우리나라의 한국산업표준(KS F)에는 105 ± 5℃로 노건조된 암석을 대기중에 꺼내어 저울에 무게를 측정하도록 하고 있다. 그러나 건조로 외부의 대기에 노출된 암석에서는 대기중의 수분을 흡수하여 무게가 증가하는 문제가 발생된다. 본 연구에서는 정육면체 모양으로 가공된 크기가 다른 8개의 황등화강암 시편을 사용하여 측정 방법에 따른 건조무게를 측정하고 비교 분석하였다. 대기중에서 측정된 특이점의 건조무게는 건조로 속에서 측정된 건조무게에 비하여 더 작게 나타났다. 건조 방법에 따른 건조무게의 차이는 암석의 크기와 양(+)의 상관관계를 나타내었고, 암석의 단위무게당 건조무게 차이는 암석의 크기가 클수록 오히려 작아지는 음(-)의 상관관계를 나타내었다. 대기중 노출된 암석의 무게는 가열된 암석 주위에서 발생되는 대류의 영향과 대기중 수분 흡수로 인한 영향의 크기에 따라 결정되며, 특이점은 두가지 영향의 크기가 같을 때 발생된다. 암석의 크기가 클수록 특이점 발생까지의 시간이 더 오래 걸리고 무게의 감소량도 증가되었다. 또한, 수분 흡수에 의한 초기 측정 무게까지 회복되는 시간도 더 오래 걸렸다. 향후, 특이점의 무게와 건조로 내부에서 측정된 건조 무게에 관한 연구를 통하여 현재 한국산업표준(KS F) 시험규정의 한계점을 보완할 수 있을 것이다.
흙의 건조단위중량은 노건조된 흙의 무게를 측정하여 구할 수 있다. 한국산업표준(KS F)의 규정에 의해 110±5℃로 노건조된 흙은 공기 중에 노출 시 무게가 지속적으로 증가한다. 그러나, 노건조된 흙의 무게 측정 시간에 대한 규정이 없어 정확한 건조무게를 측정하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 무게 측정 시 나타나는 무게 특이점의 분석을 통해 건조무게를 쉽게 결정할 수 있는 방법을 제시하였다. 무게 특이점은 측정된 무게 중 가장 작은 값을 나타내며, 시료의 공기 중 수분 흡수의 영향이 최소화된 무게이다. 실험 과정에서 통계적 분석법을 이용하여 용기를 선택하였고, 광학현미경을 사용하여 시료의 사진을 제시하였다. 또한, 비접촉식 적외선 온도계를 사용하여 무게 특이점의 발생 온도를 측정하였다. 주문진 모래와 내성천 모래, 예천 화강풍화토, 제주도 모래, 사브카 모래, 울릉도 모래 등 6종류의 흙에 대하여 무게 특이점을 분석한 결과, 노건조된 각 시료의 무게 특이점은 무게 측정 후 8~27초 사이에서, 온도는 103.4~108.13℃의 범위에서 나타났다. 특이점의 무게 감소율은 흙 시료에 따라 0.0066~0.0085%로 나타났다.
한국산업표준(KS F)에는 건조된 흙과 암석의 무게를 측정하는 다양한 규정들이 있다. 그러나, 110±5℃ 또는 105±5℃로 건조 후 공기 중에서 건조무게를 측정하면 측정시간이 지속됨에 따라 무게가 감소 후 증가하는 무게 특이점이 나타난다. 본 연구에서는 울릉도 현무암질 암석을 40~110℃로 노건조 하였고, 0.0001g(0.1mg) 감도의 전자저울에 무게를 측정하여 무게 특이점을 찾았고, 나타난 무게 특이점을 이용하여 건조무게를 쉽게 결정할 수 있는 방법을 제시하였다. 온도에 따른 암석시편의 특이점을 다양하게 분석한 결과, 특이점은 40~110℃의 온도구간에서 모두 나타났고 가열온도가 높을수록 특이점의 무게가 작게 나타났다. 특별히, 무게 특이점이 지속되는 현상이 나타났고, 가열온도가 높을수록 특이점의 지속시간이 짧게 나타났다. 대류측정 실험의 결과에 의하면 특이점의 발생 원인은 가열된 암석이 공기와의 접촉에 의해 발생된 대류현상이 원인이라는 것을 알 수 있었다. 노건조된 암석의 무게 감소는 대류발생으로 인한 영향이 공기 중 수분 흡수의 영향보다 우세할 때 발생된다. 반대로 암석의 무게 증가는 공기 중 수분 흡수의 영향이 대류발생으로 인한 영향보다 우세할 때 발생된다.
본연구에서는 순수한 흙입자의 무게를 측정하는 유효한 방법을 찾기 위하여 예천지역의 화강풍화토를 대상으로 노건조 시험을 수행하였다. 노건조 후 데시케이터를 사용하는 한국산업표준(KS F)에 규정된 방법과 데시케이터를 사용하지 않는 경우에 대하여 비교하였다. 노건조 후 45분간 공기 중에 노출된 흙시료는 공기 중에서 수분을 흡수하여 무게가 점진적으로 증가하였다. 공기 중에 노출 후 30초에 측정된 결과에서 데시케이터를 사용한 경우는 데시케이터를 사용하지 않은 경우에 비하여 흙의 입경에 따라 0.103~0.735%의 무게가 증가되었다. 노건조 후 데시케이터를 사용하면 순수한 흙무게를 과대평가하는 결과가 나타난다. 그러므로, 데시케이터의 사용 없이 노건조 후 시료의 무게를 곧바로 측정하면 흙무게의 측정오차를 감소시킬 수 있다.
본 연구는 마이크로컴퓨터를 활용하여 식품건조 공정중 온도, 무게 변화에 대한 자료수집과 온도를 자동제어 하기위해 접속장치, 온도와 무게 계측장치, 온도제어시스템을 설계제작하였다. 또한 이들 시스템을 운영하기 위해 basic언어 Assembly언어로 프로그램을 작성하여 수행한 결과 건조중 식품무게변화와 온도변화값을 성공적으로 계측할 수 있었고 건조온도를 설정된 목표값에 따라 자동제어가 가능했다.
우리나라 유통상토에 대한 물리적 표준분석법을 설정하기 위한 연구를 실시하였다. 국내 시중에 유통되고 있는 53개의 원예용 상토와 9개의 수도용 상토를 대상으로 설정된 분석법을적용하여 실험하였다. 수분함량은 $105^{\circ}C$ 건조기에서 16시간 건조하여 수도용상토는 (건조전 무게-건조 후 무게) / (건조 후 무게) ${\times}100$으로, 원예용상토는 (건조 전 무게 - 건조 후 무게 ) / (건조전 무게) ${\times}100$ 으로 하였다. 보수력은 주로 저 압용으로서 Eijkelkamp사의 Sandbox법을 사용하여 0.5, 1, 3, 5, 7, 10 kPa의 수분장력 상태의 수분함량을 조사하였다. 포화수리전도도는 직경 5cm${\times}$높이 20cm인 아크릴 원통을 이용하여 정수위별에 의한 포화수리전도도를 측정하였다. 신분석법에 의한 유통상토의 수분함량은 원예용이 평균 46.34%, 수도용이 평균 16.89%이었고 원에용 상토의 EAW는 28.4%, WBC 7.01%, OMP는 5.60 kPa로 나타났으며, 육묘를 위한 적정 수분함량은 44.41% 이었고 포화수리전도도는 $1.71cm\;min^{-1}$이었다.
우리나라 유통상토에 대한 물리적 표준분석법을 설정하기 위한 연구를 실시하였다. 국내 시중에 유통되고 있는 53개 품목의 원예용 상토와 9개 품목의 수도용 상토를 대상으로 설정된 분석법을 적용하여 실험하였다. 입자밀도의 측정은 가스형 피크노메타(Micromeritics Co. Model 1305)를 사용하면 속도와 정확성 면에서 매우 유리하였다. 용적밀도는 구미에서 Sandbox법에 의한 용적밀도를 기본으로 하기 때문에 이와 유사한 성적을 얻을 수 있는 다양한 실험을 한 결과, 추다짐법(Plunger compaction method)이 가장 유의성 있는 측정 방법으로 밝혀졌다. 한편 가스형 피크노메타법에 의한 우리나라 유통상토의 입자밀도는 원예용이 1.93, 수도용이 2.43 Mg m$^{-3}$로 나타났으며, 추다짐법에 의한 용적밀도는 원예용이 0.22, 수도용이 1.01 Mg m$^{-3}$로 각각 나타났다. 수분함량은 105$^{\circ}C$ 건조기에서 16시간 건조하여 수도용상토는 (최초 무게-건조 후 무게) / (건조 후 무게) $\times$ 100으로, 원예용상토는 (최초무게 - 건조 후 무게) / (최초 무게) $\times$ 100으로 하였다. 보수력은 주로 저압용으로서 Eijkelkamp사의 Sandbox법을 사용하여 0.5, 1, 3, 5, 7, 10 ㎪의 수분장력 상태의 수분함량을 조사하였다. 포화수리전도도는 직경 5cm$\times$높이 20cm인 아크릴 원통을 이용하여 정수위별에 의한 포화수리전도도를 측정하였다. 신분석법에 의한 유통상토의 수분함량은 원예용이 평균 46.34%, 수도용이 평균 16.89%이었고 원예용 상토의 EAW는 28.4%, WBC 7.01%, OMP는 5.60 ㎪로 나타났으며, 육묘를 위한 적정 수분함량은 44.41%이었고 포화수리전도도는 1.71 cm $min^{-1}$이었다. 상토 평량시 무게를 비교한 결과 상토 부피를 달리하여도 고도의 유의성이 있었고, 상토 20cc의 평균무게는 4.92g(2.08-8.83g)이었다. 상토의 EC 측정시 상토:물의 비율이 1:2(v:v)와 1:5(v:v)분석치에 2.5배한 EC 값과는 고도의 정의 상관관계가 있었으며, 유럽법과 일본법(전농)과의 관계는 고도의 정의 상관관계가 있었다 또한 새로운 분석법(v:v 1:5)으로 측정한 EC의 평균값은 국내산 0.64, 수입산 0.33 dS m$^{-1}$이 었다. 상토의 pH 측정시 상토:물의 비율을 1:2(v:v)와 1:5(v:v)와의 관계에서는 정의 상관관계를 보였으며, 유럽법과 일본법(전농)과의 관계도 역시 고도의 정의 상관관계가 있었고, 신 분석법에(v:v 1:5) 의한 분포비율은 국내산, 수입산모두 pH 6.1-6.5의 범위에서 가장 높았다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제34권4호
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pp.477-484
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2010
현재 국내 수산건조제품의 대부분은 천일(태양)건조에 의하는 실정으로 보관과 유통상의 위생안전성과 품질면에서 심각한 문제점을 안고 있다. 본 논문은 생산 현장에서 운용이 쉽고, 경제적이면서도 최고 건조품질을 유지할 수 있는 현장 지향적 저온진공 건조시스템의 설계 개발을 목표로 건조시간 경과에 따른 무게 감소율과 온도변동에 관한 실험적 결과를 요약하여 보고한 것이다.
목적: 본 연구의 목적은 수분제거 방법과 건조 방법에 따른 함수율 측정에 관하여 알아보고자 하였다. 방법: 다양한 함수율을 갖는(47%~58%) 72개의 하이드로젤 콘택트렌즈를 대상으로 중량측정법으로 함수율을 측정하였다. 실험실 온도는 $25^{\circ}C$, 습도는 21%로 유지하였다. 두 방법 모두 저온처리 후 실온에서 30분 건조하여 무게를 측정하는 방식으로 측정하였다. 결과: Dry blotting 방법은 함수율이 47.43${\pm}$8.48%로 측정되었으며, Wet blotting 방법은 48.15 ${\pm}$8.36%로 측정되었다. 또한 Wet blotting 방법으로 측정한 함수율이 약 0.7% 정도 높게 측정되었다. 건조 방법에 따른 함수율에서 vacuum oven을 사용하여 건조한 함수율이 47.89${\pm}$8.06%, microwave oven을 사용하여 건조하여 측정한 함수율이 49.56${\pm}$7.06%로 나타났으며, microwave oven을 사용하여 측정한 함수율이 약 1.67% 높은 함수율을 나타내었으나 통계적으로 유의한 차이를 나타내지는 않았다(p>0.05). 결론: 렌즈의 함수된 무게를 측정하기 위한 Dry blotting 방법과 Wet blotting 방법 중 Wet blotting에 의한 방법이 무게가 높게 측정되었으며, 함수율 역시 더 높게 측정되었다. 또한 건조된 무게를 측정하기 위해 렌즈를 건조시키는 방법에 있어 vacuum oven을 사용한 건조보다 microwave oven로 건조하여서 측정한 함수율이 더 높은 값을 나타내었으나 microwave oven을 사용할 경우 더 정확한 측정을 위해 그 microwave의 조사 강도나 시료의 위치에 있어 더욱 세심한 주의가 필요하다.
암석의 공극률을 산출하기 위해서는 일반적으로 한국암반공학회에서 정하고 있는 '암석의 공극률 및 밀도 측정 표준시험법'이 사용된다. 그러나 건조로를 이용하여 공극률을 구하는 이 같은 표준시험법은 8-24시간이 소요될 뿐만 아니라, 실험 도중 4시간 간격마다 시료를 꺼내어 무게를 측정해야 하는 번거로움이 있다. 이와 같은 단점을 보완하기 위해 본 연구에서는 마이크로웨이브 오븐을 이용하여 암석의 공극률을 측정하는 방법을 제안하였다. 마이크로웨이브 오븐에 무게 모니터링 시스템을 구축하여 무게 측정의 오차 발생 요인과 실험 과정의 번거로움을 줄였다. 건조과정에서 시료의 온도를 $105{\pm}3^{\circ}C$ 이내로 유지하기 위해 적절한 가열/휴지시간을 설정하였으며, 시료의 무게 변화량이 최초 무게의 0.1% 이내에 들면 모니터링을 중단할 수 있도록 알람 시스템도 구현하였다. 무게 모니터링 데이터에 곡선접합을 실시하여 시료의 건조무게를 구하고, 이를 이용하여 공극률을 산출하였으며, 이렇게 구한 공극률을 표준시험법으로 구한 공극률과 비교하였다. 사암을 이용해 실험한 결과, 마이크로웨이브 오븐으로 구한 공극률은 표준시험법으로 구한 공극률과 최대 0.4%의 오차를 보여 표준시험법의 결과와 유사하였다. 또한 동일 시료를 이용하여 공극률을 반복 측정한 결과, 표준편차가 최대 0.23% 정도로 정밀도 또한 양호하였다. 따라서 마이크로웨이브 오븐을 사용할 경우 높은 신뢰도로 공극률 산출이 가능할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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