• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.4
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• pp.421-428
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• 2019

This paper describes a methode to extract yellow pigment from curcuma and turmeric containing natural color curcumin whose target color indexes of L, a, and b were 87.0 7.43, and 88.2, respectively. The pH range and extraction temperature used for the reaction surface analysis method were from pH 3 to pH 7 and between 40 and $70^{\circ}C$, respectively for both natural products. A central synthesis planning model combined with the method was used to obtain optimal extraction conditions to produce the color close to target. Results and regression equations show that the color space and difference of curcuma and turmeric have the greatest influence on the value. In the case of curcuma, the optimum conditions to satisfy all of the response theoretical values of color coordinates of L (74.67), a (5.69), and b (70.08) were at the pH and temperature of 3.43 and $54.8^{\circ}C$, respectively. The experimentally obtained L, a, and b, values under optimal conditions were 72.92, 5.32, and 72.17, respectively. For the case of turmeric, theoretical numerical color coordinates of L, a, and b, under the pH of 5.22 and temperature of $50.4^{\circ}C$ were 82.02, 7.43, and 72.86 respectively. Whereas, the experiment results were L (81.85), a (5.39), and b (71.58). Both cases showed an error range within 1%. Therefore, it is possible to obtain a low error rate when applying the central synthesis planning model to the reaction surface analysis method as an optimization process of the dye extraction of natural raw materials.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.14 no.1
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• pp.12-20
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• 2001

충북 영동군 동창광산에서 산출되는 일라이트(illite)광선의 표면화학특성을 전위차 적정 실험과 FITEQL3.2 프로그램을 이용하여 연구하였다. 정량 Xtjs 회절 분석에 의한 일라이트 광석의 광물조석은 석영 46.6% 일라이트 41.6% 카올리나이트(kaolinite) 11.8%이며 $N_2$BET 방법에 의하여 구한 비표면적은 $6.52 m^2$g이다. 전위차 적정 실험결과를 그란(Gran)법을 적용하여 구한 일라이트광석의 영전하점($pH_{pznpc}$ )은 pH 3.9 총표면 자리 밀도는 21.24 sites/$nm^2$이다. 표면 복합체 모델중 일정 용량 모델을 적용해 일라이트 광석의 표변 특성에 알맞는 모델을 찾아보았다. 일라이트 광석의 표면을 사면체 자리와 팔면체 자리로 나누어 설정한 2sites$-3pK_{ a}$s 모델은 변수값이 수렴되지않았으므로 부적절하다고 판단된다. 일라이트 광석의 표면을 하나의 균질한 흡착표면으로 가정해서 설정한 1 site -1 $K_{a}$ 와 1 site -2 $pK_{a}$ s 모델 사이에는 뚜렷한 차이는 없지만, 1 site -1 $pK_{a}$ 모델의 WSOS/DF 값이 17, 1 site - 2 $pK_a{s}$ 모델은 26으로서 앞 모델이 보다 적절하다. 이 결과는 일라이트 광석 표면에서 수소의 해리와 첨가 반응 중 첨가 반응을 무시하여도 표면반응을 설명하는 데 큰 무리가 없음을 시사한다. 가장 적절하다고 판단되는 1 site -1 $pK_{a}$ 모델의 $pK_{a}$ 값은 4.17, specific capacitance는 $6F/m^2$ 표면 자리 농도는 $1.15\Times10^{-3}$ mol/L 이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.133-133
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• 2000

알루미늄 산화막은 알루미늄 전해 커패시터의 유전재료로 많이 사용되고 잇다. 기존의 생산 공정은 양극 산화법에 의한 산화막 형성으로 대부분이 이러한 습식 공정으로 생산되고 있다. 이 양극 산화법 방식은 장점도 있으나 폐기물이 많이 발생되는 단점이 있다. 본 연구에서는 폐기물의 발생을 획기적으로 줄일 수 있고 산화막 형성 효율을 높일 수 잇는 방식으로 activated reactive evaporation(ARE)을 도입하였다. 이 방식은 electron-beam에 의해 알루미늄을 증착시킬 때 plasma를 챔버 내에 발생시켜 활성 반응으로 알루미늄 원자가 산소와 반응하여 기판위에 Al2O3가 증착되는 것이다. 이 방식은 기계적 작동이 단순하고 증착이 되는 여러 변수들의 독립적 조절이 가능하므로 증착을 제어하기 쉽기 때문에 바로 산업 현장에서 적용될 수 있을 것으로 전망되어 본 연구에 도입하게 되었다. 기판은 유전용량을 증가시키기 위하여 알루미늄 원박을 에칭하였다. 이것은 기판으로 쓰일 알루미늄의 표면의 표면적을 증가시키기 위한 것으로, 알루미늄 전극의 표면적을 확대시키면 유전용량이 증가된다. 99.4%의 50$\mu\textrm{m}$와 60$\mu\textrm{m}$ 두께의 알루미늄 원박을 Ar 이온빔에 의해 1keV의 에너지로 20mA로 에칭을 하였다. 에칭 조건별로 에칭상태를 조사하였다. 에칭 후 표면 상태는 AFM으로 관찰하였다. 화성 실험은 진공 챔버 내의 진공을 약 10-7 torr까지 내린 후, 5$\times$10-5 torr까지 O2와 Ar을 주입시킨 다음 filament에서 열전자를 방출시키고 1.2 kV의 electrode에 의해 가속시켜 이들 기체들의 플라즈마를 발생시켰다. e-beam에서 증발된 알루미늄과 활성 반응을 이루어 기판에 Al2O3가 형성되었다. 여러 증착 변수들(O2와 Ar의 분압, 가속 전압, bias 전압 등)과 산화막의 상태 등을 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy), AFM(Atomic Force Microscopy), XRD(X-Ray Diffraction), EXD로 조사하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.251.1-251.1
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• 2010

바이오디젤은 동식물성 기름과 메탄올의 트랜스에스테르화 반응에 의해 생산되는 지방산메틸에스테르(FAME, fatty acid methyl esters)로서, 트랜스에스테르화 공정에는 KOH, NaOH, $NaOCH_3$등의 균질계 화학촉매를 이용한 방법, 무촉매 공정인 초임계 메탄올 이용 방법, 그리고 효소촉매를 이용한 방법이 있다. 초임계 공정은 에너지 소비와 장치비가 커서 경제성이 떨어지는 것으로 보고되며 화학촉매 공정은 반응 효율이 높다는 장점을 가지고 있지만, 반응 및 정제단계가 복잡하고 정제과정에 폐수를 발생시키는 문제점을 가지고 있다. 고정화 효소를 사용하는 효소 공정은 에너지 비용의 절감, 후 처리 공정의 단순화, 고 순도의 글리세롤을 얻을 수 있는 장점이 있지만, 반응 속도가 느리고 효소 가격이 비싸다는 단점이 있어 현재까지 상업화되지 못하고 있다. 반응속도가 높고 재사용이 가능한 효소 촉매 공정 개발을 위해 본 연구에서는 Candida rugosa, Rizhopus oryzae 2종을 실리카에 동시 고정화하였다. 고정화 Lipase의 제조는 실리카겔을 과산화수소를 이용하여 전처리를 하고 Acetone과 3-APTES의 혼합용액을 첨가한 후 실리카겔과 (silanization)을 진행 하였다. 그리고 glutaraldehyde를 첨가 하여 공유 결합을 형성 한 후에 증류수를 사용하여 실리카겔을 회수하여 lipase(Rizhopus oryzae, Candida rugosa 10% 용액)를 고정화 하였다. 고정화 효소의 효소 활성을 측정한 결과 3000-3500 Unit(${\mu}mol/g{\cdot}min$)으로 측정되었다. 제조된 고정화 효소를 이용하여 Canola Oil을 바이오디젤로 전환하는 실험을 진행하였으며 생성물로부터 고정화 효소를 분리한 후에 상층의 에스테르층을 취하여 수세한 뒤 원심분리하여 FAME 함량을 측정한 결과 83%의 바이오디젤을 얻을 수 있었다. 그리고 효소 촉매 트랜스에스테르화 반응의 Enzyme, Water, Methanol 투입량의 반응 변수들에 대하여 반응표면분석법(Response Surface Methodology)을 적용하여 최적 반응조건을 도출하는 연구를 수행하였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.23 no.2
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• pp.62-73
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• 2014

This research was focused to apply response surface methodology for optimization of bio-methane production by biogas upgrading process. Methane concentration(Y1) and methane efficiency(Y2) on biogas upgrading process were mathematically described as being modeled by the use of the Box-Behnken design on response surface methodology. The results of ANOVA(analysis of variance) about models, the probability value of the methane concentration and methane recovery response surface model are 0.0001 and 0.0001, respectively and coefficient of determination($R^2$) are 0.9788 and 0.9710, respectively. The response surface model is proved of high reliability and suitability. The operation pressure had the greatest influence to methane concentration than other operation parameters and the PSA rotary valve velocity had the greatest influence to methane recovery than other operation parameters. Optimal condition of biogas upgrading process for production of $100Nm^3/hr$ bio-methane were operation pressure 8.0bar and outlet flow rate 31.55RPM, respectively. At that operation condition the methane concentration of bio-methane was 97.13% and methane recovery in biogas upgrading process was 75.89%.

• Communications for Statistical Applications and Methods
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• v.4 no.2
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• pp.385-392
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• 1997

실험계획분야에서의 Box의 가장 큰 업적은 Fisher에 의해 정립된 실험계획법의 기본원리들을 활용하여 공학과 화학, 물리학 등 과학분야의 실험에 적합한 실용적인 실험계획을 연구하고, 이를 화학공학의 실제문제에 적용하여 실험계획법을 통해 공학기술의 발전에 기여하게 한 사실이다. 이 논문에서는 반응표면분석과 실험계획법과 관련된 Box의 연구업적을 정리, 요약하려 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2009.06a
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• pp.449-450
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• 2009

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1999.11a
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• pp.183-183
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• 1999

Slurry sol(30at% anatase TiO$_2$)을 이용하여 스핀코팅으로 유리기판에 TiO$_2$박막을 제조하였다. 박막의 두께는 코팅주기의 횟수로 조절하였다. 한 코팅주기는 스핀코팅, 건조, 열처리를 포함한다. 박막의 반응성은 막 위에서의 자외선강도가 0.4mW/$\textrm{cm}^2$인 조건에서 벤젠기체의 광분해 속도를 통해 조사하였다. 박막의 두께가 증가할수록 표면적인 증가로 인해 반응성은 증가하였으며, 4$\mu\textrm{m}$정도이상의 두께에서 반응성은 더 이상 증가되지 않았다. porous한 TiO$_2$박막은 비교적 넓은 유효 표면적을 가지고 있으며, 그것은 두께증가에 따라 반응속도를 결정하는 결과를 낳았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.157-158
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• 2015

$Ni-TiO_2$ 복합체를 전기도금법으로 제조할 때, pH, 전류밀도 변화에 따른 $TiO_2$ 부피분율을 측정하였다. 산화물의 부피분율은 pH가 높아질수록 낮아지고, 전류밀도가 증가하면, $100mA/cm^2$에서 최댓값을 가진 뒤에 감소하였다. 기존의 산화물 공석량 예측식 모델에 수소발생반응을 고려하여 적용한 결과, 기존 모델보다 실험값과 예측값의 정확도가 더 높았다. 따라서, 산화물이 전기도금층에 공석될 때에는 수소이온의 환원반응과 니켈이온의 환원반응을 종합적으로 고려하여야 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.28 no.3
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• pp.296-303
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• 2004

The heat and flow characteristics in a single-phase parallel-flow heat exchanger was examined numerically to obtain its optimal shape. A response surface method was introduced to approximately predict its performance with respect to the design parameters over the design domain. The inflow/outflow angle of the working fluid, the location of inlet/outlet, the protruding height of flat tube and the height of header were chosen as a design parameter The evaluation of the relative importance of the design parameters was performed based on a sensitivity analysis. An efficiency index was used as an evaluation characteristics value to simultaneously consider both the heat transfer and the pressure drop. The efficiency index of the optimum model, compared to that of the base model, was increased by 9.3%.