저온 플라즈마를 이용한 메탄 직접 전환반응은 진공에서 메탄만을 원료로 마이크로웨이브나 라디오 주파수(R.F)등의 에너지를 가하여 플라즈마 상태로 반응시켜 에틸렌, 에탄, 아세틸렌 등의 C2 화합물을 생성하는 방법이다. 이러한 직접적인 메탄 전환의 장점은 산소를 가하지 않으므로 산소에 의한 부생성물이 없는 점과 저온 플라즈마를 이용하므로 저에너지 공정이라는 것을 들 수 있다. 본 연구에서는 마이크로웨이브와 라디오 주파수(R.F)를 이용하여 저온 플라즈마 반응으로 메탄 전환반응을 수행하였고 일반적인 플라즈마 반응에 사용되는 관형반응기 외에도 독자적인 시리즈 반응기를 설계하여 성능실험을 수행하였다. 또한 플라즈마와 촉매를 이용한 반응실험을 수행 촉매의 영향을 확인하였다. 저온 플라즈마를 이용한 메탄 전환 반응의 특성을 분석한 자료는 공정의 실용화를 위한 반응기 설계 및 반응속도를 분석하기 위한 기초자료로 기대된다.
본 연구에서는 마이크로웨이브 열탄소환원에 의한 제철 슬래그의 Fe 회수를 위한 기초연구로서, CaO-$SiO_2$-FeO계 슬래그의 열탄소환원 반응에 미치는 가스 분위기(질소 및 대기분위기) 및 탄소 첨가량의 영향을 살펴보았다. 실험결과, 질소 분위기에 비하여 대기 분위기에서 반응 시 최고 도달 온도 및 환원률이 증가하고, 대기 분위기에서는 탄소 당량 증가에 따라 최고 도달 온도 및 환원률이 증가하는 경향을 나타내었다. 대기 중 탄소 당량($C_{eq}$)이 5인 조건에서 최고 온도는 1800K에 도달하였으며 약 90%의 철회수율을 얻을 수 있었고, 탄소 당량이 5 이상 증가할 경우 최고 온도 및 환원율의 변화는 크지 않음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 알러지 반응 저감의 특성을 가지고 있는 오프리 밀가루를 이용하여 적절한 물리적 방법을 통해 제과적성을 개선시키고자 하였다. 오프리 밀가루는 높은 단백질 및 글루텐 함량을 가지고 있어 쿠키를 제조하였을 때 가공적성이 낮은 특징을 가지고 있다. 밀가루에 대한 마이크로웨이브 조사는 글루텐의 형성에 영향을 미친다는 보고에 따라, 본 연구에서는 오프리 밀가루에 마이크로웨이브 조사를 통해 제과 가공적성을 개선하고자 하였다. 그 결과, 마이크로웨이브조사는 오프리 밀가루의 단백질의 함량 및 글루텐 함량에는 영향을 미치지 않았지만 이를 이용하여 쿠키를 만들었을 때 퍼짐성과 균열정도가 개선되는 것을 확인 할 수 있었다. 이는 마이크로웨이브조사가 글루텐 형성에 영향을 미쳐 반죽점도를 감소시켜 쿠키의 가공적성이 개선되는 것을 확인 할 수 있었다. 하지만 과도한 열처리는 단백질의 변성을 유도하여 오히려 가공적성을 감소시켰고, 이에 따라 사용목적에 따른 적절한 처리조건을 규명하는 것이 필요하다. 따라서 이러한 연구결과를 통해 높은 단백질 및 글루텐함량을 가지고 있는 밀가루를 대상으로 적절한 마이크로웨이브와 같은 물리적 처리를 통해 가공적성을 개선하여 활용도를 높일 수 있을 것으로 예상된다.
BiBi Fathemeh, Mirjalili; Mohammad Ali, Zolfigol;Abdolhamid, Bamoniri
대한화학회지
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제45권6호
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pp.546-548
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2001
클로로술폰산을 실리카겔과 반응시키면 실리카겔 표면에 황산이 공유결합으로 고정된 실리카황산을 얻게 된다. 무용매 조건하에서 마이크로웨이브를 쪼여주면서 실리카 황산과 젖은 $SiO_2$를 함께 사용하게 되면 아세탈을 화합물로 변화시키는 효과적인 탈아세탈 시약으로 사용할 수 있다.
본 연구에서는 혼합 자일렌에서 에틸벤젠을 분리하기 위하여 제올라이트 분리막을 이용하였다. 마이크로웨이브 합성 온도에 변화를 주어 제조한 TS-1 제올라이트 결정을 알루미나 튜브에 성장시키기 위해 3-chloropropyltrimethoxysilane를 코팅 후 TS-1 nano seed를 안착시키고 마이크로웨이브 합성법을 이용한 2차 성장을 통해 3~4 ${\mu}m$의 두께를 가지는 얇은 TS-1 제올라이트 분리막을 제조하였다. 제조한 분리막을 이용하여 에틸벤젠/메타자일렌/파라자일렌이 혼합된 혼합 자일렌으로부터 에틸벤젠을 분리하였다. 마이크로웨이브 합성 온도가 증가할수록 제올라이트 결정의 크기가 비례하여 증가하였다. 또한 반응기의 온도가 $200^{\circ}C$에서 가장 높은 투과 플럭스와 선택도를 가졌다. 가장 좋은 에틸벤젠 분리 성능을 보인 분리막은 마이크로웨이브 합성 온도가 $170^{\circ}C$인 분리막이고 선택도 값은 2.64였다(에틸벤젠 투과 플럭스 : 1703.0 mol/$m^2{\cdot}s{\cdot}Pa$).
천연가스의 주성분인 메탄의 마이크로웨이브 플라즈마 촉매반응에 의한 C2+ 탄화수소로의 전환반응을 고찰하였다. 플라즈마 출력의 증가(40~120 watt)와 유량이 감소(40~5mL/min)함에 따라서 메탄의 C2+ 생성물로의 전환율을 29.2%에서 42.2%로 향상되었으며, 촉매를 플라즈마와 함계 사용하여 에틸렌과 아세틸렌의 선택도를 향상시키는 동시에 높은 전환율을 유지할 수 있다. 실험에 사용한 여러 촉매중에는 Fe계의 촉매가 가장 높은 에틸렌의 선택도(30%)를 나타내었다. 실제 천연가스의 전환실험에서는 C2+ 생성물의 수율이 33.3%에서 46%의 범위를 보였다. 순수한 메탄이 원료였을 때 보다 높은 C2+ 수율이 얻어진 것은 천연가스가 메탄 보다 반응성이 높은 성분인 에탄과 프로판등을 함유하고 있기 때문으로 생각된다.
반응표면분석법을 이용하여 생강의 추출조건에 따른 기능성을 모니터링하였다. 중심합성계획법에 따라 마이크로웨이브 에너지($30{\sim}150\;watt$), 에탄올 농도($0{\sim}100%$), 추출시간($1{\sim}9$분)을 달리하였을 때 회귀식 $R^{2}$는 추출수율, 전자공여작용, tyrosinase 저해효과 및 polyphenol 함량이 각각 0.9152, 0.9239, 0.9696과 0.9057로 분석되었다. 조건별 추출물의 수율, 전자공여능, tyrosinase 저해효과, polyphenol에 대한 4차원 반응표면을 superimposing하여 얻은 최적 추출조건 범위는 마이크로웨이브 에너지 $0{\sim}80\;watt$, 에탄올 농도 $0{\sim}40%$, 추출시간 $3{\sim}7$분으로 나타났다. 최적 추출조건 범위 내의 임의의 조건인 마이크로웨이브 에너지 50 watt, 에탄올 농도 20%, 추출시간 5분을 각각의 회귀식에 대입하여 얻은 예측값은 추출물의 수율 22.92%, 전자공여능 35.76%, tyrosinase 저해효과 56.52%, polyphenol 함량은 37.68%로 나타났다.
능이버섯의 수율과 항산화 활성을 측정하여 효율적 추출조건을 예측하기 위해 마이크로웨이브 에너지, 에탄올 농도, 추출시간의 요인 변수를 중심합성법에 따라 설정하여 반응 표면분석을 통해 최적화 조건을 설정하였다. 능이버섯 추출물의 수율, 전자공여작용, 총 폴리페놀 함량, SOD 유사 활성에 대한 반응표면의 회귀식 $R^2$값이 각각 0.97, 0.90, 0.80 및 0.87로, 수율, 전자공여작용 및 SOD 유사 활성이 각각 P<0.001, P<0.05 및 P<0.05 수준에서 유의성이 인정되었다. 능이버섯은 요인 변수에 따라 수율은 마이크로웨이브 에너지의 영향을 가장 많이 받았고, 에탄올 농도에 따른 영향도 있었다. 그 외 종속변수인 전자공여능과 SOD 유사 활성은 에탄올 농도에 따른 영향을 받는 것으로 나타났다. 추출물의 각 특성을 모두 만족시키는 최적의 추출조건의 범위는 superimposing 하여 마이크로웨이브 에너지 78~88 W, 에탄올 농도 39~57%, 추출시간 3.5~9분으로 예측되었다.
노랑느타리버섯의 항산화 활성을 측정하여 효율적 추출조건을 예측하기 위해 마이크로웨이브 에너지, 에탄올 농도, 추출시간의 요인변수를 중심합성법에 따라 설정하여 반응 표면분석을 통해 최적화 조건을 설정하였다. 노랑느타리버섯 추출물의 수율, 전자공여작용, SOD 유사 활성, 총 폴리페놀 함량에 대한 반응표면의 회귀식 $R^2$ 값이 각각 0.91, 0.87, 0.86 및 0.87로 분석되었고, 수율은 P<0.01, 항산화 활성이 P<0.05에서 유의적 수준을 나타냈다. 노랑느타리버섯은 요인변수에 따라 수율, 전자공여작용, 총 폴리페놀 함량의 경우 마이크로웨이브 에너지의 영향을 가장 많이 받았고, SOD 유사 활성의 경우 에탄올 농도에 따른 유의적 차이를 보였다. 추출물의 각 특성을 모두 만족시키는 최적의 추출조건의 범위는 superimposing 하여 마이크로웨이브 에너지 71.48~92.84 watts, 에탄올 농도 55.01~71.66%, 추출시간 3~9분으로 예측되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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