양파가공기술의 일환으로 양파에 포함된 풍부한 포도당을 포도당산화효소(glucose oxidase)를 이용하여 글루콘산(gluconic acid)이 함유된 건강기능성 양파음료를 개발하기 위한 기초연구를 수행하였다. $Novozym^{\circledR}$ 771의 포도당 소모속도에 대한 kinetic parameter를 알아본 결과 Mechaelis Menten equation의 특성치들은 $V_{max}=26.1{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$이고 $K_m=5.84\;g/L$이었다. 양파즙에서의 포도당 산화효소의 반응특성을 알아보기 위해 2.5L jar fermentor에서 조업부피 1L로 각 조건에서 실험 하였다. 온도의 영향을 검토한 결과 $25^{\circ}C$일 경우 초기반응속도가 $3.18{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$이며 $30^{\circ}C$일 때보다 1.1배 증가된 값을 보임으로서 온도가 $30^{\circ}C$로 증가시 반응속도는 다소 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 통기속도의 영향을 살펴본 결과 반응속도는 통기량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 0 vvm일 때는 반응이 거의 진행되지 않았으며 4 vvm일 때 초기반응속도 $9.18{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$, 91.5%로 만족할 만한 높은 값을 보였으며 용존산소농도의 값을 측정함으로서 4 vvm일 때 산소가 포함됨을 확인할 수 있었다. 교반속도는 측정되었던 반응 조건 중 반응속도에 큰 영향을 주는 중요한 조건이었다. 450rpm일 때 $16.2{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$, 99.2%으로서 최대값을 보였다. 교반속도의 증가는 산소전달과 물질전달을 용이하게 해줘 결국 반응속도가 증가되는 것으로 판단된다. 2.5 L jar fermentor에서의 결과를 바탕으로 20L bench 규모의 효소 반응기를 제작, 20L 효소 반응기에서 조업부피 10L로 $25^{\circ}C$, 2 vvm, 350rpm에서 양파즙의 포도당 산화반응을 살펴본 결과 전체적인 반응속도가 크게 변하지 않는 것으로 판단되어 본 효소 반응은 매우 용이하게 scale-up 될 수 있는 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 국내 토양에서 분리된 곤충병원성 선충 Steinernema carpocapsae Kor-A1에서 분리된 공생박테리아 X. nematophilus Kor-A1 균주를 이용하여 액체 배양을 통해 생산조건에 따른 균주의 성장과 항균활성의 영향을 검증하고 항균물질의 생산조건 최적화를 검토하고 하였다. Flask 상에서 배양시간에 따른 항균활성을 조사한 결과 growth associated form을 보여 주었으며, 공생박테리아의 성장의 정지기에 최대 활성을 타나내었다. 또한 5L jar fermentor 상에서 최적 배양 조건을 알아보기 위해 교반속도와 DO의 영향에 대한 실험을 수행한 결과 교반속도는 400rpm에서 DO는 50%일 때 X. nematophilus Kor-A1의 균체 성장 및 항균물질 분비에 최적임을 알 수 있었다.
Winogradsky column을 이용하여 10개의 탈질 박테리아를 분리하였다. 그 중 가장 성능이 우수한 탈질 박테리아를 Pseudomonas CW4로 명하였다. Pseudomonas CW4는 무산소 조건에서 배양하였고, Pseudomonas CW4의 최적 생육조건을 온도, pH. 교반속도, 탄소원 농도 및 질산성질소 농도에 변화를 주어 측정하였다. 최적 생육 온도 3$0^{\circ}C$, 최적 pH 범위는 6~8이었다. 교반속도와 탄소원 농도에 대한 영향은 아주 작았다. 그리고 질산성 질소의 초기농도 142.5 mg/L 에서 15 시간만에 100% 탈질을 나타내었다.
농축사과주스의 효율적 활용을 위하여 반응표면분석으로 사과식초 발효조건을 알콜발효 및 초산발효 2단계로 구분하여 최적화 및 모니터링하였다. 알콜발효에서 최대 알콜함량을 나타내는 조건은 초기당도 $18.56\;^{\circ}Brix$, 교반속도 61.99 rpm 및 발효시간 67.32 hr으로 나타났으며, 초산발효에서 총산이 최대치를 나타내는 조건은 교반속도 201.53 rpm, 발효시간 179.42 hr으로 나타났다. 예측된 알콜발효 및 초산발효 최적 조건으로 발효를 행한 결과 총산 7.8%의 사고식초를 생산할 수 있었다. 알콜발효 과정에서 malic acid 함량이 가장 높았으며, 시간이 경과됨에 따라 lactic acid가 증가하였다. 초산발효 과정에서는 acetic acid가 급격히 증가하였으며, malic acid 함량은 거의 변화가 없었다.
Poly(caprolactone diol)을 기초로하여 합성한 microgel을 이용하여 bovine serum albumine (BSA)를 담지한 생분해성 microsphere를 용매증발법으로 제조하였다. 교반속도, microgel의 농도, 폴리비닐알콜의 농도등이 microsphere의 입도분포에 주는 영향을 조사하였다. Microsphere의 크기는 교반속도가 증가함에 따라 감소하였으나, 염화메틸렌 내의 microgel의 농도가 증가함에 따라서는 거의 비례적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 100 unit/mL의 효소용액에서 microsphere의 생분해성에 관하여 조사한 결과, 3시간이 경과한 후에 microsphere의 표면에 작은 세공들이 나타나기 시작하였으며, 24시간 후에는 세공이 발달하고 크랙이 발생하기 시작하였다. 그리고 36시간 경과한 후에는 microsphere의 구형이 일그러짐을 관찰할 수 있었다.
전해 생성된 염소를 이용하여 구리를 침출하는 연구를 수행하였다. 염산농도 $1molL^{-1}$, 반응온도 $25^{\circ}C$, 교반속도 400rpm 조건에서 전류밀도 $10mA/cm^{2}$의 경우 반응온도에 상관없이 구리의 침출속도가 동일하였으나 $Cl_{2}$ 생성량이 충분한 $40mA/cm^{2}$의 경우 온도가 높을수록 구리의 침출속도가 증가하였다. 침출된 구리농도가 6g/L 부근에 도달하면 염소의 공급속도에 상관없이 구리의 침출이 둔화되었다. 이는 구리-염소 착화물의 형성과 관련된 것으로 생각된다.
초산, 질산, 인산이 함유된 폐혼산으로부터 인산을 분리하여 재활용하기 위한 방법으로 용매추출법을 이용하였다. 폐혼산에서 초산과 질산을 선택적으로 분리하고, 추출 잔류액에서 인산을 회수하고자 하였다. 주요 실험 변수로는 추출제 농도, 교반시간, 교반속도 등의 변화에 따른 초산, 질산, 인산의 추출거동을 조사하였다. 또한, McCabe-Thiele diagram으로부터 초산, 질산 성분의 추출 및 탈거에 필요한 이론적 단수를 조사하였다. 실험결과 인산염계 추출제를 사용할 경우 초산과 질산을 선택적으로 분리 추출이 가능하였으며, 추출제의 함량은 유기상의 50%가 적합하였다. 교반속도와 교반시간의 영향은 크게 없었으며, 상비(A/O)=1/3, 6단에서 초산과 질산을 완전히 추출 분리하여 인산을 추출잔류액에서 회수가 가능하였다.
Al 6061-T6를 사용하여 마찰교반 용접 시 회전 툴 숄더의 너비부의 넓이와 회전 속도, 이동속도의 변화에 따른 물성의 변화에 대하여 평가되었다. FSW 공정의 접합 변수에 따라 인장시험을 수행하기 위하여 KS B 0801 5호에 따라 시험편을 제작하여 마찰교반 용접을 시행하였다. 마찰교반 용접이 된 시험편의 기계적 특성을 평가하기 위해 Instron 인장시험기를 사용하여 1mm/min의 시험 속도로 인장시험을 시행했다. 평가결과, 인장강도는 회전 속도가 증가함에 증가 하였다. 툴 숄더의 이동 속도가 빠를수록 툴 유형에 관계없이 인장강도는 감소하였다. 툴 숄더 직경 12 mm (TSD12) 의 인장 강도 값은 일반적으로 8mm 보다 높게 나타났다. 이동 속도와 회전하는 속도가 한계 값을 초과하면 재료의 특성에 영향을 주지 않고 안정화 단계에 도달한다. 툴 숄더 직경 8mm (TSD8) 는 TSD12 유형의 공구와 비교하여 재료 특성이 감소하고 용접 영역에서 재료가 완전히 혼합되지 않는다. 인장 강도 값은 모든 회전 속도 1500 rpm에서 상대적으로 감소한다. 이동 속도가 낮을수록 같은 회전수에서 재료의 혼합될 수 있는 양이 많으므로 인장강도값이 높게 나타난다. 결과적으로 용접 영역에서 재료를 완전히 혼합하고 전이 온도에 도달하기 위해서는 임계값을 초과하는 회전 속도가 필요하다.
선박 구조재료 FRP 재료의 대체 재료로 빠른 선속과 선적량 증가는 물론 재활용이 용이한 Al 선박으로 전환되고 있다. 본 논문에서는 인장실험을 통해 레저선박에 사용되는 5456-H116 합금에 대한 최적의 마찰교반용접 조건에서 프루브 직경의 효과를 기술하였다. 마찰교반용접에서 이송속도, 회전속도를 변수로 5 mm의 프루브 직경을 사용하여, 이송속도가 61 mm/min의 조건에서 가장 우수한 결과를 나타냈다. 프루브 직경 6 mm, 회전속도 170-210 rpm, 이송속도 15 mm/min 에서는 낮은 회전속도로 인하여 불충분한 용접열이 발생하여 거친 표면과 기공이 형성 되었다. 회전속도 500-800 rpm인 경우, 용접부에 칩이 관찰되었으며, 기공은 생기지 않았고, 용접표면은 우수하였으나 1100-2500 rpm에서는 지나친 용접열의 발생으로 많은 칩이 발생하였다. 열에 의한 영향은 용접 배면에서 관찰되었다. 이송속도가 15 mm/min에서 회전속도의 증가하게 되면 마찰이 증가함에 따라 용접열이 발생한다. 기계적 특성은 용접 입열량이 증가할수록 재질의 연화가 가속화되어 저하하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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