• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.134-134
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• 2015

최근 액체 플라즈마에 대한 주된 이슈는 방전에 의해 발생하는 히드록실라디칼(OH-)과 버블이다. 액체 플라즈마를 이용한 다양한 응용분야에서는 히드록실라디칼에 주목하고 있다. 액체 플라즈마는 그래핀 파생물의 용액 친화도 향상을 위해 이용될 수 있다. 흑연이 포함된 과산화수소(H2O2) 용액에서 전기적인 방전으로 만들어진 히드록실라디칼로 그래핀 파생물의 용액 친화도를 향상시킨다. 이는 잠재적인 프린팅(printing) 기술 발전에 기대된다. 그리고 이 라디칼은 폐수에서 발암성의 트라이클로로아세트산(CCl3COOH)을 탈 염소하고 분해하는 역할을 하여 액체 플라즈마가 새로운 수처리 기술로 부상되고 있다. 또한 인체에서는 살균 작용을 하는 것 뿐만 아니라 단백질 고리를 끊는 역할을 하여 전립선 수술과 같은 인체수술에 적용될 수 있다. 최근 액체 플라즈마를 이용한 돼지 각막 임상수술에서 레이저와 필적할 정도로 매우 정밀하게 수술된 연구결과가 발표되어 인체 각막수술 적용에 기대된다. 이처럼 액체 플라즈마를 이용한 대부분의 응용분야에서 히드록실라디칼의 역할이 중요하다. 액체 플라즈마의 또 다른 이슈인 버블은 2가지의 역할을 한다. 첫 번째로 방전소스의 역할이다. 액체 속에 담긴 얇은 전극에 전압을 인가하면 전극 주변에서 강한 전기장의 발생으로 줄열(joule heating)에 의해 버블이 생성된다. 전극에서 버블이 생성되었을 때, 서로 다른 유전율을 가진 두 물질로 나누어진다. (버블 안은 공기로 상대 유전율 ${\varepsilon}r{\fallingdotseq}=1$, 용액은 ${\varepsilon}r{\fallingdotseq}=80$이다.) 시스템에 인가된 전압이 항복 전압(breakdown voltage)을 넘어서면 유전율이 상대적으로 낮은 버블내부에 강한 전기장이 걸리게 되어 방전이 일어난다. 만약 버블이 존재하지 않는다면 방전을 위해서 매우 높은 전압이 필요하다. 따라서 버블은 플라즈마 방전의 소스역할을 한다. 두번째로 버블은 전극의 부식을 방지하는 역할을 한다. 전극 부식은 주로 전기분해로 인한 산화반응에 의해 발생하는데 버블을 전극에 오래 머무르게 하면 부식을 방지할 수 있다. 이처럼 액체 플라즈마 시스템에서 버블의 역할들은 상당히 중요하다. 일반적으로 버블은 시스템에 인가하는 전원, 전극 극성 그리고 전압크기에 따라 거동이 달라진다. 시스템에 AC파워를 인가하면 버블은 주파수가 높을수록 전극에서 떨어지는 속도가 빨라지는 특성을 보인다. 핀 전극 극성이 음극일 때는 양극일 때보다 버블이 더 잘 생성된다. 또한 인가전압크기에 따라 거동이 달라지며 시스템에 같은 전압을 인가하여도 크기가 항상 같지 않고, 거동도 일관성을 보이지 않은 랜덤적인 모습을 보인다. 본 연구에서는 이 랜덤적인 버블의 거동을 정리하고 응용분야에서 중요하게 여기는 히드록실라디칼 생성에 대해 공부하기 위해 염류 용액(saline solution)에 핀(pin)-면(plane) 전극 구조를 설치하여 10Hz 주파수(1% duty cycle)를 가진 0-600V 구형펄스로 실험하였다. 실험을 통한 결과로서 랜덤적인 버블의 거동을 전극에서 버블이 떨어지는 속도와 플라즈마 특성에 따라 슈팅모드(shooting mode)와 유지모드(keeping mode) 2가지 모드로 분류하였다. 슈팅모드에서는 버블이 핀 전극에서 성장하지 못하고 빠른 속도로 떨어지는 모드로 플라즈마 방전이 잘 이루어지지 않는다. 반면 유지모드에서는 버블이 핀 전극에서 떨어지지 않고 지속적으로 성장한다. 이 모드에서는 펄스 시간 동안 하나의 버블로 연속적인 방전이 가능하다. 방전이 일어날 때 발생하는 히드록실라디칼의 생성은 버블 내부의 쉬스와 관련이 있다. 이 라디칼을 만들기 위해서는 높은 에너지가 요구되기 때문에 버블 내부의 쉬스(sheath)에서 만들어진다. 펄스 동안 쉬스는 주로 핀 전극 주변에서 유지되며 히드록실라디칼은 이곳에서 주로 만들어진다. 따라서 버블과 함께 쉬스도 성장하는 버블유지모드에서 슈팅모드보다 히드록실라디칼이 더 많이 생성된다.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.18 no.1 s.91
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• pp.57-64
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• 2006

The crack presented in concrete structures causes a structural defect, the durability decrease, and external damages etc. Therefore, it is necessary to improve durability through the effort to control the crack. Fluosilicic acid($H_2SiF_6$) is recovered as aqueous solution which absorbs $SiF_4$ produced from the manufacturing of industrial-graded $H_3PO_4$ or HF. Generally, fluosilicates prepared by the reaction between $H_2SiF_6$ and metal salts. Addition of fluosilicates to cement endows odd properties through unique chemical reaction with the fresh and hardened cement. Mix proportions for experiment were modulated at 0.45 of water to cement ratio and $0.0{\sim}2.0%$ of adding ratio of fluosilicate salt based inorganic compound. To evaluate correlation of concrete strength and adding ratio of fluosilicate salt based inorganic compound, the tests were performed about design strength(21, 24, 27 MPa) with 0.5% of adding ratio of fluosilicate salt based inorganic compound. Applications of fluosilicate salt based inorganic compound to reduce cracks resulted from plastic and drying shrinkage, to improve durability are presented in this paper. Durability was evaluated as neutralization, chloride ion penetration depth, freezing thawing resistant tests and weight loss according reinforcement corrosion. It is ascertained that the concrete added fluosilicate salt based inorganic compound showed m ability to reduce the total area and maximum crack width significantly as compared non-added concrete. In addition, the durability of concrete improved because of resistance to crack and watertightness by packing role of fluosilicate salt based inorganic compound obtained and pozzolanic reaction of soluble $SiO_2$ than non-added concrete.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.33 no.12
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• pp.900-906
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• 2011

To investigate concentration and sources of PCDD/Fs and Co-PCBs in sediments, total 52 sediment samples were measured at 17 sites in Geum River. As a result of analysis, total concentrations of PCDD/Fs and Co-PCBs were ranged from not detected (N.D.)~193.47 pg/g-d.w. (mean value: 84.52 pg/g-d.w) and 0.34~359.19 pg/g-d.w (mean value: 114.65 pg/g-d.w.) respectively. Also, toxic equivalent (TEQ) concentration of PCDD/Fs and Co-PCBs were ranged from N.D.~5.12 (mean value: 0.88) pg I-TEQ/g-d.w and N.D.~0.58 (mean value: 0.09) $WHO_{2005}$-TEQ pg/g-d.w. respectively. The upstream indicate the highest concentration and as it goes to the downstream, it has tendency to decrease. Higher chlorinated compounds were dominant in most of site which detected PCDD/Fs. Occurrence of Co-PCBs isomer patterns appear similar to each sampling site was found. The isomer patterns showed similar between sediment and PCB products. The principal component analysis also showed that the samples contained the characteristics of PCBs products.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.122-122
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• 2014

수중방전을 환경분야에 적용하기 위한 플라즈마 부상법이 개발되었다. 플라즈마 부상법은 물 속에서 발생시킨 플라즈마가 가지고 있는 주요특성 중 물리적 특징인 쇼크웨이브, UV조사, 버블생성 등과 화학적 특징인 OH라디칼 및 염소산화물 생성 등을 이용하여 물 속에 존재하는 용존성 및 입자성 물질을 부상분리 기법으로 제거하는 공법이다. 유기물을 제거하는 기작으로는 침전, 여과, 분해 등이 있고, 이를 구현하기 위한 공정으로 중력침강법, 부상분리법, 멤브레인법, 미생물법 등이 있다. 이 중에서 가압공기부상법은 침강법에 비해 부지면적을 적게 소모하고 처리시간이 50% 이상 감소되는 특징이 있다. 가압공기부상법은 물 속에 공기를 과포화시킨 후 노즐을 통해 재분사할 때 발생하는 압력차에 의해 미세기포가 발생함을 이용하여 유기물을 분리하는 공법이다. 그러나, 가압용 장비 및 반송수가 필요하고, 미생물분리는 불가능한 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 미생물살균과 유기물 분리가 동시에 일어나는 플라즈마를 이용한 부상분리기법을 개발하였다. 본 연구에서는 난분해성 용존유기물인 휴믹산 100 mg/L의 플라즈마 공기부상법에 의한 제거능을 확인하였다. 용존성 휴믹산을 입자성 물질로 전환하여 플록을 형성시키고자 알루미늄설페이트(Al2(SO4) $3{\cdot}18H2O$)를 100 mg/L 주입하였고, 침출수와 같이 염도가 높은 물을 모사하고자 35 g/L의 염화나트륨을 첨가한 상태에서 방전을 실시하였다. 방전에 사용된 전원은 EESYS사에서 제작한 펄스형 고전압 전원장치를 사용하였고 최대 15 kW의 출력 중 6 kW의 전력을 인가하였다. 전극 한 개는 2 mm 텅스텐봉을 세라믹튜브로 감싼 구조로 총 사용전극은 28개이다. 전극 한 개당 대략 200 Watt의 전력이 소모되며 이 때 최대의 버블이 생성됨을 확인하였다. 전극 1개에서 생성되는 버블의 부피는 14 mL/min 로 측정되었다. 버블의 크기는 평균 70 um이고 가압공기부상법에서 최적공기크기로 제시하고 있는 40~80 um 의 버블은 약 80% 가량 생성된다. 본 연구에서 사용된 반응시스템에서의 물의 높이는 약 500 mm 이고 전체 40 L의 수조가 3개의 벽으로 분리되어 4개의 수조로 분리되었다. 각 수조는 하부에 7개의 전극을 포함하고 있다. 플라즈마 발생시 생성되는 기포는 약 1분 방전 후에 포화농도에 도달하며 방전종료 후 약 4분간 수체 내에 남아있게 된다. 이를 공정에 적용하여 1분 방전 및 4분 휴지의 순서로 플라즈마를 인가하였다. 휴믹산 용액의 유량을 2 lpm 으로 운전하였을 때 최종 처리율은 94% 이고 이때의 대장균 살균능은 99%이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.106-106
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• 2018

해양환경용 선박재료는 전기화학적인 부식을 발생시키는 염소이온($Cl^-$)이 다량 포함된 부식 환경에 장기간 노출되어 있어 부식에 대해 취약하다. 따라서 우수한 내식성 및 내침식성을 가진 재료를 선정하는 것은 매우 중요하다. 알루미늄 합금은 충분한 강도와 부동태 피막 형성으로 인해 내식성이 우수하여 해양환경용 선박 재료로서 널리 이용되고 있으며, 이에 따른 부식 특성에 관한 연구도 활발히 이뤄지고 있다. 그러나 선박에서는 부식에 의한 손상뿐만 아니라 전식에 의한 부식 손상도 발생할 수 있다. 특히 선미 부분은 프로펠러의 동합금과 알루미늄 합금의 이종금속 간 전위차에 의한 전식이 발생하여 선체의 다른 부위에 비해 부식이 더 심하게 진행될 수도 있다. 또한 전식은 해안 부두에 접안된 선박의 용접 시미주전류(stray current)에 의한 부식손상이 발생할 수 있으나 이에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구는 해양환경에서의 전식을 인위적으로 모사할 수 있는 부식 정전류 시험법을 이용하여 다양한 크기의 전식 손상을 유발시켰으며, 해양환경 하에서 선박재료로 주로 사용되는 알루미늄 합금인 Al5083-H321, Al5052-O, Al6061-T6에 대한 전식 특성을 비교, 분석하였다. 실험 방법으로 작동전극은 각 재료의 시험편을 $2cm{\times}2cm$ 으로 절단하여 sand paper # 2000 번까지 연마 후 아세톤과 증류수로 세척하고 건조하였으며, 제작된 시험편은 자체 제작한 홀더를 이용하여 $1cm^2$만 노출시킨 후 정전류 가속 실험을 실시하였다. 기준전극은 은/염화은(Ag/AgCl) 전극을, 대응전극은 백금(Pt) 전극을 사용하였다. 정전류 가속 조건은 $0.001mA/cm^2$, $0.1mA/cm^2$, $1mA/cm^2$, $5mA/cm^2$, $10mA/cm^2$의 전류 밀도를 천연해수에서 30분간 인가하였다. 각 재료에 대한 전식 특성은 실험 전후의 무게 감소량으로 전식의 저항 특성을 확인하였다. 그리고 3D 현미경으로 표면 손상 경향과 깊이를 측정하였으며, 주사전자현미경 (SEM)을 통해 표면 형상을 미시적으로 관찰하였다. 부식 정전류 시험 결과 모든 시편에서 $0.01mA/cm^2$에서 미세한 국부적인 부식이 일어났으며, 전류밀도가 증가할수록 표면 전반에 부식이 진행되고 성장하였다. 그리고 모든 인가 전류밀도의 조건에서 Al6061-T6가 5000계열(Al5083-H321, Al5052-O)보다 더 우수한 내식성을 나타났다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.37 no.5
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• pp.269-276
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• 2015

This study investigated the influence of characteristics of natural organic matter (NOM) on the formation of disinfection by-products (DBPs), and proposed the control strategies of DBPs formation in a drinking water treatment plant using lake water in Gyeongsangbuk-do. The fluorescence excitation-emission matrix analysis results revealed that the origins of NOM in raw waters to the plant were a mixture of terrestrial and microbial sources. Molecular size distributions and removals of NOM fractions were evaluated with a liquid chromatography-organic carbon detector (LC-OCD) analysis. Humic substances and low molecular weight organics were dominant fractions of NOM in the raw water. High molecular weight organics were relatively easier to remove through coagulation/precipitation than low molecular weight organics. The concentrations of DBPs formed by pre-chlorination increased through the treatment processes in regular sequence due to longer reaction time. Chloroform (74%) accounts for the largest part of trihalomethanes, followed by bromodichloromethane (22%) and dibromochloromethane (4%). Dichloroacetic acid (50%) and trichloroacetic acid (48%) were dominant species of haloacetic acids, and brominated species such as dibromoacetic acid (2%) were minimal or none. Dichloroacetonitrile (60%) accounts for the largest part of haloacetonitriles, followed by bromochloroacetonitrile (30%) and dibromoacetonitrile (10%). The formation of DBPs were reduced by 16~44% as dosages of pre-chlorine decreased. Dosages of pre-chlorine was more contributing to DBPs formation than variations of dissolved organic contents or water temperature.

• Food Science and Preservation
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• v.16 no.3
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• pp.342-347
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• 2009

We sought to improve the methods for washing fresh raw ginseng. The quality of ginseng surface-washed by different methods was evaluated during storage at 10C and $20^{\circ}C$. The raw ginseng surface-washing method was a full-cone spray-type procedure using water and air. The water for decontamination had an electrolysis value of 80 ppm, also known as electrolysis water $2^{\circ}C$ water and water containing 5 ppm chlorine dioxide, were also used for decontamination. The Hunter color (${\Delta}E$) of ginseng washed with water withan electrolysis value of 80 ppm, or water with 5 ppm chlorine dioxide, was greater than that seen after other washing methods were used. The weight loss after washing with 5 ppm chlorine dioxide water was similar to that seen after washing with $2^{\circ}C$ water or 80 ppm electrolysis water. Reductions in total microorganism levels, and counts of yeasts and molds, assayed 10 days after washing with 5 ppm chlorine dioxide water were greater than seen after use of other sterilization methods. Quality maintenance on storage, at both 10C and 20C, after washing with 80 ppm electrolysis water, was better than that noted after other sterilization methods. The moisture content of washed ginseng was similar under all storage conditions tested.

• Journal of Veterinary Clinics
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• v.31 no.1
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• pp.19-24
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• 2014

The purpose of the present study was to determine the priming effects of progesterone that affect the emergence of LH surge mode secretion by three different progesterone levels. In previous studies, we have shown that LH surge occurred in follicular levels of progesterone, whereas there was no surge mode secretion of LH and FSH in either the subluteal or luteal levels of progesterone. In this study, the hypothesis was that the priming effects of progesterone on the timing of the LH surge induced by exogenous estradiol are same between subluteal and luteal levels of progesterone. Long-term ovariectomized Shiba goats that had received implants of estradiol capsules (Day 0) and three different progesterone silastic packet inducing follicular, subluteal and luteal levels of progesterone were divided into three groups such as non-P, low-P and high-P group. Blood samples were collected daily throughout the experiment for the analysis of gonadal steroid hormone levels. On Day 7, all devices of progesterone packets were removed but estradiol capsules were maintained during the experiment, and blood samples were collected at 1 hr interval for 12 h from the time of progesterone removals to determine peripheral changes of estradiol and progesterone concentration. Then all animals were infused estradiol on the Day 7 after 13 h from the removals of progesterone devices with a peristaltic pump into jugular vein at a rate of 3 ${\mu}g/h$ for 36 h. For analysis of peripheral LH and estradiol concentration, blood samples were collected via another jugular vein at 2 h intervals for 52 h (from 4 h before the start of estradiol infusion to 48 h after the start of estradiol infusion). In all animals of the three groups treated with estradiol infusion, an LH surge was expressed but the peak time of LH surge was different. This time interval from estradiol infusion until the peak of LH surge was gradually and significantly extended by the different levels of progesterone treated before estradiol infusions in the three groups.

• Journal of Veterinary Clinics
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• v.28 no.2
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• pp.225-231
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• 2011

The objective of the present study was to determine the progesterone levels that effects on the pulsatile and surge modes of FSH secretion. In previous studies we have shown that LH surge occurred in the follicular levels of progesterone, whereas there was no surge mode secretion of LH in either the sub luteal or luteal levels of progesterone. LH pulsatile frequencies were high in two groups such as follicular level and sub luteal level. But in the luteal level of progesterone the pulsatile pattern of LH were strongly suppressed. Namely, sub luteal levels of progesterone, around 1 ng/ml, completely suppressed the LH surge but did not affect the pulsatile frequency of LH secretion. Because of this we hypothesized that the two secretory patterns of FSH are similar to that of LH. Long-term ovariectomized Shiba goats that had received implants of estradiol capsules and three different progesterone silastic packet inducing follicular, subluteal and luteal levels of progesterone were divided into three groups such as non-P, low-P and high-P group. Blood samples were collected daily throughout the experiment for the analysis of gonadal steroid hormone levels and at 10-min intervals for 8 h on Days 0, 3, and 7 (Day 0: just before progesterone treatment) for analysis of the pulsatile frequency of FSH secretion. Then estradiol was infused into the jugular vein of all animals at a rate of 3 ${\mu}/h$ for 16 h on Day 8 to determine whether an FSH surge was induced. Blood samples were collected every 2 h from 4 h before the start of the estradiol infusion until 48 h after the start of the infusion. In each group, the mean ${\pm}$ SEM concentration after progesterone implant treatment was 3.3 ${\pm}$ 0.1 ng/ml for the high P group, 1.1 ${\pm}$ 0.1 ng/ml for the low P group, and < 0.1 ng/ml for the non-P group, concentrations similar to the luteal levels, subluteal levels, and follicular phase levels of the normal estrous cycle, respectively. The FSH pulse frequency was maintained highly in all groups on Day 0, Day 3 and Day 7. An FSH surge was induced in all 4 cases of the Non-P group. In the High P and Low P groups, the plasma concentrations of FSH remained low until 48 h after the start of estradiol infusion, and no occurrence of FSH surge was found in any of the animals. The results of this study not only confirm that the pulsatile patterns of FSH were not inhibited strongly relative to LH, they also suggest that some other mechanism and factor may be controlling the FSH secretion.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.2
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• pp.275-282
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• 2010

A characteristic study of aqueous chlorine dioxide generation from sodium chlorite($NaClO_2$) by an undivided electrochemical cell with different anode materials were performed. $IrO_2$-coated Ti, $RuO_2$-coated Ti and DSA were used as anode materials and Pt-coated Ti electrode was used as cathode. Various electrochemical cell operating parameters such as cell residence time($t_R$), initial feed solution pH, sodium chlorite and sodium chloride(NaCl) concentration and applied current for the generation of chlorine dioxide in an un-divided cell were investigated and optimized. Estimated optimal cell residence times in $IrO_2$-coated Ti, $RuO_2$-coated Ti and DSA anode material systems were around 2.27, 1.52 and 1.52 sec, respectively. Observed optimum initial feed solution pH was around 2.3 in all anode material systems. Optimum sodium chlorite concentrations in $IrO_2$-coated Ti, $RuO_2$-coated Ti and DSA anode systems were around 0.43, 0.43 and 0.32 g/L, respectively. Optimum electrolyte concentration and applied current were around 5.85 g/L and 0.6 A in all anode systems. Current efficiencies of $IrO_2$-coated Ti, $RuO_2$-coated Ti and DSA anode systems under optimum conditions were 79.80, 114.70 and 70.99%, respectively. Obtained energy consumptions for the optimum generation of chlorine dioxide were 1.38, 1.03 and $1.61W{\cdot}hr/g-ClO_2$, respectively.