Sol-gel법을 이용하여 $Y_3$Fe$_{5-x}$Al$_{x}$O$_{12}$ (x = 0.0, 0.25, 0.50, 0.75, 1.0) 분말을 합성하였다. 열시차 중량 분석장치(TG-DTA), x선회절기, 시료진동 자화율 측정기(VSM) 및 Mossbauer 분광기를 이용하여 물질의 결정구조 및 자기적 성질을 연구하였다. $Y_3$Fe$_{5-x}$Al$_{x}$O$_{12}$ 의 결정구조는 cubic이며, 격자상수는 x = 0.0에서 1.0까지 치환되었을 때 12.381부터 12.304 $\AA$으로 선형적으로 감소함을 보였다. Mossbauer spectrum을 13K부터 600K가지 여러 온도에서 측정을 하였다. x=0일 때 Mossbauer spectrum은 2 set으로 잘 구분할 수 있지만 치환량이 증가함에 따라 바깥쪽 팔면체 자리의 선폭이 점점 넓어지는 것을 관측할 수 있다. 이러한 현상은 사면체 자리에 존재하는 Fe$^{3+}$ 과 $Al^{3+}$ 이온의 확률적 분포에 따른 것으로 해석된다.
중수로 압력관이 주위를 둘러싸고 있는 칼란드리아관과 접촉될 경우, 압력관의 내면과 외면의 온도차로 인하여 수소(중수소)의 열 확산이 발생하며 결과적으로 압력관 외면에 수소화물 블리스터가 형성된다. 수소화물 블리스터는 음향학적으로 지르코늄 매질과 연속성을 가지기 때문에 일반적인 초음파 검사법으로는 탐지하기가 어렵다. 지르코늄 압력관 외면에 발생한 작은 수소화물 블리스터를 압력관 내면에서 탐지하기 위하여 초음파 모드 변환 및 속도비 방법을 개발하였다. 정적인 열확산 실험 장치를 사용하여 압력관 외면에 수소화물 블리스터를 성장시켰다. 종파 에코의 비행시간과 모드 변환된 반사 횡파 에코의 비행시간을 측정하여 종파 대 횡파 속도비를 계산하였으며 이를 속도비를 수정된 등고선 표현 방식으로 나타냈다. 초음파 속도비 방법이 일반적인 종파 비행시간방법보다 수소화물 블리스터 탐지 감도가 우수하며 블리스터 형상화 측면에서도 실제 형상과 유사하게 재현하고 있음을 알 수 있었다. 또한 중수로 압력관 초음파 검사사양과 동일하게 최적화 조건에서 수소화물 블리스터 탐지한계는 보수적인 관점에서 압력관 외면에 나타나는 크기를 기준으로 약 $500{\mu}m$로 평가되었다.
실험실에서 자체 제작한 자유유통 전기이동 장치 에서 등전집속법을 이용한 대두 단백질의 분리를 통 해 운전 조건들이 분리에 미치는 영향을 조사하였 다. 매 실험마다 pH, 전기전도도, uv 흉광도 (280nm) 등을 측정하였고 시료의 순도는 SDSP PAGE 분석을 통해 점검하였다. Tris와 boric acid로 처리한 대두단백질 추출액에 g glutamic acid, histidine, argmme, glycine 등 아 미노산 각 ImM과 dipeptide로 glycyl-glycine 2mM, 배경 전해액으로서 KCI ImM로 구성된 시료 의 완충액을 혼합하여 시료로 사용하였다. 분리막을 셀룰로오스 아세테이트를 사용할 경우 pH는 양극쪽에서 3, 음극쪽에서 8 정도의 값을 보였으며 2개의 변곡점을 나타내었다. 가해준 전압은 3 300V에서 lOOOV의 범위였으며 전압이 높을수록 더 나은 분리도를 얻었으나 전압을 더 높일 경우 과도한 Joule열의 발생으로 인해 한계가 있었다. 시간이 지남에 따라 단백질들은 분리조 중앙 부근에서 집속이 일어났으며 pH와 전기전도도의 변화로부터 분리 조내의 이온들이 막을 통해 전극쪽으로 이통해 가고 있음을 알 수 있었다. 완충용액의 농도를 5배로 증 가시킬 경우 300V에서 좋은 집속을 얻었으냐 10배 이상으로 농도를 높일 경우에는 분리조 입구와 출구 의 유체 온도차가 $25^{\circ}C$ 이상이 되어 단백질의 변성 이 일어날 수 있어 더 높일 수 없었다. 이온교환막을 사용할 경우 이온의 분극화현상을 일으켜 U자 형태 의 전기전도도 분포를 나타내었다. 아미노산 혼합물 대신 상용의 ampholyte를 사용하더라도 분리도에 있어 큰 차이가 없었다.
열전재료는 열전현상을 가지고 있어 열전발전과 열선냉각이 가능하기 때분에 해저용, 우주용, 군사용의 특수 전원으로 이미 실용화되어있고, 반도체, 레이저 다이오드, 적외선 검출소자 등의 냉각기로 쓰여지고 있어 많은 연구자들이 이들 재료에 대한 연구에 관을 갖고 열전특성을 향상시키기 위하여 많은 연구를 진행하고 있다 이들 열전재료는 사용 온도구역에 따라 3종류로 구분하고 있으며, 실온부근의 저온 영역(20$0^{\circ}C$)이하에서는 $Bi_2Te_3$계 재료, 중온영역(20$0^{\circ}C$~50$0^{\circ}C$)에서sms (Pb,Ge) Te계 재료, 고온영역(50$0^{\circ}C$~lOoo$^{\circ}C$)에서는 Si-Ge계 Fe Si계 재료가 이용되고 있다. 본 연구에서는 실온에서 성능지수가 높은 Bi_2(Te,Se)_3$에 대한 연구를 진행하였다. Bi_2(Te,Se)_3$계 열전재료는 기존의 공법인 Zone melting법을 이용하는 경우 성능지수가 높으나, 단위정이 Rhombohedral 구조파 기저면(basal plane)에 벽개성이 있는 관계로 재료의 적지 않은 손실과 가공상의 어려움이 있다. 또한 사료전체에 걸쳐 화학적으로 균질한 고용체를 얻는 것도 어려운 문제점으보 부각되고 있디 따라서 이와같은 문제점을 보완하기 위하여 용질원자의 편석감소, 고용도의 증가, 균일 고용체 형성, 결정립의 미세화등의 장점이 있는 급속응고법을 본 연구에 응용하였다. 본 연구에서는 위에서와 같은 급속응고의 장점과 대량 가공이 능늪한 연간압출공정을 이용하여 제조된 분말을 성형화 하였다. 특히 열간압출 가공에 있어서 압축다이 각 변화는 재료의 소성유동에 매우 중요한 역하을 하게되며, 이와 갇은 소성유동은 본 재료의 열전특성에 중요한 영향을 미치는 C 면 배양에 중요한 역할을 한 것으 로 기대된다. 이에 본 연구에서는 압출다이 각도 변화에 따른 미세조직변화와 이들 조직이 강도와 열전특성에 미치는 영향을 석하고자 한다. 압출재의 미세조직은 XRD(X Ray Diffraction), SEM(Scanning Electron Microscopy)으로 분석하였으며, 열전특성인 Seebeck계수($\alpha$)와 전기비저항( $\rho$ )은 열전측정장치로, 기계적 강도는 MTS장비를 이용하여 이루어졌다. 또한 압축다이각도 변화에 따른 결정방위 해석은 모노크로미터가 장착된 X RD장비감 이용하여 분석되었다.
본 연구에서는 가변 통기성 스마트 의류의 제작을 위해 필요한 형상기억합금 액추에이터의 작동 조건을 파악하였다. 의복의 개방, 폐쇄와 같은 양방향 작동 시 형태 변형 시에만 전력을 소모하는 저전력 소모 액추에이터 개발을 위해 복수 채널의 일방향 형상기억합금을 이용하여 스위치로 작동되는 액추에이터를 설계하였으며 가장 효율적으로 작동할 수 있는 와이어의 직경과 전압인가 단위시간을 도출하였다. 선행연구 결과 도출된 양방향 작동이 가능한 일방향 형상기억합금의 직경 범위 내에서 Arduino 스위치를 제작하여 3.7V 전압인가 시 변화량을 분석한 결과 $0.4{\Phi}$의 액추에이터가 가장 적합한 것으로 나타났다. $0.4{\Phi}$ 형상기억합금와이어를 사용한 양방향작동 액추에이터의 개방, 폐쇄에 필요한 최적전압인가 시간을 도출하기 위해 액추에이터의 최대개방, 최소폐쇄 도달 전압인가 시간으로부터 50ms씩 감소, 증가 시키며 냉각 후 액추에이터의 내경을 비교하는 방식으로 측정한 결과 개방 동작에 필요한 최적 전압인가 단위시간은 4,100ms로 나타났다. 각 채널간의 발열에 의한 간섭을 최소화하기 위한 양방향간 작동 시 필요 딜레이 분석을 위해 상온에서 형상기억합금에 최적 전압입가 시간인 4.1초 동안 전원을 공급하고 가열 후 냉각까지의 과정을 열화상카메라로 촬영하여 형상기억합금 와이의 온도가 냉각시의 상변태온 이하로 하강하는 시점을 파악한 결과, 액추에이터의 양방향간 작동 딜레이는 1.8초 이상이 확보되어야 함을 파악할 수 있었다.
농가(農家) 규모에서 활용(活用)이 가능한 경제적(經濟的)이며 제작(製作)이 간편한 태양열(太陽熱) 건조장치(乾燥裝置)로 평판식(平板式)과 튜브식(式) 집열기(集熱器)를 설계 제작하고 이들의 열이용(熱利用) 효율(效率)을 비교 분석(分析)하였는데, 집열판(集熱板)으로 흑색(黑色) 도색 함석판과 흑색(黑色) 비닐 필름을 사용하였을때 이들의 열이용(熱利用)의 효율(效率)은 평판식(平板式)에서 최대 48.2%, 평균 42.8%였고, 튜브식(式)에서 최대 25.4%, 평균 22.9%였다. 평판식(平板式)과 튜브식(式) 집열기(集熱器)에서 일사량(日射量), 방향계수, 공기의 풍량(風量)을 측정(測定)하여 공기의 온도상승도(溫度上昇度)를 예측(豫測)할 수 있는 실험식(實驗式)을 구하여, 필요한 건조(乾燥) 조건에 따라 집열면적(集熱面積)및 풍량(風量)을 결정할 수 있었다. 튜브식(式) 집열기(集熱器)를 사용해 고추를 건조(乾燥)한 결과(結果) 건조조작(乾燥操作)을 수행할 수 있었으며 건조속도(乾燥速度)는 노천건조(露天乾燥)에 比(비)헤 2배에 달하였다. 따라서 튜브식(式) 집열기(集熱器)를 농가(農家) 규모에서도 태양열(太陽熱) 이용(利用) 건조(乾燥)시설로 활용할 수 있었다.
개의 기관 평활근에서 GABA수용체의 존재여부를 검정하고, 아울러 GABA와 diazepam의 작용기전을 추정해 보기 위하여 다음과 같은 실험을 하였다. 개의 기관을 절재하여 $4^{\circ}C$의 Tyrode 영양액내에서 폭 2mm 길이 15mm의 수평 근절편으로 만들었다. 기관근 절편은 양끝을 견사로 결찰하여 1 ml의 Tyrode 영양액이 함유되어 있는 적출근편실험조 내에서 등척성 장력을 측정하여 polygraph에 그 수축력을 묘기하였다. 실험조내의 영양액의 온도는 $37^{\circ}C$로 유지시키고, 95%산소와 5% 이산화탄소의 혼합 기체를 공급하여 pH를 7.4로 유지하였다. 실험조 내에 장치된 두개의 백금선 전극을 통하여 전기장자극을 가하고 전기장자극유발 수축에 대한 GABA와 diazepam 및 GABA 수용체 길항제들의 상호작용을 관찰하였다. GABA와 diazepam은 기관지 절편의 수축반응을 같은 양상, 같은 정도로 유의하게 억제하였다. GABA와 Diazepam에 의한 수축억제작용은 $GABA_A$ 수용체 봉쇄제인 bicuculline에 의해서는 유의하게 길항되었으나 $GABA_B$ 수용체 봉쇄제인 ${\delta}$-Aminovaleric acid 에 의해서는 전혀 영향을 받지 않았다. 이상의 결과로 보아 본 실험의 조건하에서 개의기관 평활근에는 $GABA_A$ 수용체가 존재하며, GABA와 diazepam은 말초형의 $GABA_A$ 수용체에 작용하여 콜린성신경지배에 의한 기관근 수축을 억제한다고 사료된다.
가시광선을 이용하여 수용액 상태의 황화수소부터 수소를 제조하기 위해 사용되는 CdS 입자막전극의 광효율 개선과 광안정성 향상을 위해 막전극을 표면처리하였다. CdS 입자막 전극에 사용되는 CdS 입자는 $Cd{NO_3}{\cdot}9H_2O$와 $Na_2S{\cdot}4H_2O$의 혼합 침전법에 의해 제조하였다. 입자 결정상을 제어하기 위해 고압반응기에서 온도를 바꿔가며 12시간 동안 수열처리하였다. 이렇게 제조된 CdS 졸을 이용하여 캐스팅법으로 막전극을 제조하였으며, $TiCl_4$ 수용액을 사용하여 후처리 하였다. CdS 입자의 결정상은 XRD pattern으로 확인하였고, 평균 일차입자크기는 XRD pattern과 Scherrer 식에 의해 계산하였다. 입자 형상과 막 표면 형태는 SEM으로 관찰하였다. 수소 발생은 Xe램프가 장착된 연속흐름 광반응 장치를 이용하여 광전기화학적 방법과 광화학적 방법으로 각각 측정하였다. $TiCl_4$로 표면처리한 막전극의 광전류는 처리하지 않았을 때 보다 평균 2배가량 증가한 $4.0mA/cm^2$ 정도를 나타내었다. 수소발생량도 $2.4{\times}10^4mol/hr$ 정도로서 처리하지 않았을 때 보다 크게 증가하였다.
본 연구에서는 복잡한 유동형태를 지닌 충돌분사류에 대한 유동특성을 연구하 기 위하여 단순화된 실험모델로써 형상이 동일한 두 원형분류의 충돌에 의한 충돌분류 의 혼합현상 및 유동구조 등을 질량유량비의 변화에 따라 유체역학적으로 구명하고자 하였으며, 본 연구 결과는 연소기관에서의 연소효율 증대 및 구조개선등의 공학적 응 용을 위한 기본자료로 활용하고, 이론적 연구에 의한 난류의 유동구조 및 유동특성 에 대한 타당성 입증과 이론적 모델의 보완을 위한 실험자료로 이용하고자 한다. 충돌유동에 영향을 미치는 주요인자는 노즐직경, 충돌각, 충돌질량유량비, 온도, 밀도 등이며, 이 인자들 중에서 충돌질량유량비와 출돌각이 충돌후 형성되는 난류혼합유동 에 지배적인 영향을 미치므로, 본 연구에서는 두 원형분류의 충돌질량유량비를 가변할 수 있는 장치를 고안하였으며, 두 분류의 충돌각을 45˚로 고정하고, 고속측과 저속측 노즐의 질량유량비를 1.0, 0.8, 0.6, 0.4로 설정하여 질량유량비에 따른 혼합 유동구 조의 구명을 위한 실험적인 연구를 수행하였다. 충돌후의 혼합유동의 특성을 연구하 기 위하여 유동중심궤적, 유동반폭, 유동단면, 2차원 및 3차원 유동장, 평균속도분포 등을 온라인 컴퓨터시스템을 이용하여 측정분석하였다.
동결김치분말을 첨가한 김치스낵을 만들기 위하여 김치의 적숙에 영향을 미치는 pH와 산도 변화를 5일 간격으로 측정한 결과 담근지 2주일 전후의 pH 4.0-4.7, 산도 0.5%-0.8% 사이에서 김치의 일반적인 적숙기로 판단되었으며, 그 후 김치를 동결건조 하여 김치스낵의 원료로 사용하였다. 김치스낵 반죽은 밀가루를 기준으로 control군과 각각 2, 4, 6, 8%의 동결김치분말을 첨가하여 성형한 만든 다음 $170^{\circ}C$ 정도의 온도에 2분간 튀겨 스낵을 완성하여 각각의 제품에 대한 관능적 특성을 살펴본 결과 김치스낵의 color, kimchi tasty, nutty, overall 등을 고려하여 동결김치분말 4%첨가가 가장 적당한 것으로 판단되었다. Automatic thermal desorber 장치를 이용해 휘발성 성분을 포집하여 분석한 결과 26종의 성분이 분리 동정되었으며, 분리 동정된 화합물들 중에서 aldehyde류 13종, ketone류 1종, 함황화합물 3종, acid류 1종, terpene류 1종 기타화합물 7종류를 동정하였다. 동결김치분말을 첨가한 김치스낵은 4개 시료 모두 휘발성 향기성분의 종류에서의 차이는 크게 나타나지 않았으며 이를 더욱 자세히 살펴보기 위해, 김치분말 농도의 변화와 휘발성 성분의 상관관계를 피어슨 상관관계를 이용하여 살펴보았다. 피어슨 상관관계가 0.90 이상의 값을 보이는 휘발성 성분은 acetaldehyde, propanal, dimethyl sulfide, dimethyl disulfide, acetic acid, d-limonene 이었다. 피어슨 상관관계가 0.90 이상으로 높게 나타난 화합물을 특정한 분자량으로 정량분석에 쓰이는 방법인 SIM 방법으로 분석한 결과 각각의 휘발성 성분에 대한 피어슨 상관계수는 모두 0.97 이상으로 나타나서 높은 관계성을 보여주었으며 본 실험을 통하여 김치 스낵에 있어서의 냄새의 차이를 보이는 지표 성분으로 판단되어진다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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