본 연구에서는 과채류의 냉동냉장시 내부압력에 따른 조직파괴를 방지하기 위한 기초연구로 동결 방법에 따른 내부압력 변화에 대하여 조사하였다. 과채류의 동결에 의한 중량감소율은 침지식 동결방식에서 0.44∼l.38% 수준으로 가장 적게 나타났으며, 동결방식에 따른 중량감소율 차이는 수박에서 가장 심하여 수분함량에 클수록 동결속도에 따른 효과가 비교적 크다는 것을 알 수 있었다. 동결속도에 따른 내부압력은 배, 사과 및 메론에 있어 침지식 방법에 의한 동결시 체적팽창 및 수축에 따른 내부압력 차가 가장 적게 나타났으며, 송풍식 동결에서 가장 크게 나타나 동결속도가 빠를수록 내압의 크기는 적다는 것을 알 수 있었으나 딸기 및 수박의 경우는 오히려 침지식에서 내압이 가장 크게 나타났다. 균온 처리하지 않은 동결에 있어 과일의 내부압력 변화는 약 2 psig 수준인 반면에 균온 처리한 수박의 내부압력 변화는 균온처리하지 않은 수박의 내부압력 변화 경향과 유사하지만 일정한 수준의 내압을 발생시킴으로써 내부압력의 크기도 약 1.3 psig 수준으로 상당히 적게 나타났다. 또한, 해동시에 있어서도 균온처리한 시료의 내부압력 크기가 균온처리하지 않은 내부압력 크기보다 상대적으로 적게 나타났다. 균온처리 동결시, 다단계 처리보다는 3∼4회 수준의 일정한 균온 처리가 내부압력의 증감 폭을 줄일 수 있었다.
This study was progressed on the freezing behavior of waste water in relation to freeze concentration method useful to waste water treatment system of small and middle size and which can re-use purified water. The object of this experiment is comparing a pollutant contain of the frozen layer and of an aqueous solution by cooling wall temperature, a flow field effect and a initial thickness of frozen layer.
각종 어육의 동결 및 가열과정 중의 이화학적 품질변화의 규명하고 저온저장 및 가열조건의 확립과 장치의 설계를 위하여 필요로하는 열물성과 변성온도를 DSC를 이용 측정함으로서 다음의 결과를 얻었다. 1. 어육의 발열반응개시온도는 냉각속도가 증가할수록 강하하였으며, 활성화에너지, 엔탈피 및 엔트로피는 냉각속도의 증가와는 상반되는 경향을 보였다. 동결잠열은 냉각속도에 관계없이 거의 -정한 값을 나타내었다. 2. 어육의 동결과정 중의 자유에너지의 변화는 냉각속도와 조성성분의 영향보다는 온도에 의한 영향이 큰 것으로 나타났다. 3. 어육속의 지질 및 단백질의 변성온도는 가열속도와 상관관계를 나타내었으며, 지질의 함양이 많을수록 변성온도가 낮게 나타났다. 변성엔탈피는 각각 0.04-0.13, 0.07-0.17cal/g 값을 얻었다.
동결농축폐수처리의 기술은 열역학적 효율이 높고 에너지 소비량이 작아 중소규모로 적합하며, 용수 재활용과 융해열의 냉열 재이용이 가능한 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 폐수 처리효율이 높은 동결농축폐수처리장치의 개발을 위해 수직원관 형태의 제빙관을 대상으로 염화나트륨수용액을 이용한 기초 실험을 통해 냉각면 온도, 기포 분사 방법에 따른 분리 성능을 확인 후 대표적 중금속인 Pb, Cr 수용액을 대상으로 냉각면 온도, 기포 직접 분사, 과냉각을 방지하기 위한 용질을 포함하지 않은 초기 빙층 두께의 영향에 따른 중금속 분리 성능을 실험 통해 확인하였다. 실험결과 두 수용액에서 모두 냉각면의 온도가 낮을수록 동결층의 성장속도가 빨라지고 용질의 분리효율이 저하되었다. 기포를 분사하는 방법 중에는 환모양의 노즐을 통해 동결계면에 직접 분사하는 방법이 원통벽면을 통해 간접 분사하는 것 보다 분리효율이 높게 나타났으며, 초기 빙층의 두께에 따른 실험에서는 1mm 보다는 5mm의 두께에서 분리효율이 더 우수한 것으로 나타났다.
고수압 조건의 해저터널 공사에 기존의 그라우팅 공법은 제한을 받게 되어 굴착작업이 어려울 수 있으나, 인공동결공법을 적용할 경우 신속한 차수 및 지반보강 효과를 얻을 수 있다. 인공동결공법을 적용할 경우, 동결 조건에 따라 동결토의 거동이 크게 변화하므로 기존의 연구 사례를 바탕으로 해저지반 등 특수한 조건에서 동결토의 역학적 거동을 예측하는 것에는 한계가 있다. 또한, 인공동결공법의 설계를 위해서는 동결체 형성에 필요한 소요시간 및 동결범위를 산정해야 하며, 해저지반의 경우 간극수 내 염분의 영향을 반영해야 한다. 본 논문에서는 동결토의 열적 특성을 파악하기 위해 인조규사 시료에 대한 실내 열전도도 측정시험과 동결챔버시험을 수행하였다. 동결토와 비동결 포화토 간극수의 염도를 조절하여 동결 과정과 염분에 따른 유효 열전도도를 비정상 열선법을 적용하여 측정하였다. 인조규사 간극수의 염도에 의한 동결특성 변화를 파악하기 위해 동결챔버를 설계 및 제작하였고 이를 통하여 동결 조건을 변화시키며 동결챔버시험을 수행하였다. 동결 조건에 따른 시료내 온도 변화를 분석하고 이를 통해 동결 조건이 사질토의 열전달 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 비동결 포화토의 경우는 간극수가 담수(염도 0%)인 조건과 염수(염도 3.5%)인 조건 모두 유효 열전도도가 유사하게 평가되었으나, 동결토의 경우는 간극수가 염수인 조건이 보다 큰 유효 열전도도를 보였다. 이는 동결챔버시험에서 간극수가 염수인 조건이 담수인 조건보다 동결속도가 더 빠른 결과와 일치한다.
본 연구에서는 초음파 속도 측정 실험을 이용하여 동결 융해 작용을 받는 시멘트 모르타르의 동탄성 계수 및 공극 구조 변화를 평가하기 위한 연구를 수행하였다. 초음파 속도는 동결융해 시험 중 매 30cycle마다 시편을 꺼낸 후 측정하였으며, MIP를 이용한 porosity 분석도 수행하였다. 초음파 속도 측정 결과를 이용하여 동탄성계수를 계산한 결과 300cycle 이후 약 13%가 감소하는 것으로 나타났다. porosity는 초기에 대비해서 약 30%가량 증가하였으며, 초음파 속도 측정으로부터 계산된 porosity는 MIP를 통해 측정한 porosity와 약 5~30% 차이를 보였지만 유사한 증가 경향을 보이는 것으로 확인되었다. 이를 통해 초음파 속도 측정 결과를 이용하여 시멘트 모르타르의 porosity 변화를 예측하는 것은 타당한 방법으로 볼 수 있으며, 이를 이용하여 확산계수 등 내구성 평가 지수를 예측할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
본 실험은 실험견의 정액 동결 시 희석 액에 첨가되는 Glycerol 농도, 동결속도, 동결보존액 첨가후 평형시간, 융해온도와 시간에 따라 정자의 생존성과 운동성을 조사하여 최적의 동결조건을 확립하기 위해 실시하였다. 1. 각기 다른 Glycerol 농도를 함유한 동결보존액에서 동결보존 후 융해하였을 때 4%의 Gly-cerol 농도에서 각각 68.8$\pm$7.4%, 73.2$\pm$8.3%로서 다른 군보다 유의하게 높은 생존율과 운동성 나타냈다(P<0.05). 2. 희석 액 I 을 첨가한 정액을 상온에서 4$^{\circ}C$까지 각각 30, 60, 120분간 속도로 하강 시켜 동결보존 후 융해하였을 때 60분간의 속도로 하강시킨 군에서 생존성은 70.6$\pm$6.8%, 운동성은 72.8$\pm$8.4%로서 다른 군보다 유의하게 높은 생존율과 운동성을 나타냈다(P<0.05). 3. 희석 액 I 을 상온에서 4$^{\circ}C$까지 60분의 속도로 하강시킨 후 희석 액 II를 첨가하여 각각 30, 60, 120분 동안 평형을 유지시킨 후 동결보존 하였을 때 60분 동안 평형을 유지시킨 군에서 생존성은 71.4$\pm$7.3%, 운동성은 74.6$\pm$7.5%로서 다른 군보다 유의하게 높은 생존율 및 운동성을 나타냈다(P<0.05). 4. 정액을 동결함에 있어 액체질소의 표면에서 각각 3, 5, 7, 9cm의 높이에서 정치시킨 후 동결을 실시하였을 때 액체질소의 표면 5cm의 높이에서 동결을 실시한 군에서 융해 후 생존성과 운동성은 각각 77.0$\pm$7.0%, 80.2$\pm$6.3% 로서 다른 군보다 유의하게 높은 생존율과 운동성을 나타냈다(P <0.05). 5. 일정기간 보존된 동결정액을 융해 시 융해온도에 따른 정자의 생존성과 운동성은 37$^{\circ}C$의 온도에서 120초 동안의 기간에 녹였을 때 각각 77.0$\pm$7.0%, 80.2$\pm$6.3%로서 다른 군보다 유의하게 높은 생존율을 나타냈다(P<0.05).
은하콩과 태광콩의 수화속도 및 콩나물 생육 특성에 대한 동결처리의 효과를 수화반응에 대한 속도론적 연구와 콩나물의 재배실험을 통하여 조사하였다. 수화시간에 대한 동결처리의 영향은 침지온도에 따라 달랐는데, $60^{\circ}C$ 이하의 침지온도에서는 수화시간이 15-50% 정도 감소하였으며, $60^{\circ}C$ 이상의 침지온도에서는 수화시간이 감소하지 않았다. 동결 처리한 은하콩과 태광콩의 수화반응에 대한 활성화 에너지는 각각 39.79 및 39.25 kJ/mol로서 동결처리를 하지 않은 콩에 비해 약 20%정도 감소하였다. 은하콩과 태광콩은 동결처리에 의해 콩나물의 발아율, 길이 및 무게는 증가하였으며, 콩나물의 수율은 약간 감소하였고, 굵기는 콩의 품종에 따라 달랐다.
정액 동결 방법들은 지속적으로 향상되어 왔지만 융해 속도에 대한 연구는 여전히 정립되어 있지 않다. 따라서, 본 연구의 목적은 동결 후 융해 속도가 정액의 기능에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 비글견으로부터 채취된 정액은 동결 보존 후 다른 융해 속도 ($37^{\circ}C$/1분 or $70^{\circ}C$/15초)에서 융해 되었다. 융해 후, 운동성, 생존성, 정상 형태율, 형질막 온전성, phosphatidylserine (PS) translocation, 세포내 $H_2O_2$ 수준을 평가하였다. $70^{\circ}C$에서 융해된 정자는 $37^{\circ}C$에서 융해된 정자에 비해 향상된 정자 운동성, 생존성, 정상 형태율, 세포막 온전성, non-PS translocation을 보였으나(P < 0.05), $70^{\circ}C$와 $37^{\circ}C$에서 융해된 실험군간 세포내 $H_2O_2$ 수준에서 유의적인 차이는 나타나지 않았다(P > 0.05). 결론으로, $70^{\circ}C$에서의 융해는 개 정자 동결 후 정자 기능을 증진시켰으며, 적절한 융해 온도는 동결 정자의 기능을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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