• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.109-109
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• 2017

알지네이트 하이드로 젤은 해조류에서 추출되는 천연 고분자인 알지네이트가 칼슘 또는 마그네슘 양이온과 이온가교(Ioninc cross linking)를 형성할 때 알지네이트의 고분자 구조가 칼슘, 마그네슘 양이온을 감싸면서 형성되는 고분자이다. 알지네이트 하이드로 젤은 높은 생체적합성(Biocompatibility)으로 인해 세포 재생을 위한 조직공학 및 재생의학, 약물전달 등의 제약 관련 분야에 광범위하게 적용될 수 있는 물질로 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 마이크로 플루이딕 칩을 이용하여 알지네이트 튜브를 제조하였다. 먼저 유동 포커싱 방식(flow focussing)을 유도할 수 있는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 마이크로 플루이딕 칩을 제조하였다. 마이크로 플루이딕 칩은 CNC(Computer Numeric Control) milling machine을 이용한 template를 만들고 NOA mold를 이용하여 최종 PDMS 칩을 제작하였다. 튜브를 만들기 위한 마이크로 채널은 내부 채널 ($200{\times}200um$), 중간 채널 ($200{\times}200um$) 및 외부 채널 ($200{\times}200um$)로 구성되며 내부, 중간, 외부의 유체가 합류하는 수집채널은 폭 500 um, 깊이 200 um로 구성되었다. 운반체로는 5%의 acetic acid를 함유한 mineral oil를 이용하였으며 내부의 core flow는 $H_2O$로 하였다. 중간 유체인 2% 알지네이트 프리폴리머는 칼슘 이온의 존재 하에서 젤화 과정이 매우 빠르기 때문에 마이크로 채널 내부에서의 반응을 제어하고 막힘을 방지하기 위해 수용성 복합 칼슘-에틸렌 디아민 테트라 아세트산 (EDTA)을 사용하였다. 본 마이크로 플루이딕 칩에 각각의 유체를 이동시켰을 때, 운반체인 oil phase의 수소이온은 중간 유체인 알지네이트 프리폴리머와의 계면을 통해 확산되어 Ca-EDTA 복합체로부터 칼슘 양이온의 방출을 유발하게 된다. 방출된 칼슘 양이온은 알지네이트 고분자와의 이온 가교를 통해 알지네이트 하이드로 젤을 형성하여, 각 유체의 flow에 따라 알지네이트 튜브를 쉽고 빠르게 제조 가능하였다. 본 연구에서 제조된 알지네이트 튜브는 인체 내 장기간 약물 전달을 위한 나노섬유로 활용하거나 인공혈관을 구성하는 extracellular matrix로 활용될 잠재력을 가지고 있어 추후 활발한 연구개발이 진행될 예정이다.

• 한국조리학회지
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• 제18권4호
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• pp.209-221
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• 2012

본 연구는 분자요리 기법인 spherification 기법을 이용하여 감(Diospyros kaki)을 구형화시켜 염화칼슘의 농도와 반응시간에 따른 감 칼슘 알지네이트 비드의 물리적 및 관능적 특성을 연구하였다. 염화칼슘의 농도(0.5, 0.75, 1.0 %)와 겔화 반응시간(2, 4, 6, 8, 10 min)에 따른 감 칼슘 알지네이트 비드의 색도 측정결과, 염화칼슘의 농도와 반응시간이 증가될수록 명도와 황색도는 감소하고 적색도는 증가하였다. 부착성을 제외한 경도, 탄력성, 씸힙성, 응집성, 복원성은 염화칼슘의 농도와 반응시간이 증가될수록 증가하는 경향을 보였다. 비드의 막 두께와 형태의 분석결과 염화칼슘의 농도와 반응시간이 증가할수록 비드의 감퓨레 속에 있는 염화칼슘과 소디움 알지네이트의 반응이 활발해져 막 두께가 두꺼워지는 경향을 나타냈다. 정량적 묘사분석 결과 염화칼슘의 농도와 반응시간이 증가할수록 입체감, 탄력성, 단단함, 씹힘성, 잔여감은 모두 증가하였으며, 노란정도, 투명성은 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 기호도 검사 결과 색상, 향, 맛에서는 염화칼슘의 농도와 반응시간에 따른 유의적 차이를 보이지 않았으나 질감과 전반적인 기호도에서는 염화칼슘 0.5%의 Control 시료가 가장 높은 평가를 받았다. 칼슘 알지네이트 비드의 물리적 관능적 특성에 염화칼슘의 농도와 반응시간이 영향을 끼침을 알 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권5호
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• pp.632-637
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• 2014

본 논문은 가교제의 물질전달을 통한 실시간 생체고분자의 젤화 과정으로 단분산성을 갖는 구형의 알지네이트 하이드로젤을 미세유체 채널 내에서 제조하는 방법에 관한 연구이다. 먼저 미세유체 채널 내에서 단분산성 알지네이트 액적들을 형성하고 연속상에 분산된 염화칼슘 분자들의 물질전달 과정을 통해 실시간 젤화과정이 이루어지게 하여 알지네이트 하이드로젤 입자를 제조하였다. 이때, 미세유체 채널에서 형성되는 액적의 크기는 손쉽게 케필러리 수(capillary number)와 분산상의 유속 조절을 통하여 제어할 수 있다. 본 방법은 미세유체 채널 내에서 안정적인 액적을 형성할 수 있고 칼슘 가교제로 제조된 알지네이트 하이드로젤 입자들은 균일한 크기 분포를 가지며(C.V=2.71%) 유속, 점도, 및 계면장력의 조절을 통하여 $30{\mu}m$에서 $60{\mu}m$까지의 다양한 크기의 알지네이트 하이드로젤 입자를 제조할 수 있다. 본 논문에서 제시한 간단한 미세유체 접근방법을 통해 제조되는 단분산성을 갖는 알지네이트 하이드로젤 입자는 생체물질들을 손쉽게 함입(encapsulation)할 수 있으며 이는 식품, 화장품, 잉크 및 약물 등의 전달체로 활용이 가능하고 생체적합성이 뛰어나 세포이식 분야에도 활용될 가능성이 있다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제27권2호
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• pp.112-118
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• 1984

설탕 가수분해효소인 invertase를 칼슘 알지네이트젤에 고정화시켰다. 고정화된 입자는 균일한 크기와 모양을 가졌으며 컬럼 충진에 사용 할수 있는 좋은 기계적 강도를 보였다. 최적 효소 활성을 얻기 위하여 알지네이트 젤의 농도, 염화칼슘의 농도, 그리고 염화칼슘 입자의 반응 시간에 따른 영향 등을 조사하였다. 그 결과 2% 알지네이트 젤을 0.2M 염화 칼슘에 2시간 반응시켰을 때 가장 좋은 활성을 보였으며 이해 68%의 효소 수율을 나타냈다. 최적화된 조건에 의해 제조한 고정화 효소는 143mM의 km, 최적 pH는 4.5를 보였으며 $55^{\circ}C$에서 높은 효소 활성 및 열 안정성을 보였다. 젤의 효소 허용 부하량은 20ml 당 150mg이었고 6일동안 컬럼을 통한 설탕의 연속 가수분해에서는 효소 활성에 어떤 감소도 보이지 않았다.

• 멤브레인
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• 제14권3호
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• pp.218-229
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• 2004

SPG (Shirasu porous glass) 관형 막이 설치된 회분식 막유화 장치를 사용하여 단분산 칼슘 알지네이트 미립자를 제조하기 위한 막유화 공정변수의 최적조건을 결정하였다. 막유화의 공정변수로는 연속상에 대한 분산상의 비율, 알지네이트 농도, 유화제의 종류와 농도, 안정제 농도, 가교제 농도, 교반속도, 막간 압력차 및 SPG 막의 세공크기로 설정하고, 이들 변수가 제조된 알지네이트 미립자의 입자 크기와 분포에 미치는 영향을 검토하였다. 막유화의 공정변수들 중에서 연속상에 대한 분산상의 비율, 막간 압력차 그리고 알지네이트 농도가 증가할수록 미립자의 크기가 증가하였다. 반면 유화제의 농도, 교반속도 그리고 가교제의 농도가 증가할수록 미립자의 크기가 감소하였다. 세공 크기 $2.9{\mu}\textrm{m}$인 SPG막을 사용한 경우 막유화의 공정변수 조절을 통해 최종적으로 평균 입자 크기 $6{\mu}\textrm{m}$, 크기 분산도 1.1인 단분산 알지네이트 미립자의 제조가 가능하였다.

• 멤브레인
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• 제31권1호
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• pp.52-60
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• 2021

SPG (Shirasu porous glass) 원통형 막을 회전 시키는 회전 막유화를 사용하여 칼슘 알지네이트 미소 구체를 제조할 때, 단분산 미소 구체를 제조하기 위한 회전 막유화 공정변수들의 최적 조건을 결정하였다. 회전 막유화의 공정 변수로는 막의 회전 속도, 막간 압력차, 연속상에 대한 분산상의 비율, 알지네이트 농도, 유화제의 농도, 안정제 농도, 가교제 농도 및 막의 세공 크기를 설정하고, 이들 변수로 제조된 알지네이트 미소 구체의 크기와 단분산성에 미치는 영향을 검토하였다. 이 결과 회전 막유화의 공정 변수들 중에서 막모듈의 회전 속도, 유화제의 농도, 가교제의 농도가 증가 할수록 미소 구체의 크기가 감소하였으며, 반면에 연속상에 대한 분산상의 비율, 막간 압력차, 알지네이트 농도가 증가할수록 미소 구체의 크기가 증가하였다. 세공 크기 3.2 ㎛인 SPG막을 사용한 회전 막유화에서 공정변수 조절을 통해 최종적으로 입자 크기가 4.5 ㎛의 단분산 알지네이트 미소 구체의 제조가 가능하였다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2011년도 제44차 학술발표회
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• pp.61-61
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• 2011

지구 온난화로 인해 환경파괴, 병원성 세균 감염 등에 의한 각종 질병과 아토피 피부염 등 수없이 많은 요소들에서 우리 몸을 보호하기 위하여 친환경 소재의 용품들이 각광 받고 있다. 이중에서도 키토산과 칼슘알지네이트는 천연재료로써 이미 다른 분야에서 응용되어 사용되고 있으며, 이 두 가지 천연재료를 두 층으로 면섬유에 코팅시킨 CCAC섬유를 제조하였다. CCAC섬유와 키토산이 코팅된 면섬유, 칼슘알지네이트가 코팅된 면섬유, 미처리 면섬유의 총 4가지 섬유에 체액, 증류수, 생리식염수의 각각의 조건에서 흡습량, 흡습시간을 측정하여 비교하고, 수분율과 함수율을 측정하고, 접촉각을 Contact angle system OCA20을 이용하여 측정하였다. CCAC섬유의 키토산 부착 함량을 알아보기 위하여 정량적인 방법으로 add-on율을 이용하여 확인하고, 정성적인 방법으로 원소분석기(Elemental Analyzer, FLASH 1112)를 이용하여 측정하였다. 칼슘알지네이트의 함량 분석은 EDS(EX-250, HORIBA, Japan)를 이용하여 측정하고, 직물의 표면과 단면의 형태는 주사전자현미경(S-4100, Hitachi Co., Japan)으로 ${\times}100$, ${\times}1000$ 배율로 측정하여 단면과 표면 상태를 확인하고, 물리적인 특성은 KES-FB system 을 통하여 확인 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권2호
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• pp.166-171
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• 2007

칼슘 이온에 의해 젤화되는 알지네이트를 내부가 고상인 비드와 내부가 액상인 캡슐 형태로 각각 만들어 납이온 흡착 특성을 비교하여 보았다. 흡착 키네틱과 흡착 등온선 분석을 통해 칼슘-알지네이트 비드와 캡슐의 흡착 특성 차이를 pH 및 경화 시간에 따른 변화, 흡착시 칼슘 이온 방출량의 모니터링을 통해 검토하였다. 비드와 캡슐의 구조적 차이에 상관없이 두 흡착제 모두 표면착화(surface complexation)와 이온교환(ion exchange) 메커니즘에 의해 납 이온을 흡착하였고, 흡착량에 상관없이 두 메커니즘 간의 비율은 유사하였다. 납이온 흡착에 대한 pH 의존성은 비드와 캡슐이 유사하였으며, 이는 두 흡착제에 존재하는 표면 작용기가 유사함을 의미한다. 반면에 흡착 키네틱 분석에서는 캡슐에 비해 비드에서의 납이온 흡착 속도가 느렸으며, 흡착 등온선 분석에서 얻은 납이온의 최대 흡착량($Q_{max}$)은 알지네 이트 비드가 캡슐의 약 49% 정도로 나타났다. 이러한 납이온 흡착 거동의 차이는 비드와 캡슐 간의 구조적 차이에 기인한 것으로, 알지네이트 비드는 확산 저항에 의해 상대적으로 느린 흡착 속도 및 단위 무게당 적은 흡착량을 보이는 것으로 판단된다.

• 분석과학
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• 제23권6호
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• pp.560-565
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• 2010

과염소산 이온($ClO_4^-$)은 로켓, 그리고 미사일 추진체등의 군사적 무기에 산화제로서 널리 사용이 되고 있다. 또한 주요 오염물질로 간주되는 과염소산 이온을 분해하려는 연구도 계속 진행이 되고 있다. 과염소산 이온을 환원 분해 처리하기위한 촉매로는 0가 철이 많이 응용되고 있다. 0가 철은 지표수의 정화나 오염물질의 처리에 널리 활용이 되고 있는 물질이다. 그러나 이것은 뭉침이 잘 일어나고 쉽게 침전이 되며 제한적인 유동성을 갖는 경향이 있다. 따라서 본 연구에서는 칼슘-알지네이트 고분자를 응용하여 나노크기의 0가 철 입자를 고정시켜 안정화하고 과염소산 이온을 환원분해 하였다. 안정화된 0가 철 입자는 분산되어 넓은 표면적을 가지기 때문에 과염소산 이온의 환원분해 효율을 더욱 증가 시킨다. 본 연구에서는 지지체 물질인 알지네이트 비드로 0가 철을 고정화하는 방법을 개발하고 가교제 역할을 하는 칼슘이온을 함께 사용하였다. 이것을 이용하여 과염소산 이온의 환원분해 효율을 온도를 변화하면서 실험 하였고 재사용 가능성을 점검하였다.

• 한국식품조리과학회지
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• 제27권5호
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• pp.497-505
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• 2011

The purpose of this study was to apply molecular gastronomy and spherification methodology to persimmon deserts. We prepared 'persimmon calcium alginate beads' and investigated their physical and sensory characteristics by adding different concentrations of sodium alginate (0.4, 0.6, 0.8, and 1.0%). Lightness and yellowness decreased significantly as the concentration of sodium alginate increased. However hardness, springiness, chewiness, cohesiveness, and resilience but not adhesiveness tended to increase as the concentration of sodium alginate increased. The thickness of the beads increased as the concentration of sodium alginate increased. In contrast, the thickness of the membrane decreased as the concentration of alginate increased from 0.8 to 1.0% suggesting that the amount of sodium alginate had reached a critical point. Quantitative descriptive analysis showed that voluminosity, springiness, hardness, chewiness, and residue tended to increase as the concentration of sodium alginate increased. Overall preference reached a peak at 0.4% sodium alginate.