비조질강은 1970년대 초반 독일에서 개발된 이래 열처리(Quenching & Tempering)가 필요없는 에너지절약형 강재로서 유럽과 일본의 자동차업계를 중심으로 그 적용량이 지속적으로 증가되고 있다. 열간단조용 비조질강의 물성은 가열온도, 단조온도 및 냉각속도 등 단조공정변수의 영향을 크게 받는다. 본 고에서는 승용차엔진용 크랭크축에의 적용을 위해 SM50C에 V을 0.15% 첨가한 비조질강의 가열온도와 냉각속도에 따른 기계적 성질과 미세조직의 변화를 파악하여 최적단조공정을 정립하고, 크랭크 축시제품을 제작하여 그물성과 내구강도를 평가하고자 한다.
본 연구는 돈육과 우육을 혼합하여 제조한 햄버거 패티를 electric griddle, pan frying, microwave oven, conventional oven, charbroiling의 방법에 따라 가열조리한 후 품질변화 및 관능적 특성을 비교하고자 실시하였다. Microwave oven에서 가열처리된 햄버거 패티가 가장 빠른 가열속도를 보인 반면, conventional oven에서 가열된 패티의 가열속도가 가장 느리게 나타났다. 가열방법에 따른 화학적 조성은 microwave oven 가열방법이 다른 가열방법에 비하여 높은 수분함량과 낮은 단백질 및 지방함량을 나타냈다. 가열특성 면에서 electric griddle과 microwave oven에서의 가열은 수율이 높고 크기 축소율이 낮게 나타나 다른 방법보다 효과적이었으나 pan frying 방법은 이와 상반된 가열특성을 보였다. 또한, pan frying 방법은 가장 높은 전단력을 보였고, 물성 결과에서도 가장 높은 경도를 보였지만, 관능평가에서 대체적으로 다른 처리구들보다 높은 평가를 받았다. 전체적인 기호도는 pan frying 방법이 가장 높은 점수를 받은 반면, conventional oven에서 가열한 시료가 가장 낮은 평가를 받았다.
아스파탐을 가열할 때 온도 및 pH가 아스파탐의 열안정성에 미치는 영향을 조사하였다. 아스파탐 용액을 $60-100^{\circ}C$로 가열하였을 때 가열온도가 높아질수록 아스파탐의 분해속도가 빨라졌으며 이 때의 활성화 에너지는 20.77 Kcal/mole이었다 또한 열분해물질인 DKP와 ${\alpha}$-AP는 아스파탐의 열분해와 함깨 생성속도가 증가하였으며, 분해산물 증 DKP량이 ${\alpha}$-AP보다 현저하게 많이 생성되었다. 가열 중 pH의 변화는 $60{\sim}80^{\circ}C$에서는 10시간 가열동안 비교적 완만하게 감소하였고 $100^{\circ}C$에서는 초기 pH 4.52에서 3.92로 감소하였다가 그 후 다시 완만하게 감소하였다. 1%아스파탐 용액을 pH $3{\sim}7$의 범위로 조절하여 $100^{\circ}C$에서 가열하였을 때 pH $3.0^{\circ}C4.5$의 산성범위에서 안정하였고 PH7에서 불안정하였으며, 초기 1시간 가열 후 pH 7에서의 열분해 속도상수는 0.83으로 다른 pH의 열분해 속도상수의 값인 $0.045{\sim}0.286$에 비해 큰 차이를 보였다. 따라서 아스파탐은 pH 7과 고온에서 매우 불안정함을 보여 주었다.
킬른형 열분해 반응기를 이용하여 혼합폐플라스틱의 열분해로부터 얻어진 고분자성분의 열적분해 특성에 관한 연구를 TGA와 GC-MS를 이용하여 수행하였다. 열적분해의 속도론적 연구는 $10{\sim}50^{\circ}C/min$ 사이의 여러 가열속도에서 비등온 질량감소 기술을 이용하여 수행하였으며 활성화 에너지 및 반응 차수와 같은 속도 상수들에 대한 정보를 얻기 위하여 문헌에 제시된 여러 가지의 속도론 해석방법을 이용하여 질량감소곡선 및 그 미분 값을 해석하였다. 또한 회분식 열분해 반응기를 이용하여 반응온도에 따른 액상 생성물의 수율변화를 고찰하였으며 GC-MS를 이용하여 액상 생성물의 반응온도 증가에 따른 특성연구를 수행하였다.
가정용 2.45GHz 마이크로파 오븐을 사용하여 A1 금속분말과 SiO2 분말간에 SHS방법에 의하여 산화/환원 반응을 통한 Al2O3 분말과 Si분말간의 복합체를 얻을 수 있었다. 분말간의 반응을 일으키기 위한 온도까지 승온시키기 위하여는 SiC 분말을 susceptor로 이용한 마이크로파 복합가열(Microwave Hybrid Heating)방법을 사용하여 분당 100℃의 승온 속도로 가열하였으며 반응은 850℃ 근처에서 일어났으며 가열 속도는 반응이 시작되면서 분당 200℃ 이상의 온도상승이 일어나면서 원하는 반응을 얻을 수 있었다.
전자빔으로 증발시킨 gadolinium(Gd) 원자증기의 속도를 미량 저울(microbalance)을 사용하여 측정하였다. 증발 표면의 온도가 2400-2500 K인 조건에서 약 900 ㎧의 속도가 측정되었다. 이 값은 단열팽창을 하는 이상적 단원자의 최대 속도에 비해 약 100 ㎧ 더 빠른 속도에 해당된다. 이 특이 현상의 원인을 고온에서 여러 개의 들뜬 에너지 준위에 분포한 Gd 원자의 내부 에너지가 단열팽창 중에 운동 에너지로 전환되는 것으로 설명하였다. 100개의 들뜬 에너지 준위를 원자증기의 엔탈피에 포함시켜 속도를 계산한 값이 실험 결과와 비교적 일치함을 보였다. 가열된 표면 온도의 변화에 따른 원자증기의 유동 특성에 대해서도 보고한다.
본 연구에서는 고-액 상변화 시의 잠열을 이용한 축열방법 중에서 고상파라핀을 충전한 수직원관의 관벽을 가열하여 축열하는 경우에 대하여 관 내에서 일어나는 열전달 특성과 축열속도를 이론적으로 해석하였다. 액상에서는 자연대류를 고려하였고 고상에서는 순수 열전도 모델을 사용하였다. 고상파라핀의 초기온도와 관벽의 가열온도 그리고 관의 형상비가 축열속도에 미치는 영향을 알아보았으며, 전체 열전달과정을 순수열전도 모델로 해석하여 자연대류가 축열에 미치는 영향을 고찰하였다. 용융초기에는 관벽과 고액경계면의 영향으로 자연대류에 의한 유동은 장애를 받으나, 40% 정도의 용융이 진행된 후 부터는 내부 액상에서의 자연대류가 활발히 일어나고, 용융중기로 갈수록 관의 상부에 뜨거운 액상층이 축적되므로 자연대류는 소멸하게 된다. 전체적인 융용속도는 순수열전도에 의한 용융속도보다 빨라지게 된다. 관벽의 가열온도와 형상비가 증가할수록 관 내에서의 자연대류가 활발하게 일어나므로 용융속도는 빨라지며, 형상비가 클수록 상하부 간에 불균등한 용융이 일어난다. 고상의 초기온도는 초기의 용융속도에 큰 영향을 미치고 용융이 진행될수록 그 효과는 줄어든다.
변장 14 cm 재장 2.4 m인 대단면재의 전도가열, 고주파가열 및 복합가열에 의한 진공건조특성을 조사하였다. 건조속도는 복합가열에서 가장 컸고, 고주파가열에서 가장 적었다. 비에너지는 고주파가열에서 가장 컸고, 전도가열에서 가장 적었다. 진공건조목재의 횡단방향 함수율분포는 전도가열과 복합가열의 경우 불록한 형태를 나타냈으나, 고주파가열의 경우는 한쪽 표층에서 반대쪽 표층으로 향해 증가하는 경향을 나타내었다. 건조목재의 재장방향 함수율은 전도가열과 복합가열의 경우 횡단면이 중심부위보다 낮았고 고주파가열의 경우 횡단면이 중심보다 높았다. 표면할렬과 횡단면할렬은 전도가열진공건조에서 가장 심하였다. 내부할렬은 어떠한 가열방법에 의한 건조에서도 발생하지 않았다. 복합가열 진공건조 특성은 전도가열과 고주파가열간의 절충된 중간적 경향을 나타냈다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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