• 제목/요약/키워드: Differential equation

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가래떡의 노화 억제에 관한 변형 전분의 최적화 (Optimization of Modified Starches on Retrogradation of Korean Rice Cake(Garaeduk))

  • 박현정;송재철;신완철
    • 한국식품영양학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.279-287
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    • 2006
  • 본 연구는 변형 전분이 가래떡의 노화에 어떤 영향을 미치는지를 규명하기 위해 실시하였다. 우선 변형전분이 가래떡의 노화에 미치는 영향을 Avrami equation으로 검토하였는데 그 결과 Avrami equation 지수 n값은 실험구 모두 1.03${\sim}$l.31범위로 나타났다. 이것은 변형 전분을 첨가한 가래떡 전분 입자의 결정화 즉시노화가 일어난다는 것을 의미하며 대조구(control)의Avrami equation 지수 n값이 가장 높은 값을 나타내었다. 노화속도상수 k는 대조구에 비해서 변형 전분을 첨가한 경우가 낮게 나타났으며 그 중 SHPP가 가장 낮게 나타났다. 이러한 경향은 노화 속도의 시간 상수 1/k값에서도 잘 나타나 있다. 시차주사열량기(DSC, differential scanning calorimeter)를 이용한 변형 전분의 가래떡에 대한 열적 특성 검토에서는 저장 기간에 따라 변형 전분을 사용한 경우 전분 입자의 호화 개시 온도가 조금씩 높아졌고 그 중 SHPP가 가장 완만하게 상승하였다. 떡의 최대 호화온도에서도 저장기간에 따라 SHPP는 거의 변하지 않고 SSOS, ASA는 약간 증가하였고 대조구는 더 많이 증가한 것으로 나타났다. 용융 enthalpy(${\Delta}$H)는 대조구(21.2${\rightarrow}$26.1${\rightarrow}$27.1)에 비해서 변형 전분을 첨가한 경우(SSOS: 21.1${\rightarrow}$23.7${\rightarrow}$24.1, ASA: 21.1${\rightarrow}$24.8${\rightarrow}$25.4)가 용융 enthalpy가 적은 것으로 나타났으며 특히 SHPP의 경우는 가장 적은 폭으로 증가하였다. 가래떡의 열 용융 신전성(열용융신전성(熱熔融伸剪性), Martindiameter)은 대조구, ASA, SSOS, SHPP 순으로 좋게 나타났으며 SHPP를 첨가한 것이 가장 좋은 용융 신전성을 나타내었다. 변형 전분을 첨가한 가래떡의 색깔과 관능적 조직감의 경우에는 L$^*$값은 저장 기간에 따라 SSOS와 SHPP의 경우에는 그 값이 많이 변하지 않고 안정한 편이었다. a$^*$값은 대조구(2.21${\rightarrow}$5.34 : 141.6%), ASA(2.01${\rightarrow}$4.22 : 110.0%), SSOS(2.78${\rightarrow}$4.87 : 75.2%), SHPP(2.12${\rightarrow}$3.40) : 60.4%)의 순이었다. 또 b$^*$값은 대조구(4.32${\rightarrow}$6.35 : 47.0%), ASA(4.66${\rightarrow}$5.73 : 23.0%), SSOS (4.90${\rightarrow}$5.89 : 20.2%), SHPP(4.89${\rightarrow}$5.12 : 4.7%) 순서로 SHPP가 가장 색깔 변화가 없었다. 관능적 조직감은 변형 전분을 사용한 경우 높게 나타나고 특히 SHPP는 가장 좋은 관능적 조직감을 유지하는 것으로 나타났다.

단열 발포 폴리올레핀계 구조체의 특성에 관한 연구 (A Study on the Characteristics of the Adiabatically Expanded Polyolefin Structured Foams)

  • 황준호;김우년;전재호;곽순종;황승상;흥순만
    • 폴리머
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    • 제29권6호
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    • pp.605-612
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    • 2005
  • 폴리올레핀계 공중합체 수지인 polypropylene-polyethylene-(1-butene) 미발포 수지에 부탄 가스를 물리적 발포제로 이용하여 단열 팽창시킨 발포체의 등온 결정화 거동을 DSC(differential scanning calorimeter)와 편광 현미경을 이용하여 고찰하였으며, 얻어진 결과는 Avrami 식을 이용하여 해석하였다. 발포체의 결정화 반감 시간이 미발포체의 결정화 반감 시간보다 짧고 핵 생성 속도 증가에 따른 nucleation density증가 및 구정 성장 속도가 더 빠름이 발견되었는데, 이는 가공 공정 중의 분자량 감소보다는 단열 팽창 과정에서 진행되는 연신 배향 결정화에 의해 결정화 속도가 증가하였기 때문인 것으로 사료된다. 또한, 단열 구조 발포체는 직경 30 $\mu$m 이하의 균일한 closed cell 형태를 나타내고 있음을 SEM 을 이용하여 관찰하였고, 발포체의 물성은 미발포체에 비해 단열성이 크기 때문에 열전도도가 감소하였고 압축강도는 발포비가 증가할수록 감소하는 것을 알 수 있었다.

Sol-Gel Synthesis, Crystal Structure, Magnetic and Optical Properties in ZnCo2O3 Oxide

  • Das, Bidhu Bhusan;Barman, Bittesh
    • 대한화학회지
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    • 제63권6호
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    • pp.453-458
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    • 2019
  • Synthesis of ZnCo2O3 oxide is performed by sol-gel method via nitrate-citrate route. Powder X-ray diffraction (XRD) study shows monoclinic unit cell having lattice parameters: a = 5.721(1) Å, b = 8.073(2) Å, c = 5.670(1) Å, β = 93.221(8)°, space group P2/m and Z = 4. Average crystallite sizes determined by Scherrer equation are the range ~14-32 nm, whereas SEM micrographs show nano-micro meter size particles formed in ZnCo2O3. Endothermic peak at ~798 K in the Differential scanning calorimetric (DSC) trace without weight loss could be due to structural transformation and the endothermic peak ~1143 K with weight loss is due to reversible loss of O2 in air atmosphere. Energy Dispersive X-ray (EDX) analysis profile shows the presence of elements Zn, Co and O which indicates the purity of the sample. Magnetic measurements in the range of +12 kOe to -12 kOe at 10 K, 77 K, 120 K and at 300 K by PPMS-II Physical Property Measurement System (PPMS) shows hysteresis loops having very low values of the coercivity and retentivity which indicates the weakly ferromagnetic nature of the oxide. Observed X-band EPR isotropic lineshapes at 300 K and 77 K show positive g-shift at giso ~2.230 and giso ~2.217, respectively which is in agreement with the presence of paramagnetic site Co2+(3d7) in the oxide. DC conductivity value of 2.875 ×10-8 S/cm indicates very weakly semiconducting nature of ZnCo2O3 at 300 K. DRS absorption bands ~357 nm, ~572 nm, ~619 nm and ~654 nm are due to the d-d transitions 4T1g(4F)→2Eg(2G), 4T1g(4F)→4T1g(4P), 4T1g(4F)→4A2g(4F), 4T1g(4F)→4T2g(4F), respectively in octahedral ligand field around Co2+ ions. Direct band gap energy, Eg~ 1.5 eV in the oxide is obtained by extrapolating the linear part of the Tauc plot to the energy axis indicates fairly strong semiconducting nature of ZnCo2O3.

팔면체형 Fe(Ⅱ)와 Ni(Ⅱ)착물의 실측 리간드화열에 관한 이론적 연구 (Theoretical Study on Observed Heat of Ligation for Iron(Ⅱ) and Nickel(Ⅱ) Octahedral Complexes)

  • 김정성;최진태;송영대;조태섭
    • 대한화학회지
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    • 제43권2호
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    • pp.141-149
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    • 1999
  • Fe(II) 및 Ni(II) 이온에 $NH_3$ 리간드를 배위시켜 분자역학(MM2)법으로 최소에너지를 갖는 구조를 구한 후 확장분자궤도함수(EHMO)법 및 ZINDO/1법으로 양자화학적 양을 얻어 실험적 사실과 비교 검토하였다. 즉, 팔면체인 $[M(H_2O)_{6-x}(NH_3)_x]^{2+}(M=Fe(II),\;Ni(II)(x=0,\;1,\;…,\;6)에서 $NH_3$ 분자가 $H_2O$ 분자와 단계적으로 치환될 때에 따른 실측리간드화열이 MO 이론으로 계산한 팔면체형인 Fe(II)및 Ni(II)착물의 양자화학적 양인 중심금속의 알짜전하, 형성엔탈피, 총결합에너지로부터 실측 리간드화열$({\Delta}H_{obs})$을 이론적으로 예측할 수 있는 ${\Delta}H_{obs}=-0.2858_{qFe}+0.8813(r=0.97),\;{\Delta}H_{obs}=-0.8981_{qNi}+1.7929(r=0.95),\;{\Delta}H_{obs}=-0.0031H_{f(Fe)}+0.5725(r=0.97),\;{\Delta}H_{obs}=-0.0095H_{f(Ni)}+0.9193(r=0.97),\;{\Delta}H_{obs}=0.0476E_{diss(Fe)}+0.6434(r=0.94),\;{\Delta}H_{obs}=0.1401E_{diss(Ni)}+1.1393(r=0.93)$인 이론식을 각각 얻었다.

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수정된 증발법을 이용하여 제작된 주석 나노입자의 녹는점 강하에 관한 연구 (Study on the Melting Point Depression of Tin Nanoparticles Manufactured by Modified Evaporation Method)

  • 김현진;백일권;김규한;장석필
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제38권8호
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    • pp.695-700
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    • 2014
  • 본 논문에서는 수정된 증발법을 이용하여 제작된 주석(Sn) 나노입자의 녹는점 강하 특성에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 대량생산이 가능한 수정된 증발법을 이용하여 10nm 급 주석 나노입자를 제조하였다. 주석 나노입자 표면의 산화 방지를 위하여 Benzyl Alcohol 을 기본유체로 사용하였으며, 제작된 주석 나노입자의 형상과 입자크기를 알아보기 위하여 투과전자현미경(TEM)을 사용하였다. 제작된 나노입자의 녹는점은 시차주사열량계(DSC)를 통해 측정하였으며, 광전자분광분석기(XPS)를 사용하여 제작된 주석 나노입자의 성분 분석을 진행 하였다. 주석 나노입자의 녹는점은 주석의 녹는점인 $232^{\circ}C$보다 44% 감소한 $129^{\circ}C$로 측정되었다. 녹는점 측정 결과는 Gibbs-Thomson 식 및 Lai 의 식과 비교하였으며, 그 결과 Lai의 식이 실험결과를 잘 예측함을 확인할 수 있었다.

온수난방시스템 온실의 온도제어 시뮬레이션 (A Simulation of Temperature Control of Greenhouse with Hot-Water Heating System)

  • 정태상;하종규;민영봉
    • 생물환경조절학회지
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    • 제8권3호
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    • pp.152-163
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    • 1999
  • 온수난방시스템 온실의 디지털 온도제어 수식모형을 수립하고, 이 수식모형을 이용하여 제어시뮬레이션을 실시하여 최적의 온도제어 방법을 구명하였다. 이용된 제어기법은 종래의 온수온도 일정 공급ON-OFF 제어, 비례제어, PI 제어, PID 제어기법이었으며, 시뮬레이션을 이용해 제어기법별 제어성능을 비교 분석하였다. 대상유리온실의 실내온도( T$_{i}$ )에 관한 디지털 제어수식모형은 공급온수온도( T$_{w}$ )와 외기온도( T$_{o}$ )가 관련된 T$_{i}$($textsc{k}$+1)= 0.851.T$_{i}$($textsc{k}$)+0.055.T$_{w}$($textsc{k}$)+0.094.T$_{o}$ ($textsc{k}$)로 나타났다. 온실의 실내온도제어 시뮬레이션을 실시한 결과 종래의 온수온도 일정공급 ON-OFF 제어, P 제어, PI 제어,PID 제어의 정정시간, 오버슛트, 정상오차는 각각 무한, 3.5$0^{\circ}C$, 3.5$0^{\circ}C$ / 30분, 2.37$^{\circ}C$, 0.51$^{\circ}C$ / 21분, 0.0$0^{\circ}C$, 0.23$^{\circ}C$ / 18분, 0.0$0^{\circ}C$, 0.23$^{\circ}C$로 나타났으며, 온수난방시스템 온실의 온도제어에 가장 적합한 제어기법은 PI와 PID제어인 것으로 나타났다 또한 미분이득은 온실의 난방계에 거의 영향을 미치지 않지만 적분이득은 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 나타났다.

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직접메탄올 연료전지의 Multiscale 모델링 및 전산모사 (Multiscale Modeling and Simulation of Direct Methanol Fuel Cell)

  • 김민수;이영희;김정환;김홍성;임태훈;문일
    • 멤브레인
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    • 제20권1호
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    • pp.29-39
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    • 2010
  • 본 연구는 차세대 에너지원으로 주목 받고 있는 직접메탄올연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)에 대해 mutiscale 기법을 사용하여 DMFC의 MEA부분에 대한 상세 모델링 및 전산모사를 통한 이론적 고찰을 시도하였다. 본 연구에서 이용한 multiscale 모델링 방법은 공정시스템 공학의 kinetic 중심의 모델링 방법과 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)의 유동중심의 모델링 방법을 유기적으로 결합하여 모사 중간에 필요한 데이터 교환을 함으로써 정확한 모델링 및 전산모사 결과를 얻었다. CFD 모델링으로 유체 이동현상을 3차원으로 해석하였고, 동시에 복잡한 비선형 대수방정식으로 표현되는 반응속도, 전기화학반응을 DAE (Differential & Algebraic Equation) solver로 계산하였다. 모델은 메탄올의 산화반응과 산소의 환원반응을 중심으로 MEA (Membrane Electorde Assembly)부분에서 물리화학적, 전기적 현상 현상을 규명하고, 반응 메커니즘을 구성하였다. MEA 모델은 3차원 공간에서 변위를 가지는 3차원 모델로 구성하였으며, 정상상태 및 등온공정의 조건하에 수립되었다. 이를 통해 channel을 포함한 MEA 부분에서 발생되는 물리적, 화학적, 전기적 현상을 정확히 예측 할 수 있다. 본 연구를 통해 수행된 결과는 DMFC의 실험계획 및 운전조건을 도출함에 있어 매우 유용한 역할을 할 수 있을 것으로 사료되며, 추가적인 연구를 통해 DMFC의 상용화에 크게 이바지 할 수 있을 것으로 사료된다.

아동기 외상과 마음이론이 스트레스 지각에 미치는 영향 (The Pathway Linking Childhood Trauma and Stress Perception: Mediating Role of Theory of Mind)

  • 장은영
    • 감성과학
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    • 제21권3호
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    • pp.17-28
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    • 2018
  • 아동기 외상은 발달 과정에서 심리적 그리고 생물학적 문제를 초래하고, 이 문제들이 사회인지 발달과 공변하여 이후 스트레스 대처에 장애물로 지속적으로 작용할 수 있다고 가정하였다. 이에 아동기 외상, 구체적으로 방임, 신체학대 및 정서학대의 경험이 성인이 된 시점에서 지각하는 스트레스 수준에 영향을 미치는지, 그리고 그 과정에서 마음이론이 매개역할을 하는지 알아보았다. 이를 위해 대학생 155명을 대상으로 아동기 외상 및 지난 일주일 간 지각한 스트레스 수준을 측정하는 자기보고식 척도를 실시하였다. 사회인지 능력의 하나인 마음이론을 측정하는 질문을 실시하고 필요한 경우 면담자가 힌트를 제공하는 구조화된 방식으로 측정하였다. 최종 151명을 대상으로 실시한 공변량구조분석을 통하여 마음이론의 완전매개 효과를 가정한 모형(모형 1)과 부분매개 효과를 가정한 모형(모형 2)의 간명성과 부합도를 비교하였다. 완전 매개효과 모형을 보면, 마음이론이 스트레스 지각에 영향을 미치는 경로가 유의하였고, 아동기 방임이 마음이론에 영향을 미치는 경로가 유의하였다. 아동기 정서학대가 마음이론에 영향을 미치는 경로는 경향성만 나타내었고, 아동기 신체학대가 마음이론에 영향을 미치는 경로는 유의하지 않았다, 부분 매개 효과 모형을 보면, 아동기에 경험한 방임은 마음이론에 영향을 미치고, 이는 다시 스트레스 지각에 영향을 미쳤다. 아동기에 경험한 정서학대는 성인기의 스트레스 지각에 직접적으로 영향을 미쳤다. 상관분석 및 완전, 부분 매개효과 모형에서 모두 아동기의 세 가지 유형의 외상 경험은 유의한 상호상관관계를 보였다. 모형의 간명성과 부합도를 비교한 결과에서는 최종적으로 부분 매개효과 모형이 채택되었다. 마지막으로 본 연구의 의의와 제한점, 후속연구를 위한 제언을 논의하였다.

토픽모델링을 활용한 SIAM Journal on Applied Mathematics의 연구 동향 분석 (Analysis of Research Trends in SIAM Journal on Applied Mathematics Using Topic Modeling)

  • 김성연
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제21권7호
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    • pp.607-615
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    • 2020
  • 본 연구는 텍스트 마이닝 기법을 이용하여 산업수학과 관련한 논문들의 연구 현황 및 동향을 파악하는데 목적이 있다. 이를 위해 R로 1970년부터 2019년까지 SIAM Journal on Applied Mathematics 총 4910편 논문의 제목, 초록, 주제어를 수집하였으며, LDA 알고리즘 기반의 토픽모델링 분석을 수행하였다. 수집된 자료에 대한 coherence score 분석 결과, 토픽의 최적 개수는 20개로 결정하였으며, 핵심 연구 주제들은 Gibbs 샘플링 방법을 기반으로 추출하였다. 주요 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 해석학과 대수학을 중심으로 계산수학, 기하학, 수학적 모델링, 위상수학, 이산수학, 확률 및 통계학 등 다양한 수학 분야에서 산업수학 관련 연구가 진행되었다. 둘째, 연대별 연구 주제의 동향을 분석한 결과, 상승하는 연구 주제는 수리생물학, 비선형편미분방정식, 이산수학, 통계학, 위상수학으로, 하강하는 연구 주제는 확률론만 나타났다. 셋째, 2015개정 수학교육과정에서 반영되지 않은 분야 중 고등학교 수학교육과정에서 다루어야 할 내용으로 기수법, 행렬, 공간벡터, 복소수가 도출되었다. 마지막으로 분석 결과를 바탕으로 우리나라의 산업수학 활성화 방안과 본 연구의 제한점 및 후속 연구를 제시하였다.

영가철 및 철환원균을 이용한 2가 산화철 매질에 의한 TCE 제거 연구 - 모델수립 (Trichloroethylene Treatment by Zero-Valent Iron and Ferrous Iron with Iron-Reducing Bacteria - Model Development)

  • 배연욱;김두일;박재우
    • 대한환경공학회지
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    • 제30권11호
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    • pp.1146-1153
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    • 2008
  • 본 연구에서는 지하수 내 투수성 반응벽체(permeable reactive barrier, PRB)의 TCE 처리에 관한 모델링을 수행하여 trichloroethylene (TCE)의 농도, 컬럼의 단위 부피당 철 매질의 질량, 철환원균(iron-reducing bacteria, IRB)의 농도에 대하여 각각의 유기적인 관계를 고찰하였다. 1차원 이송 확산 반응 방정식을 MATLAB을 이용하여 이송, 확산, 그리고 분해 반응 등을 컬럼의 길이, 실험 수행 시간에 따라 모델하였으며, 유한차분법(finite differential method, FDM)으로 수치해를 구하였다. 영가철 및 2가 산화철은 TCE에 의한 반응항과 철환원균에 의한 반응 항으로 나누어서 식을 정리했다. TCE 주입농도는 10 mg/L로 설정하여 영가철 및 2가 산화철에 의한 각각의 관계를 모델링했다. 또한, 철환원균 농도와 산화철 환원 모델을 통해 철환원균의 농도에 따른 산화철 환원 효율을 해석했고, 이것이 전체 TCE 분해에 어떤 영향을 주는지 모델로 나타냈다. 영가철 컬럼에서는 TCE 제거 효율이 60시간에서 235시간 동안 99% 이상을 나타냈고, 1,365시간 이후에 1% 이하로 떨어졌다. 2가 산화철 컬럼의 경우 TCE와 반응을 시작한 210시간 이후에 평형을 이루었고, 85.3%의 일정한 제거 효율을 나타냈다. 모델의 결과에 따르면, 철환원균에 의한 2가 산화철의 경우 영가철보다 TCE 제거 효율이 떨어지지만 더 높은 제거수명을 가질 수 있는 것으로 나타났다.