• 한국포장학회지
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• 제30권1호
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• pp.1-14
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• 2024

환경문제에 대한 관심이 증가함에 따라 지속가능한 소재에 대한 요구가 증가하고 있다. 전 세계적으로 커피는 가장 많이 소비되는 음료이며, 커피음료의 가공 및 소비로 발생하는 커피 부산물에는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌, 지질 및 생리활성물질 등이 풍부하지만 대부분 폐기되는 실정이다. 따라서, 많은 연구자들이 커피 부산물을 고부가가치 소재로 개발하기 위하여 노력하고 있다. 본 총설에서는 고분자/커피 은피 복합화 연구, 커피 은피로부터 셀룰로오스 추출 및 응용연구, 고분자/커피찌꺼기 복합화 연구, 커피찌꺼기로부터 셀룰로오스 추출 및 이를 활용한 연구, 커피찌꺼기로부터 지질 추출 및 이를 활용한 PHAs합성, 가소제로써 커피찌꺼기로부터 추출한 지질의 응용가능성 연구 등에 대하여 조사하였다. 선행 연구에서는 커피 부산물인 커피 은피 및 커피찌꺼기 자체를 고분자와 혼합하여 복합소재를 제조하고 물성을 평가하는 연구는 광범위하게 수행되고 있는 것으로 확인되었다. 하지만, 커피 은피 및 커피찌꺼기로부터 나노셀룰로오스를 추출하거나, 상대적으로 친수성인 커피 부산물과 소수성인 석유계 고분자 또는 생분해성 고분자와 복합화 시 상용성 개선과 관련된 커피 부산물의 표면 개질 및 상용화제 도입 등의 연구는 부족함을 확인하였다. 또한 커피 부산물로부터 추출한 지질을 활용하여 PHAs를 합성하는 연구가 일부 진행되고 있지만 합성된 PHAs를 활용하여 포장소재로의 제조 및 응용에 관한 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다. 또한, 커피찌꺼기의 발생량 대비 국내외 관리방안 마련 및 제품 적용 시 안전성 평가방법에 관한 연구는 거의 실시되지 않아 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.264-269
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• 2023

Spent coffee grounds (SCG) are a ubiquitous byproduct of coffee consumption, representing a significant waste management challenge, as well as an untapped resource for economic development and sustainability. Improper disposal of SCG can result in environmental problems such as methane emissions and leachate production. This study aims to investigate the physicochemical properties of SCG and their potential as a reinforcement material in polypropylene (PP) to fabricate an eco-friendly composite via extrusion and injection molding, with SCG filler ratios ranging from 5-20%. To evaluate the effect of SCG on the morphological and mechanical properties of the bio- composite, thermogravimetric analysis, SEM, tensile, flexural, and impact tests were conducted. The results demonstrated that the addition of SCG lead to a slight increase in brittleness of the composite but did not significantly affect its mechanical properties. Impressively, the presence of a significant organic component in SCG contributed to the enhanced thermal performance of PP/SCG composites. This improvement was evident in terms of increased thermal stability, delayed onset of degradation, and higher maximum degradation temperature as compared to pure PP. These findings suggest that SCG has potential as a filler material for PP composites, with the ability to enhance the material's properties without compromising overall performance.

• 에너지공학
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• 제26권1호
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• pp.76-83
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• 2017

In this paper, the carbon resources recycling of the overview of coffee waste generation in Vietnam. Since few years, there has been a significant research studies was done in the areas of coffee waste generation areas and also waste water generation from coffee production. The coffee residue (solid) and waste water (liquid) both are caused the underground water contamination and also soil contamination. These residues contain high organic matter and acid content leads to the severe threat to environment. In second stage of coffee production process, the major solid residue was generated. Various solid residues such as spent coffee grounds, defective coffee beans and coffee husks) pose several environmental concerns and specific problems associated with each type of residue. Due to the unlimited usage of coffee, the waste generation is high. At the same time, some researchers have been investigated the spent coffee wastes are the valuable sources for various valuable compounds. Biodiesel or biomass productions from coffee waste residues are the best available utilization method for preventing the landfill problems of coffee waste residues.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.451-457
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• 2019

본 연구는 커피박을 열풍건조와 유중건조 방법을 통해 고형연료로 제조하여 특성고찰을 진행하였다. 그리고 각 건조시료의 발열량 차이를 비교였다. 그리고 열중량분석기를 이용한 공업분석법이 유기성 폐기물 및 유중처리 시료에 적용 여부를 고찰하였다. 그 결과, 로 내부를 $N_2$ 분위기에서 $100^{\circ}C$까지 가열한 후 180분 동안 유지한다. 그 후 $100^{\circ}C$에서 $950^{\circ}C$까지 가열하고 $950^{\circ}C$에서 7분 동안 유지한다. 이후 $600^{\circ}C$로 냉각하고 로 내부를 $O_2$ 분위기로 전환한다. 그리고 $815^{\circ}C$에서 30분 내 외로 온도를 유지하는 것이 적당하다. 다음으로 건조 전과 후 시료의 표면을 SEM장비로 관찰하였고 EDS 장비를 통해 성분을 측정하였다. 그 결과 중금속과 같은 기타 유해성분은 측정되지 않았다. 그리고 열중량분석기를 통해 TG와 DTG 곡선을 얻었고 이를 통해 열분해와 연소반응의 차이점을 고찰하였다. 그 결과, 유중건조 된 커피박이 열풍건조 된 커피박 보다 착화 시간이 긴 것으로 보인다. 마지막으로, 열중량분석기에서 배출되는 연소가스를 포집하여 시간에 따른 CO와 $CO_2$ 농도를 GC를 이용하여 정성 및 정량분석 하였다.

• 에너지공학
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• 제26권2호
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• pp.39-49
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• 2017

Coffee is one of the most popular and consumed beverages in the world, which leads to a high contents of solid residue known as spent coffee grounds (SCG). As is known, coffee beans contain several classes of health related chemicals, including phenolic compounds, melanoidins, diterpenes, xanthines and carotenoids. The waste water coming out of coffee industries has high concentration of organic pollutants and is very harmful for surrounding water bodies, human health and aquatic life if discharged directly into the surface waters. Hence it is essential to treat and manage the coffee waste. Oyster shells are a waste product from mariculture that creates a major disposal problem in coastal regions of southeast Korea. In the study, the oyster shell waste was used to treat the coffee waste and its effluents. Oyster shells are calcined at $1000^{\circ}C$ for 2 h, and allowed to test the calcined CaO powder ability to inhibit the growth of bacteria in different aging coffee wastes. Calcined oyster shell powder showed anti-bacterial effect that inhibited cell growth of Escherichia coli and other bacterial forms. The antimicrobial activity of calcium oxide from oyster shell waste for biological treatment and utilization as a fertilizers with economic ecofriendly in nature.

• Corrosion Science and Technology
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• 제20권1호
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• pp.15-21
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• 2021

Through a simple filtration process, followed by carbonization within a reductive environment, coffee waste grounds can be transformed into a non-porous hard carbon for use in multiple contexts. This resulting coffee-waste carbon has been evaluated as an eco-friendly and cost-effective replacement for conventional graphite. When compared with different types of carbon, our study found that the coffee-waste carbon fell into the category of hard carbon, as verified from the galvanostatic charge/discharge profiles. The coffee-waste carbon showed a superior rate capability when compared to that of graphite, while compromising smaller capacity at low C rates. During electrochemical reactions, it was also found that the coffee-waste carbon is well exposed to electrolytes, and its disordered characteristic is advantageous for ionic transport which leads to the low tortuosity of Li ions. Finally, the high irreversible capacity (low initial Coulombic efficiency) of the coffee-waste carbon, which if also often observed in amorphous carbon, can be adequately resolved through a solution-based prelithiation process, thereby proving that the coffee-waste carbon material is quite suitable for commercial use as an anode material for quickly-chargeable electrodes.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제51권1호
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• pp.23-37
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• 2023

One type of biomass that has promising potential for bio pellet production is spent coffee grounds (SCGs). However, previous studies have shown that SCGs in bio pellets cause a lot of smoke. Therefore, they need to be mixed with a material that has a higher calorific value to produce better quality pellets. One material that can be used is pine wood because it has a natural resin content that can increase the calorific value. The aim of this study was to examine the quality of bio pellets produced with SCGs and pine wood charcoal at different particle sizes. The charcoal was ground using either a hammer mill (HM) or a ball mill (BM). Pine wood charcoal was mixed with SCGs at ratios of SCGs to pine wood charcoal of 4:6 and 6:4 by weight, respectively, and the adhesive used a tapioca with a composition ratio 5% of the raw material. The bio pellets were produced using a manual pellet press. The quality of the bio pellets was assessed based on Indonesian National Standard (SNI) 8021-2014, and the physical observations include flame length, burning rate, and compressive strength. The average water content, ash content, and calorific value of the bio pellets were in accordance with SNI 8021-2014, but the density and ash content values were below the standard values. The BM variation of bio pellets had a higher compressive strength than the HM variation, and the 4:6 BM variation had the longest burning time compared with 4:6 HM.

• 한국건설순환자원학회지
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• 제16권4호
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• pp.65-69
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• 2021

• 공업화학
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• 제34권5호
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• pp.529-533
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• 2023

우리 일상에서 대량으로 생성되는 리그노셀룰로즈(lignocellulose) 물질인 커피 찌꺼기(coffee grounds)를 탄화하여 얻어지는 탄소 소재의 전기화학적 특성과 흡착 성능을 고찰하였다. 커피 찌꺼기를 섭씨 600도 정도의 상대적 저온에서 탄화하여 얻어지는 탄소의 형태적 구조를 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 고찰하였다. Raman 분석을 통하여 얻어진 탄소 재료의 결정성 정보를 얻었다. 기본적인 전기적 특성을 간단한 옴의 관계(Ohmic relation)를 통하여 확인하였다. 나아가, 탄화된 재료가 리튬 이차 전지의 음극(anode) 소재로 활용될 수 있는지 여부를 반쪽 전지(half-cell) 충방전(charge/discharge) 테스트를 통해 살펴보았으며, 초기 음극재의 비용량은 약 520 mAh/g으로 나타났다. 이어서, 커피 찌꺼기 탄화로 얻어진 탄소 소재의 다공성 구조로 인해 분자를 흡착할 수 있음을 자외선(ultraviolet, UV) 흡광도(absorption) 측정을 통해 확인하였다. 탄소 소재의 표면 개질을 통해 극성이 다른 분자들의 선택적으로 흡착할 수 있음을 추가로 확인하였다. 본 연구는 향후 목질계 폐기물의 활용에 대한 중요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제37권6호
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• pp.1678-1686
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• 2020

본 논문은 농업부산물인 왕겨를 사용하여 목제펠릿 이용 가능성을 도출하고자 하였으며 왕겨의 낮은 발열량은 팽연화 기술과 연소첨가제를 통해 개선하고자 하였다. 왕겨의 물리?화학적 분석 시 염소 함유량이 0.09%로 목재펠릿 품질 기준에 부합하지 않는 결과를 얻을 수 있었다. 팽연화 기술을 통해 왕겨를 팽연왕겨로 제작 시 염소 함유량이 감소하여 목재펠릿 기준에 준하는 0.02%의 생성물을 얻을 수 있었으며 발열량 역시 기존 3,780 kcal/kg 대비 4,280 kcal/kg로 증가된 생성물을 얻을 수 있었다. 5,000 kcal/kg 이상의 생성물을 얻기 위해 연소촉진제로 붕사, 과산화수소, 수산화나트륨을 사용했지만 발열량 개선은 미비하게 나타났다. 폐자원 바이오매스인 커피찌꺼기를 사용하여 커피유로 전환 후 팽연왕겨에 혼합하여 생성물 분석 시 커피유 15 wt% 혼합 생성물이 4,949 kcal/kg의 발열량을 나타냈다. 농업부산물인 왕겨를 목제펠릿으로 사용할 시 발열량 개선을 위해 폐자원을 사용하는 것이 바람직하다 판단되며, 본 연구의 결과에 따라 커피유를 혼합할 시 왕겨를 목제펠릿으로 충분히 사용 가능할 것이라 사료된다.