본 논문에서는 흐르는 물에 의해 빙결 시뮬레이션 되어 방향성이 있는 얼음 형태를 안정적으로 모델링 할 수 있는 새로운 방법을 제시한다. 제안하는 얼음 모델링 프레임워크는 빙결 시뮬레이션에서 중요한 얼음의 성장 방향에 점성이 있는 유체의 흐름을 고려한다. 물 시뮬레이션 해법은 암시적 비압축성 유체 시뮬레이션에 새로운 점성 기법을 적용한 방법을 이용하고, 얼음의 방향과 글레이즈(Glaze) 효과는 제안하는 비등방성한 빙결 해법을 이용한다. 물 입자가 얼음 입자로 상태변화하는 조건은 습도와 물의 흐름에 따른 새로운 에너지 함수에 따라 계산된다. 습도는 오브젝트 표면의 가상 수막(Virtual water film)으로 근사되며, 유체의 흐름은 얼음의 성장 방향을 가이드하기 위해 우리의 비등방성한 빙결 해법에 통합된다. 결과적으로 점성이 있는 물의 흐름 방향에 따라 글레이즈와 방향성 있는 빙결 시뮬레이션 결과를 안정적으로 보여준다.
본(本) 연구(硏究)에서는 3종(種)의 잎담배 추출액(抽出液)을 시료(試料)로 하여 동결농축(凍結濃縮)에 관(關)한 기초적(基礎的) 실험(實驗)과 검토(檢討)를 행(行)하였으며, 자작(自作)한 과냉각액(過冷却液) 공급형(供給形) 연속(連續) 교반조(攪拌槽)을 써서 빙결정(氷結晶) 성장속도(成長速度)와 과냉각도(過冷却度) 및 빙결정(氷結晶)의 입경분포(粒徑分布)를 측정(測定)한 결과(結果) 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1. 공급(供給) 과냉각액(過冷却液)의 과냉각도(過冷却度) $0.2{\sim}0.6^{\circ}C$에서 빙결정(氷結晶)의 평균입경(平均粒徑)은 $0.04{\sim}0.1cm$였다. 2. 순수(純水) 및 시료용액(試料溶液)에서 생성(生成)된 빙결정(氷結晶)의 α축방향성장속도(軸方向成長速度) v는 과냉각도(過冷却度) $0.1^{\circ}C$ 이하에서 과냉각도(過冷却度)에 비례했다. 즉, v=0.058 ${\Delta}t_b$였다. 또한 농도(濃度) 20%까지의 비례상수는 농도(濃度)에 의존(依存)하지 않았다. 3. 빙결정(氷結晶) 성장속도(成長速度)는 입경(粒徑)에 의존(依存)하지 않았다. 4. 빙결정(氷結晶)의 성장속도(成長速度)는 확산(擴散)과 전열(傳熱)의 율속과정(律速過程)뿐만 아니라 결정화(結晶化) 과정(過程)도 고려하지 않으면 안된다. 5. 핵발생속도(核發生速度)는 Huige et al의 결과(結果)에 비해 현저하게 작았다. 그 원인은 조내(槽內)의 빙결정농도(氷結晶濃度)와 교반속도(攪拌速度)가 Huige et al의 실험(實驗)에 비해 매우 작았기 때문이다.
식품의 동결중에 생성되는 빙결정의 크기에 미치는 동결조건의 영향을 조사하고 그 관계를 정량적으로 평가함과 아울러 동결조건과 빙결정 분산구조와의 관계를 이론해석에 의해 조사한 결과, 1. 동결이동속도 u는 생성빙결정의 평균경 d$_{p}$와 u .d$_{p}$/D~constant의 관계에 있음을 간단한 차원해석에 의해 예측이 가능하였다. 2. 2% 한천 겔, 5%한천 겔, 20% 젤라틴 겔, 돈육의 순서로 동결점에 도달하는 시간이 빨라지며 동결시간 및 최대빙결품 생성대의 통과시간은 냉매온도와 선형적인 관계를 나타내었다. 3. 대두 단백질 겔중에 생성되는 빙결정의 평균경 d$_{p}$와 동결계면 이동속도 u 는 반비례 관계를 나타내었으며, 이로부터 구해진 u .d$_{p}$의 값은 3.4$\times$$10^{-6}$$\textrm{cm}^2$/sec로 예측 이론식이 유효한 것으로 사료되었다. 4. 동결보존중의 대두 단백질 겔 내부에 생성된 빙결정의 성장에 미치는 보존온도의 영향을 조사한 결과, 양자가 빙결정의 성장에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 나타났다. 5. 동결조건과 동결계면구조와의 사이에 Moving velocity of freezing front= (Mass transfer rate of water at freezing front)$\times$ (Surface area of freezing front) 의 관계를 나타내었다.
본 연구는 동결속도 및 동결저장온도가 취반된 쌀의 이화학적 특성에 미치는 영향을 살펴보고자, 단열재를 이용하여 최대 빙결정 형성신간이 3시간, 5시간, 7시간 그리고 12시간인 동결속도로 24시간 동안 동결하였고, 동결된 시료는 각각 $-20^{\circ}C$와 $-70^{\circ}C$의 냉동고에서 3개월간 저장하여 동결저장동안에 각 시료의 노화도 그리고 조직감의 변화를 조사하였다. 동결된 쌀밥의 미세구조 및 표면구조는 빙결정을 동결치환에 의해 제거한후 scanning electron microscopy(SEM)으로 관찰하였다. 취반된 쌀의 노화도는 동결속도, 동결저장온도, 저장기간에 따라 큰 영향을 받아 최대 빙결정 형성시간이 3시간에서 12시간으로 길어짐에 따라 노화도는 14.85%에서 40.00%로 증가하였고, 동결된 쌀밥의 동결저장 중 노화도는 $-20^{\circ}C$에서 저장한 것이 $-70^{\circ}C$의 경우보다 노화된 정도로 크고, 빠른 진행을 보였다. 동결된 시료를 해동한 후의 경도는 동결시키지 않은 대조구와 비교할 때 크게 증가하였으며, 또한 동결속도가 늦어질수록 더 큰 증가를 보였다. 하지만, 3개월간 저장한 후에는 경도가 다시 감소하였다. 한편, 부착성은 대조구와 비교하여 24시간 동안 동결된 쌀밥에서는 감소하였으며 3개월간 저장한 후에는 다시 증가하는 경향을 보였다. 동결된 취반된 쌀의 빙결정의 크기는 동결속도가 늦어짐에 따라 커졌고 그 수는 상대적으로 적었다. 또한 3개월간 저장한 후에는 얼음의 재결정화에 의해 시료의 빙결정은 더욱 커져 취반된 쌀의 구조가 많이 파손되었음을 확인할 수 있었다. 결론적으로 최대빙결정형성시간을 단축하여 취반된 쌀을 동결시키는 것과 낮은 온도에서 저장하는 것이 빙결정의 형성과 성장에 따른 전분의 노화와 조직감의 변화를 억제할 수 있다고 판단되었다.
담배거세미나방(Spodoptera litura Fabricius)의 체내빙결점과 내한성이 검정되었다. 체내빙결점은 발육시기에 따라 다양했다. 알(약 -$27^{\circ}C$)이 가장 낮았고 용과 성충(약 $-18^{\circ}C$)이 다음이었으며 유충이 (-1$0^{\circ}C$~-$16^{\circ}C$) 가장 높은 온도를 기록했다. 유충의 체내빙결점은 유충의 영기가 진행함에 따라 상승했다. 각 발육단계의 치사저온온도는 각자의 체내빙결점보다 높았다. 알과 유충을 아치사온도에 미리 노출시킴으로서 치사온도에 대한 생존력을 높였다. 아치사온도는 또한 5령충의 혈림프 삼투압을 증가시켰으며 저온에 특이적인 단백질들(20과 27kD)을 발현하게 했다. 이상의 결과는 이 해충이 동결감수성 곤충류에 속함을 나타낸다.
어육을 단기간 저장하는데 효율적인 저장방법으로 알려진 빙결점동결법을 조리식품에 적용하여 저장중의 품질안정성에 대하여 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 빙결점동결법으로 저장한 구운 고등어는 지방의 산패면에서 $5^{\circ}C$ 및 $-20^{\circ}C$에서 저장한 것보다 유도기가 약간 연장되는 효과가 있었으며, pH와 VBN는 세가지 저장조건에 따른 큰 차이가 없었다. 저장중 pH는 약간 감소하는 반면 휘발성염기질소는 저장초기에 급증하고 저장 4일 이후에는 큰 변화가 없었다. 생균수는 빙결점동결법으로 저장한 것이 $5^{\circ}C$ 저장한 것보다 상당히 낮은 값을 나타내었으며, $-20^{\circ}C$에서 저장한 것과 비교하여 큰 차이가 없었다. 그리고 관능검사의 결과도 빙결점동결법으로 저장한 것은 $-20^{\circ}C$에서 저장한 것과 비교하여 큰 손색이 없었다.
최근 겨울철 온난화 경향이 뚜렷해지면서 강수형태가 비로 내리는 경우가 잦아지고 있다. 또한 대륙고기압이 확장할 때는 기압골의 영향으로 강우에서 강설로 변하는 예가 종종 나타나고 있다. 강수유형의 판단은 겨울철 중요한 예보요소 중 하나로 본 연구는 중서부지방의 2010년 2월 4일부터 12일까지의 사례기간동안 일기도, AWS관측자료, 위성, KLAPS(층후, 빙결고도, 상당온위) 자료를 바탕으로 하여 강우에서 강설로 변하는 강수형태를 분석한 것이다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제26권2호
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pp.240-247
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2002
Recently, a thermal energy storage system has been developed actively fur the purpose of saving energy and reducing the peak electrical demand. Especially, ice slurry is a promising working fluid for low temperature energy storage systems. A flow of ice crystals has a large cooling capacity as a result of the involvement of latent heat. However, there are still problems related to the recrystallization of ice crystals for realizing long term storage and long distance transportation. To find improvements fur this, a method for the creation of ice crystals resistant to recrystallization has been proposed and researched by the use of an antifreeze protein (AFP) solution etc. In the present study, it has been investigated the growth of ice crystal in several kinds of water solution added non-ionic surfactant. The results shows that size of ice crystal was smaller with increasing in added surfactant. And ice crystal was not increased with added surfactant.
파밤나방(Spodoptera exigua(Hubner))은 아치사온도($5^{\circ}C$, 2시간)에 노출된 뒤에는 빙점이하의 저온에서 내한성이 증가하였으며 내한성 및 내한성유기는 집단별로 차이가 났다. 파밤나방의 내한성에 관한 생리현상을 분석하기 위해서 내한성이 다른 집단들의 내한성유기, 체내글리세롤 함량, 혈림프의 몰 삼투압 농도, 체내빙결점, 저온유기단백질을 분석하였다. 처리된 5령충은 혈림프의 삼트압 및 체내글리세롤 함량의 뚜렷한 증가를 보였다. 이들 상승효과는 서로 다른 집단간 차이를 보였다. 아치사온도에서 유기되는 저온유기단백질은 10~20 kD에서 특이적으로 발현되었으며 체내빙결점의 변화는 나타나지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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