 간 경쟁이 과제 참여와 학습태도에 미치는 영향 66 가. 집단 간 경쟁이 과제참여에 미치는 영향 66 나. 집단 간 경쟁이 학습태도에 미치는 영향 70 Ⅵ. 결론 74 1. 요약 74 2. 논의 및 의의 76 2. 제한점 및 후속연구 제언 82 참고문헌 83 부록 100 Abstract 102Maste

characterization of BLT thin films for MFS and MFIS applications

Maste

개성공단 사업이 대한민국에 미칠 경제적 효과 시뮬레이션 연구

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 행정대학원 정책학과, 2019. 2. 박상인.남북교류협력의 핵심이라 할 수 있는 남북 경제협력, 이른바 남북경협은 1990년대 후반부터 꾸준히 이루어져 왔으나 2015년 개성공단 폐쇄에 이르렀다. 새로운 정부가 들어서면서 남북경협이 재차 주요 화두로 떠오르고 있고, 그 중에서도 특히 개성공단에 관한 논의가 활발하다. 개성공단 사업은 통일을 향한 진일보로서의 의미뿐만 아니라 경제적 타당성 측면에서도 정당화될 수 있다는 견해에 기반해 개성공단 사업이 가져 올 경제적 효과에 이목이 집중되고 있다. 개성공단 사업 및 남북경협 사업의 경제적 효과에 관한 연구들을 살펴보면, 주제의 특수성에 의해 해외에서 진행된 연구는 풍부한 편은 아니었고 국내 연구들은 주로 산업연관분석 혹은 Solow 모형 활용 분석을 기반으로 발전하였다. 그러나 남북경협은 매우 시사적인 주제인 바 관련 연구가 진행된 시기는 남북관계가 우호적인 상황인 경우가 많았고, 이러한 맥락에서 지나치게 낙관적인 예측이 도출되는 경향이 있었다는 한계를 지적 해 볼 수 있다. 가장 최근의 연구로서 2017년 12월 대외경제정책연구원은 남북경협의 주요 7대 사업이 모두 30년간 단절 없이 추진 및 확대될 것이며, 개성공단 단일 사업에 의한 대한민국의 경제적 효과는 약 159조원에 달할 것이라고 예측한 바, 이는 과연 실현 가능한지 의문이 제기된다. 본 연구는 이러한 예측의 신뢰성에 관해 문제의식을 가지고 개성공단 사업이 30년간 단절 없이 추진 및 확대될 경우 대한민국이 경험할 경제적 효과를 시뮬레이션 기법을 통해 재(再)예측하였다. 산업연관분석을 실시한 기존 선행연구의 예측 오차의 양상과 발생 원인을 분석해 이를 재조정하여 반영하고, 여기에 대외경제정책연구원의 최신 연구에서 사용한 시나리오를 토대로 시뮬레이션을 실시하였다. 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 개성공단의 누적 생산 효과 예측은 최소 62.7조원, 최대 100.1조원에 그쳐 대외경제정책연구원의 예측의 약 39.4%에서 약 62.9% 수준에 불과하였다. 둘째, 개성공단의 일자리 효과 예측은 최소 8.9만개에서 최대 14.1만개였는 바, 이는 가장 낙관적인 견해에 따르더라도 선행연구의 33만개 일자리 예측 수준의 약 42.7%에 그칠 것이라는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구는 대외경제정책연구원의 시나리오를 동일하게 적용한다 하더라도 분석 기법에 따라 경제적 효과의 예측이 크게 달라질 수 있음을 보였다. 또한, 산업연관분석 기법을 사용한 선행연구의 예측 오차 요인을 조정하여 보다 신뢰할 수 있는 예측 결과를 제시하였다.Inter-Korean economic cooperation, which had gradually developed since the late 1990s, practically stopped with the closure of the Gaeseong Industrial Complex in 2015. As the new government in Republic of Korea has taken attention on building better North-South relations, inter-Korean economic cooperation, especially re-operation of Gaeseong Industrial Complex, is once again emerging as a major topic of discussion. Some opinions claim that Gaeseong Industrial Complex project is meaningful not only because it is a progress toward reunification of the Korean Peninsula but also it could be justified in terms of economic feasibility since it is new economic growth opportunities given to Republic of Korea. Based on this view, economists are paying attention to predicting the economic effects of Gaeseong Industrial Complex Project. Most of domestic studies on economic feasibilities of Gaeseong Industrial Complex or inter-Korean economic cooperation are based on Solow growth model or Leontiefs multi-sectoral analysis. As inter-Korean economic cooperation is political issue, prior researches usually were conducted on the favorable situation of inter-Korean relations, which caused tendency of an overly optimistic forecast. The latest study in December 2017, conducted by Korea Institute for International Economic Policy(KIEP), estimated approximately 159 trillion won of the economic effects of Gaeseong Industrial Complex project on Korea, of which result arouses doubts about the achieveability. This study starts critically investigating former predictions about economic effects of Gaeseong Industrial Complex Project. Going one step further, this study tries to re-estimate the economic effects of Gaeseong Industrial Complex Project on Republic of Korea assuming that Gaeseong Industrial Complex Project would be promoted and expanded without interruption for 30 years, by using simulation method. This study analyzes the reasons why the error occurs from the former study using input-output analysis method and figures out the size of the error. Adjusting parameter values from this analysis and estimation, this study adopts the scenario used in the recent KIEP study with a slight modification. The results are as followsfirst, the estimated cumulative production effect of the Gaeseong Industrial Complex is at least 62.7 trillion won and up to 100.1 trillion won, which is far smaller than the estimates of KIEPs study. Second, the job creation effect would be expected by 1.41 million at most, even though following the most optimistic view. This figure is only 42.7% of the prior studys result. The simulation results show that the estimation of the economic effect of Gaeseong Industrial Complex Project is highly dependent on the methodology. Different analytic techniques draw different expectation even though exactly the same scenario that recent KIEP study developed is applied. Further, this study shows more sensible and more credible predictions by adjusting error factors of the former study.제 1 장 서론 1 제 2 장 이론적 논의와 선행연구의 검토 4 제 1 절 이론적 논의 4 1. 산업연관분석 기법을 사용한 경제적 효과 분석 4 2. Solow 모형을 사용한 경제적 효과 분석 5 제 2 절 선행 연구 검토 7 1. 산업연관분석 기법을 사용한 선행 연구 7 2. Solow 모형을 사용한 선행 연구 8 3. 본 연구의 방향성 9 제 3 장 연구 설계 및 분석 방법 11 제 1 절 연구 문제의 설정 및 용어 정의 11 제 2 절 분석 방법: Python을 활용한 산업연관효과 분석 12 제 4 장 시뮬레이션 분석모형 및 시나리오 14 제 1 절 시뮬레이션 분석 모형 설정 14 1. 생산유발효과 16 2. 취업유발효과 17 3. 북한 노동자 고용효과 17 제 2 절 모형 변수값 부여 18 1. 국산투입계수: A_d 18 2. 개성공단 가동에 따른 업종별 최종수요 증가액 벡터: ∆y 19 3. 대한민국에 경제적 효과 유발/비유발 업종 구분 벡터: c 21 4. 개성공단 진출/비진출 업종 구분 벡터: v 22 5. 북한 노동자 1인당 연간 임금 수입 스칼라: w_n 22 6. 업종별 취업계수 벡터 및 고용계수 벡터: l_1, l_2 23 제 3 절 시나리오 24 제 5 장 시뮬레이션 결과 및 선행연구와의 비교 29 제 1 절 100만평 당 경제적 효과 29 1. 100만평 당 가동 업체 가정: 3가지 경우의 수 29 2. 100만평 당 가동 업체 125개사 가정시 32 3. 100만평 당 가동 업체 200개사 가정시 34 4. 100만평 당 가동 업체 125개사에서 200개사로 증가 가정시 36 제 2 절 30년 간 경제적 효과 36 제 3 절 선행연구와의 비교 37 제 6 장 결론 39 제 1 절 연구 결과의 요약 39 제 2 절 연구의 의의 및 한계 40 참고문헌 42 Abstract 47Maste

현대 조경설계의 매체와 표현 : 포토몽타주를 중심으로

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :생태조경·지역시스템공학부 생태조경학전공,2006.Maste

Sensor Membrane for Colorimetric Detection of Bacteria

학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 생활과학대학 의류학과, 2023. 2. 김주연.코로나 19 이후 공중보건 및 위생에 대한 경각심이 고취되면서 생물학적 오염물질을 즉각적으로 검출하는 센서와 같이 다양한 보호 수준의 개인보호장비의 필요성이 대두되었다. 본 연구에서는 살아있는 세포와 반응하여 색 발현을 하는 iodonitrotetrazolium chloride(INT)를 고분자에 도입하여 전기방사한 섬유기반 센서 소재를 개발하고, 전기방사 웹의 젖음성에 따른 그람 양성균과 그람 음성균에 대한 부착 특성과 색 발현 현상을 분석하고자 한다. 센서 시료는 젖음성이 다른 폴리우레탄(polyurethane; PU), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate; CA), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone; PVP) 고분자의 비율을 달리한 고분자 용액에 INT를 혼합하여 전기방사에 제작하였다. 실험균주로는 그람 양성 Micrococcus luteus(M. luteus)와 그람 음성 Escherichia coli(E. coli)를 사용하였으며 전기방사된 웹에 박테리아 현탁액을 적하하고 색변화를 측정했다. 센서의 색변화를 환원된 INT의 최대흡수파장에서 Kubelka-Munk 식에 의해 염착량(K/S값)을 측정하였고, 이를 기반으로 세균의 군락수를 대략적으로 정량화했다. 젖음성이 다른 시료의 색변화 감도는 검출한계(Limit of Detection; LOD)와 정량한계(Limit of Quantification; LOQ)를 계산하여 비교하였다. 전기방사된 웹은 섬유 조성과 상관없이 세균 적하 후 1시간 이내에 INT 환원이 완료되었다. 색차계를 이용해서 역으로 집락형성단위 (colony forming unit; CFU) 값을 예측한 결과, M. luteus는 친수한 웹과 소수성 및 친수성 고분자와 혼합된 웹에서 K/S 값이 높게 나타났는데, 이는 그람 양성균의 세포벽이 아미노기, 카르복실기, 티올기 등 친수한 기능기가 풍부한 펩티도글리칸으로 이루어졌기 때문이다. 반면, 그람 음성균 외막의 지질다당류 (lipopolysaccharide)의 친유한 특성은 소수한 웹의 섬유 표면에 용이하게 고착되도록 작용하여 고농도의 E. coli 조건에서 급격한 색변화를 보였다. 따라서, 소수성 고분자와 친수성 고분자가 혼합된 웹은 그람 양성 및 음성 균주 모두에 대해 선형적인 비색 반응을 보여 실험된 박테리아 농도의 범위에서 신뢰할 수 있는 감지 능력을 보여준다. 본 논문에서는 간편한 제조방법으로 보호장비에 쉽게 적용할 수 있는 웨어러블 박테리아 센서를 개발하였으며, 섬유기반 센서의 개념 증명을 위한 실험을 수행하였다. 이 기술을 이용하면 보호복 표면이 세균을 비롯한 바이오 에어로졸에 의해 오염될 때, 적색 포르마잔이 형성되어 보호복 착용자 및 의료 종사자들은 소독, 살균 등 위생 지침을 즉시 실행할 수 있게 되므로 본 연구의 결과는 공중위생의 증진에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.Protective equipment for detecting biological contamination has been in high demand, along with increased awareness in public health and hygiene, since the advent of COVID-19. Herein, an electrospun sensor membrane embedded with iodonitrotetrazolium chloride (INT) was developed for the general purpose of detecting viable bacteria and investigated for its adherence properties and chromogenic response of Gram-positive Micrococcus luteus (M. luteus) and Gram- negative Escherichia coli (E. coli). The sensor membranes were prepared with varied ratios of polymers with different wetting properties including polyurethane (PU), cellulose acetate (CA), and polyvinylpyrrolidone (PVP). The chromogenic response was induced by loading 20 μL of bacterial suspension onto the sensor membrane and measured by the light absorption coefficient to the scattering coefficient (K/S) using the Kubelka–Munk equation. The colorimetric sensitivities of different membranes were examined by calculating the limit of detection (LOD) and the limit of quantification (LOQ) based on the correlation between the bacterial colony forming unit (CFU) and K/S values. Regardless of the wettability gradients of the membranes, INT reduction was completed within an hour of loading bacterial suspension. The results demonstrated that the chromogenic response depended on the interaction of Gram-positive and Gram-negative bacteria with the wetting properties of membranes. Hydrophilic M. luteus showed higher K/S values for hydrophilic membranes due to their cell walls being predominantly composed of peptidoglycan, which features abundant hydrophilic functional groups such as carboxyl, amino, and thiol groups. On the other hand, hydrophobic membranes showed excessive interactions at high concentrations of Gram-negative E. coli, whose cell membranes are lipophilic. The membrane blended with hydrophobic and hydrophilic polymers displayed linear colorimetric responses for both Gram-negative and Gram-positive bacteria strains, demonstrating a reliable sensing capability in the range of the tested bacteria concentration. This study developed a wearable bacteria sensor that is readily applicable to various fields and conducted explorative experimentations to conceive a proof of concept of a fiber-based bacteria sensor. We expect that this work could contribute to the improvement of public health and hygiene as the wearer and medical personnel are able to monitor biological contamination through visual indication and initiate their disinfection and sterilization protocols.제 1 장 서 론 1 제 1 절 연구의 필요성 및 목적 1 제 2 절 이론적 배경 6 2.1 Iodonitrotetrazolium chloride의 색변화 반응 6 2.2 그람 양성 및 그람 음성균의 특성 8 2.3 고분자의 표면 에너지와 젖음성 9 제 2 장 실 험 11 제 1 절 시료 및 시약 11 제 2 절 시료 제작 12 2.1 전기방사 웹 제조 12 2.2 시료의 특성 평가 14 제 3 절 세균 배양 15 제 4 절 시료의 비색 반응 측정 16 제 3 장 결과 및 고찰 18 제 1 절 세균에 대한 INT의 환원 및 색 반응 18 제 2 절 INT 웹의 젖음성에 따른 비색 반응 평가 22 2.1 전기방사 웹의 젖음성 22 2.2 한천 배지에 대한 시료의 색변화 24 2.3 세균 액적에 의한 시료의 색변화 26 제 3 절 INT 웹 조성에 따른 세균 농도 별 비색 반응 29 3.1 전기방사 웹에서 INT 농도에 따른 비색 반응 29 3.2 INT 웹의 시간에 따른 색 반응 30 3.3 센서 감지 민감도 평가 33 제 4 절 세균 비말 분무에 의한 실제 응용 평가 41 제 4 장 결 론 43 참고문헌 44 Abstract 49석