• Journal of Environmental Health Sciences
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• v.42 no.1
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• pp.27-33
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• 2016

Objectives: Alumina nanoparticles ($Al_2O_3$, Al-NPs) are used for various purposes, including as coating agents and paint additives. Their potential toxicity has raised concern for human health. This study focuses on exploring the toxic effects on the brain and kidneys caused by Al-NPs exposure in rats. Methods: The animals were orally administered Al-NPs at 10, 50 and 100 mg/kg body weight for 28 days following OECD TG 407. To determine the targeted toxicity of Al-NPs, histopathological examination and gene expression analysis were conducted on the rats. Results: The Al-NPs treatment induced kidney tubular dilatation. In the rat cerebrums, the expression levels of 126 genes experienced two-fold or greater increases in response to Al-NPs, including other genes encoding proteins involved in cell differentiation, transcription and signal transduction. In the rat kidneys, the expression levels of 152 genes also showed two-fold or greater increases in response to Al-NPs, including other genes encoding proteins involved in apoptosis, transcription and signal transduction. Conclusion: These results suggest that exposure to Al-NPs influences cellular signal pathways of kidney and cerebrum, and it can be a toxic indicators of nanometrials.

• Membrane Journal
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• v.30 no.5
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• pp.293-306
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• 2020

Increasing harmful effects of climate change, such as its effect on water scarcity, has led to a focus on developing effective water purification methods to obtain pure water. Additionally, rising levels of water pollution is increasing levels of environmental degradation, calling for sources of water treatment to remove contaminants. To purify water, osmotic processes across a semipermeable membrane can take place, and recent studies are showing that incorporating nanoparticles, including carbon quantum dots (CQDs), graphene carbon dots (GQDs), and graphene oxide quantum dots (GOQDs) are making thin film composite (TFC) membranes more effective by increasing water flux while maintaining similar levels of salt rejection, increasing the hydrophilicity of the membrane surface, showing bactericidal properties, exhibiting antifouling properties to prevent accumulation of bacteria or other microorganisms from reducing the effectiveness of the membrane, and more. In the review, the synthesis process, applications, functionality, properties, and the role of several types of quantum dots are discussed in the composite membrane for water purification.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.12
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• pp.555-562
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• 2019

This study was undertaken to develop a stable self-microemulsifying drug delivery system (SMEDDS) for trans-cinnamaldehyde, a known antibacterial and antifungal agent. A simultaneous analytical method was established for quantification of trans-cinnamaldehyde and its degradant, cinnamic acid. Various surfactants were applied to assess their effect on the aqueous solubility of trans-cinnamaldehyde, and pseudo-ternary phase diagrams were plotted. Of the various formulations tested, the liquid SMEDDS composed of trans-cinnamaldehyde (oil), Cremophor EL (surfactant) and Transcutol P (cosurfactant) at a volume ratio of 10/70/20, produced the smallest emulsion droplet size (around 23 nm). The stability test determined the superior stability of the trans-cinnamaldehyde SMEDDS with constant trans-cinnamaldehyde content and z-average diameter of emulsion, under accelerated and heat stressed condition. Thus, we believe that this novel trans-cinnamaldehyde SMEDDS formulation has the potential to be applied for the development of trans-cinnamaldehyde medicines in the pharmaceutical industry.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.109-109
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• 2017

알지네이트 하이드로 젤은 해조류에서 추출되는 천연 고분자인 알지네이트가 칼슘 또는 마그네슘 양이온과 이온가교(Ioninc cross linking)를 형성할 때 알지네이트의 고분자 구조가 칼슘, 마그네슘 양이온을 감싸면서 형성되는 고분자이다. 알지네이트 하이드로 젤은 높은 생체적합성(Biocompatibility)으로 인해 세포 재생을 위한 조직공학 및 재생의학, 약물전달 등의 제약 관련 분야에 광범위하게 적용될 수 있는 물질로 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 마이크로 플루이딕 칩을 이용하여 알지네이트 튜브를 제조하였다. 먼저 유동 포커싱 방식(flow focussing)을 유도할 수 있는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 마이크로 플루이딕 칩을 제조하였다. 마이크로 플루이딕 칩은 CNC(Computer Numeric Control) milling machine을 이용한 template를 만들고 NOA mold를 이용하여 최종 PDMS 칩을 제작하였다. 튜브를 만들기 위한 마이크로 채널은 내부 채널 ($200{\times}200um$), 중간 채널 ($200{\times}200um$) 및 외부 채널 ($200{\times}200um$)로 구성되며 내부, 중간, 외부의 유체가 합류하는 수집채널은 폭 500 um, 깊이 200 um로 구성되었다. 운반체로는 5%의 acetic acid를 함유한 mineral oil를 이용하였으며 내부의 core flow는 $H_2O$로 하였다. 중간 유체인 2% 알지네이트 프리폴리머는 칼슘 이온의 존재 하에서 젤화 과정이 매우 빠르기 때문에 마이크로 채널 내부에서의 반응을 제어하고 막힘을 방지하기 위해 수용성 복합 칼슘-에틸렌 디아민 테트라 아세트산 (EDTA)을 사용하였다. 본 마이크로 플루이딕 칩에 각각의 유체를 이동시켰을 때, 운반체인 oil phase의 수소이온은 중간 유체인 알지네이트 프리폴리머와의 계면을 통해 확산되어 Ca-EDTA 복합체로부터 칼슘 양이온의 방출을 유발하게 된다. 방출된 칼슘 양이온은 알지네이트 고분자와의 이온 가교를 통해 알지네이트 하이드로 젤을 형성하여, 각 유체의 flow에 따라 알지네이트 튜브를 쉽고 빠르게 제조 가능하였다. 본 연구에서 제조된 알지네이트 튜브는 인체 내 장기간 약물 전달을 위한 나노섬유로 활용하거나 인공혈관을 구성하는 extracellular matrix로 활용될 잠재력을 가지고 있어 추후 활발한 연구개발이 진행될 예정이다.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.29 no.1
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• pp.77-88
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• 2015

Soil column experiments were evaluated effects of silver nanoparticles (i.e., 0, 2.5, 5, and 10 mg/L) on the microbial viability which is strongly associated with the degradation of organic matter, pharmaceutically active compounds(PhACs) and biological oxidation of nitrogenous compounds during river bank filtration. The addition of silver nanoparticles resulted in almost no change in the aqueous matrix. However, the intact cell concentration decreased with addition of silver nanoparticles from 2.5 to 10 mg/L, which accounted for 76% to 82% reduction compared to that of control (silver nanoparticles free surface water). The decrease in adenosine triphosphate was more pronounced; thus, the number and active cells in aqueous phase were concurrently decreased with added silver nanoparticles. Based on the florescence excitation-emission matrix and liquid chromatograph - organic carbon detection analyses, it shows that the removal of protein-like substances was relatively higher than that of humic-like substances, and polysaccharide was substantially reduced. But the extent of those substances removed during soil passage was decreased with the increasing concentration of silver nanoparticles. The attenuation of ionic PhACs ranged from 55% to 80%, depending on the concentration of silver nanoparticles. The attenuation of neutral PhACs ranged between 72% and 77%, which was relatively lower than that observed for the ionic PhACs. The microbial viability was affected by silver nanoparticles, which also resulted in inhibition of nitrifiers.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.40-40
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• 2011

반도체 소자의 미세화와 더불어 세정공정의 중요성이 차지하는 비중이 점점 커지고, 이에 따라 세정 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 기존 세정 기술은 화학약품 위주의 습식 세정 방식으로 패턴 손상 및 대구경화에 따른 어려움이 있다. 따라서 건식세정 방식이 활발하게 도입되고 있으며 대표적인 것이 에어로졸 세정이다. 에어로졸 세정은 기체상의 작동기체를 이용하여 에어로졸을 형성하고 표면 오염물질과 직접 물리적 충돌을 함으로써 세정한다. 하지만 이 또한 생성되는 에어로졸 내 발생 입자로 인해 패턴 손상이 발생하며 이러한 문제점을 극복하기 위하여 대두되는 것이 가스클러스터 세정이다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기까지 성장하게 된다. 에어로졸 세정과 다르게 클러스터가 성장할 환경과 시간을 형성하지 않음으로써 작은 클러스터를 형성하게 되며 이로 인해 패턴 손상 없이 오염입자를 제거하게 된다. 이러한 가스 클러스터 세정을 최적화하기 위해서는 설계 단계부터 노즐 내부 유동의 수치해석에 기반한 입자 크기 분포를 계산하여 반영하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 상용 수치해석 프로그램을 이용하여 세정 환경을 조성하는 조건에서의 노즐 내부 유동을 해석하고, 이를 통해 얻어진 수치를 이용하여 aerosol general dynamic equation (GDE)를 계산하여 발생하는 클러스터의 크기 분포를 예측하였다. GDE 계산 시 입자의 크기 분포를 나타내기 위해서는 여러 가지 방법이 존재하나 본 연구에서는 각 입자 크기 노드별 개수 농도를 계산하였다. 노즐 출구에서의 가스 클러스터 크기를 예측하기 위하여 먼저, 노즐 내부 유속 및 온도 분포 변화를 해석하였다. 이를 통하여 온도가 급격하게 낮아져 생성된 클러스터의 효과적 가속 및 에너지 전달이 가능함을 확인할수 있었다. 이에 기반하여 GDE를 이용한 입자 크기를 예측한 결과 수 나노 크기의 초기 클러스터가 형성되어 온도가 낮아짐에 따라 성장하는 것을 확인할 수 있었으며, 최빈값의 분포가 실험적 측정값과 일치하는 경향을 가지는 것을 볼 수 있었다. 이는 향후 확장된 영역에서의 유동 해석과 증발 등 세부 요소를 고려한 계산을 통해 가스 클러스터 세정 공정의 최적화된 설계에 도움이 될 것이다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.27 no.6
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• pp.555-564
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• 2016

In recent years, methanol has attracted much attention since it can be cleanly manufactured by the combined use of atmospheric $CO_2$ recycling and water splitting via renewable energy. For the concept of "methanol economy", an active methanol synthesis catalyst should be prepared in a sophisticated manner rather than by empirical optimization approach. Even though Cu/ZnO-based catalysts prepared by coprecipitation are well known and have been extensively investigated even for a century, fundamental understanding on the precipitation chemistry and catalyst nanostructure has recently been achieved due to complexity of the necessary preparation steps such as precipitation, ageing, filtering, washing, drying, calcination and reduction. Herein we review the recent reports regarding the effects of various synthesis variables in each step on the physicochemical properties of materials in precursor, calcined and reduced states. The relationship between these characteristics and the catalytic performance will also be discussed because many variables in each step strongly influence the final catalytic activity, called "chemical memory". All discussion focuses on how to prepare a highly active Cu/ZnO-based catalyst for methanol synthesis. Furthermore, the preparation strategy we deliver here would be utilized for designing other coprecipitation-derived supported metal or metal oxide catalysts.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.10 no.11
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• pp.3269-3273
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• 2009

In this study, recycling methods of nano $TiO_2$-coated silica-bead were conducted in order to solve a deactivation problem of bead that had been invented for decomposition of pollutants in aqueous solution. Surface cleansing was selected as the recycling method for used beads. The surface cleansing was done with four different solutions such as distilled water, surfactant, acetone, and ethyl alcohol(ethanol). The recycling process consists of cleansing and calcination. After cleaning the used (deactivated) beads, calcination was done at $100^{\circ}C$, $200^{\circ}C$ and $300^{\circ}C$ for 30 minutes, respectively. This process was repeated three times. The activity of the recycled bead was measured by photo-degradation of methylene blue. The result shows that acetone cleansing and calcination at $100^{\circ}C$ for 30 minutes was the most efficient recycling method.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.50 no.1
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• pp.46-54
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• 2017

Marcel Pourbaix에 의해 만들어진 Eh-pH 도표는 화학적으로 안정한 상을 pH와 전위 (Potential or Eh)의 관점으로 도시한 것으로서 수용액 내에서 일어나는 화학반응을 부식-방식의 관점에서 이해하데 유용하게 사용되어 왔다. pH (potential of hydrogen)는 수소이온의 농도의 함수이며, Eh는 표준수소전극 (SHE, standard hydrogen electrode) 에 대한 전위를 나타낸다. 수용액에서의 도금 반응은 부식반응의 역반응이라 할 수 있으므로 도금반응도 이 도표를 이용하면 반응에 대한 열역학적 예측이 가능하다. 국내외 전기화학 및 표면공학 관련 교재들을 보면 Eh-pH 도표로 대표되는 열역학이나 분극곡선으로 대표되는 속도론에 대한 설명은 주로 부식의 관점에서 설명이 되어있어 도금을 공부하는 학생들에게는 직접적인 이해가 쉽지 않은 것이 사실이다. 저자는 출연연구소에 근무하면서 새로 들어오는 학연생(대학원생)들의 Eh-pH 도표에 대한 이해도를 알아보면 이 도표를 이해하고 이용할 줄 아는 학생이 거의 없다는 점을 안타깝게 여겨왔다. 최근에는 단순한 금속 도금이 아니라 나노 분말 합성, 반도체 물질 합성 등 여러 가지 공정기술과 응용기술이 수용액에서의 산화-환원 반응을 이용하고 있기 때문에 Eh-pH 도표의 중요성은 더해가고 있음을 느끼고 있었다. 그러던 중, 일본의 표면 처리 학술지인 표면기술(表面技術) (2013년, 64권 2호)에 'Eh-pH 도표의 표면기술에의 응용'이라는 제하의 소특집이 발간되었다. 이 소특집은 6편의 논문으로 되어 있었다. 저자는 이 소특집을 읽는 순간 이 논문들을 번역하여 표면공학회지에 소개를 하면 도금이나 전기화학을 공부하는 학생들에게 큰 도움이 될 것이라는 생각을 하였다. 본 기술해설 논문은 저자가 이 소특집에 게재된 논문을 번역하고 일부 내용은 저자의 의견으로 가감하여 표면공학회 학생 회원 및 기업의 연구원들에게 소개하기 위하여 저역을 한 것이다. 이 논문은 매 호 한편씩 소개할 예정이며, 원문을 읽고 싶다면 표면기술(表面技術)을 참조하길 바란다.

• KSBB Journal
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• v.20 no.3
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• pp.183-191
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• 2005

Ionic liquids, composed of organic cations and either organic or inorganic anions remain liquid over a wide range of temperature. ionic liquids are a new group of solvents or extractants of great interest as a potential 'green solvent'. Ionic liquids are gaining wide recognition as novel solvents in many research fields, such as chemistry, chemical engineering, electrochemitry, etc. However, not much researches have been done related to biotechnology using ionic liquids, while a lot of researches have been performed in chemistry. The merits of ionic liquids in bioseparation technology are originated from some unique properties of ionic liquids, such as negligible vapor pressure, good thermal stability, controllable viscosity and miscibility with water and organic solvents. An appropriate selection of ionic liquid for bioprocesses requires basic knowledge on physicochemical properties of ionic liquids. This review gives a brief overview on the application of ionic liquids in biotechnology, including bioconversion and bioseparation.