• Title/Summary/Keyword: Energy Flow Analysis

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고위도 하부 열권 바람의 소용돌이도와 발산 분석: 행성간 자기장(IMF)에 대한 의존도 (Analysis of Wind Vorticity and Divergence in the High-latitude Lower Thermosphere: Dependence on the Interplanetary Magnetic Field (IMF))

  • 곽영실;이재진;안병호;황정아;김관혁;조경석
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제25권4호
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    • pp.405-414
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    • 2008
  • 이 연구에서는 고위도 하부 열권 역학을 좌우하는 물리적 과정을 이해하기 위하여, 상이한 행성간 자기장(Interplanetary Magnetic Field, IMF)에 따른 남반구 고위도 하부 열권에서의 소용돌이도(vorticity)와 발산(divergence)을 분석하였다. 이 연구를 위하여 미국립대기연구소(National Center for Atmospheric Research, NCAR)의 열권-이온권 전기역학적 대순환 모델(Thermo sphere-Ionosphere Electrodynamic General Circulation Model, TIEGCM)을 이용하였다. 소용돌이도와 발산 분석은 전체 수평 바람장을 최종적으로 결정하는 운동량원(momentum source)을 밝히는데 도움을 주는 근원적인 흐름을 파악할 수 있게 해주며, 운동량원들의 상대적인 강도를 분석해내는데 좋은 도구가 된다. 고위도 하부 열권의 평균 바람장은 태양 복사와 쥴가열에 의해 유발되는 발산운동 보다는 이온대류에 의해 유발되는 회전운동에 의해 주로 지배된다는 것이 확인되었다. $IMF{\neq}0$와 IMF=0인 경우의 고위도 열권 하부에서의 소용돌이도 차이(difference vorticity)가 모든 IMF 조건에서 발산장 차이(difference divergence)에 비해 훨씬 더 크게 나타났다. 이는 IMF가 발산적인 흐름보다 회전적인 흐름에 더 강하게 영향을 끼치며, 나아가 IMF가 발산운동을 유발하는 에너지 유입보다는 회전운동을 유발하는 운동량 유입에 더 강하게 영향을 끼침을 의미한다. IMF의 방향에 따라 고위도 하부 열권에서의 소용돌이도 차이의 양상이 매우 달랐다 $B_y$가 음일 때는 지자기 위도 $-70^{\circ}$ 이상의 고위도에서 극을 중심으로 양의 소용돌이도 차이가 나타나고 $B_y$가 양일 때는 음의 소용돌이도 차이가 나타났다. $B_z$가 음인 경우 소용돌이도 차이가 저녁 영역에는 양이고 새벽 영역에는 음이며, $B_z$가 양인 경우에는 반대의 분포를 보였다. $B_z$가 음일 때가 양일 때보다 소용돌이도 차이가 더 큰 것으로 확인되었는데, 이는 IMF $B_z$가 남쪽으로 향할 때가 북쪽으로 향할 때보다 고위도 이온권의 이온대류를 더 강화시켜 열권 중성대기의 회전적인 흐름을 더 강하게 유발시킴을 의미한다.

고효율 습식 아민 CO2 흡수제(KoSol-4)를 적용한 Test bed 성능시험 (Test Bed Studies with Highly Efficient Amine CO2 Solvent (KoSol-4))

  • 이지현;곽노상;이인영;장경룡;장세규;이경자;한광수;오동훈;심재구
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제51권2호
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    • pp.267-271
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    • 2013
  • KEPCO 전력연구원에서 개발한 고효율 습식 아민 $CO_2$ 흡수제(KoSol-4)를 적용하여 Test bed 성능시험을 수행하였다. 국내에서는 처음으로 석탄화력발전소에서 발생되는 연소 배가스를 적용하여 하루 2톤의 $CO_2$를 처리할 수 있는 연소 후 $CO_2$ 포집기술의 성능을 확인하였으며 또한 국내에서는 유일하게 공정운전에 소요되는 재생에너지 소비량을 실험적으로 측정함으로써 KoSol-4 흡수제의 성능에 대한 신뢰성 있는 데이터를 제시하였다. 흡수제 순환량 및 재생탑 운전압력을 대상으로 한 변수 실험 결과 Test bed 연속운전은 안정적으로 수행되었고, 흡수탑에서의 $CO_2$ 제거율은 국제에너지기구 온실가스 프로그램(IEA-GHG)에서 제시하는 $CO_2$ 포집기술 성능평가 기준치($CO_2$ 제거율: 90%)를 안정적으로 유지하였다. 또한 흡수제(KoSol-4)의 재생을 위한 스팀 사용량(재생에너지)은 3.0~3.2 GJ/$tCO_2$이 소비되는 것으로 산출되었는데 이는 기존 상용 흡수제(MEA, Monoethanolamine)의 재생에너지 수준(약 4.09 GJ/$tCO_2$, 본 연구) 대비 약 25% 이상 저감된 수치일 뿐만 아니라 우리나라에서 연구 중인 모든 $CO_2$ 포집기술을 통틀어 가장 우수한 성능이다. 본 연구를 통해 KEPCO 전력연구원에서 개발한 KoSol-4 흡수제 및 공정의 우수한 $CO_2$ 포집 성능을 확인할 수 있었을 뿐만 아니라, 향후 고효율 흡수제(KoSol-4)를 상용 $CO_2$ 포집플랜트에 적용할 경우 $CO_2$ 포집비용을 크게 낮출 수 있을 것으로 기대되었다.

삼상유동층에서 동력학적 기체유출 측정방법에 의한 큰 기포와 작은 기포의 체류량 특성 해석 (Analysis of Holdup Characteristics of Large and Small Bubbles in Three-Phase Fluidized Beds by using a Dynamic Gas Disengagement Method)

  • 임현오;임대호;서명재;강용;정헌;이호태
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제49권5호
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    • pp.605-610
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    • 2011
  • 내경이 0.105 m이고 높이가 2.5 m인 삼상(기체-액체-고체) 유동층에서 상대적으로 큰 기포와 작은 기포의 체류량 특성을 고찰하였다. 기체유속(0.01~0.07 m/s), 액체유속(0.01~0.07 m/s) 그리고 입자크기($0.5{\sim}3.0{\times}10^{-3}m$)가 상대적으로 큰 기포와 작은 기포의 체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 삼상 유동층에서 이들 두 종류 기포들의 체류량은 동력학적 기체 유출 방법(Dynamic gas disengagement method)에 의해 측정된 각각 기포들에 의한 압력강하 정보로부터 정압강하법(static pressure drop method)에 의해 산출되었다. 기체조절기에 의해 조절되는 건조되고 여과된 공기와 물 그리고 밀도가 2,500 $kg/m^3$인 유리구슬을 각각 기체, 액체 및 고체유동입자로 사용하였다. 삼상유동층에서 이들 두 종류의 기포, 즉 상대적으로 큰 기포와 작은 기포들은 유동층 탑에 유입되는 기체와 액체의 흐름을 정지시킨 후 경과시간에 따른 탑 내부의 압력강하를 측정함으로써 효과적으로 조사하고 분리할 수 있었다. 이들 두 종류의 기포들은 경과시간에 따라 증가하는 압력강하의 기울기가 서로 매우 다르게 나타났다. 실험결과 상대적으로 큰 기포들의 체류량은 기체의 유속이 증가함에 따라 증가하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라서는 감소하였다. 그러나, 이들 큰 기포의 체류량은 유동입자의 크기가 변화함에 따라 국부적인 최소값을 나타내었다. 상대적으로 작은 기포들의 체류량은 기체유속 또는 고체입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라서는 약간 감소하였다. 이들 두 종류 기포들의 체류량들은 각각 본 연구의 실험 범위 내에서 조작변수들의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

LNG 냉열을 활용한 저압 액화 공기 생산 공정 설계 및 경제성 평가 (Design and Economic Analysis of Low Pressure Liquid Air Production Process using LNG cold energy)

  • 문하늘;정근호;이인규
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제59권3호
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    • pp.345-358
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    • 2021
  • 본 연구에서는 액화천연가스(LNG; liquefied natural gas) 재기화 과정에서 버려지는 냉열을 회수하는 방법으로 액화 공기를 생산하는 공정을 개발하였다. 액화 공기는 LNG 수출국으로 운송하여 천연가스 액화를 위한 냉매를 부분적으로 대체하는 용도로 활용될 수 있다. 이를 위하여, 액화 공기는 LNG 운반선에 저장 가능한 압력을 만족하여야 한다. 따라서, 가장 널리 사용되는 멤브레인 탱크로 액화 공기를 운송하기 위해 약 1.3 bar에서 공기가 액체 상태로 존재할 수 있도록 설계하였다. 제안한 공정에서, 공기는 LNG와의 열교환 이후 추가적인 질소 냉매 사이클과의 열교환을 통해 과냉된다. LNG 운반선의 최대 용량만큼 액화 공기를 생산할 때 운송비용 측면에서 가장 경제적일 수 있으며, 천연가스 액화공정에서 활용할 수 있는 냉열이 많아지게 된다. 이를 비교하기 위하여, 동일한 1 kg/s의 LNG 공급 조건 하에서 기존 공정을 이용한 Base case와 제안공정 내 유입 공기 유량을 각각 0.50 kg/s, 0.75 kg/s, 1.00 kg/s으로 하는 Case1, Case2, Case3를 구성하고 열역학적 및 경제적 측면에서 분석하였다. 액화 공기 생산량이 많을수록 1kg의 생산량 당 더 많은 에너지가 요구되는 경향을 보였으며 Case3는 Base case 대비 0.18 kWh 높게 나타났다. 그 결과 Case3의 액화 공기 1 kg 당 생산 비용이 $0.0172 더 높게 나타났다. 그러나 액화 공기의 생산량이 증가함에 따라 1 kg 당 운송 비용이 $0.0395 감소하여 전체 비용 측면에서 Case3는 Base case에 비해 1 kg 당 $0.0223 적은 비용으로 액화 공기를 생산 및 운송할 수 있음을 확인하였다.

관측자료 분석과 수치모의에 의한 해운대 이안류 발생 특성 연구 (Investigation of Characteristics of Rip Current at Haeundae Beach based on Observation Analysis and Numerical Experiments)

  • 윤성범;권석재;배재석;최준우
    • 대한토목학회논문집
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    • 제32권4B호
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    • pp.243-251
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    • 2012
  • 국립해양조사원의 해운대 부이로 부터 관측된 자료와 CCTV 영상자료를 분석하고 수치실험을 수행하여 해운대 해변에서 발생하는 이안류의 특성을 연구하였다. CCTV 영상자료를 분석한 결과로 부터 이안류가 발생할 때 규칙파에 가깝고 진행방향이 약간 다른 파랑이 중첩되어 입사되고 있는 것을 관찰할 수 있었으며, 부이 관측자료의 웨이브릿 분석으로부터 한 주기에 파랑에너지가 집중된 협대역 스펙트럼을 확인할 수 있었다. 이로부터 이미 알려진 이안류 발생 메커니즘가운데 하나인 벌집구조의 절점선 영역을 통한 이안류의 발생이 해운대 이안류의 주요한 발생 메커니즘임을 추론할 수 있었다. 이러한 이안류 발생 메커니즘은 다음과 같이 설명할 수 있다. 진행방향이 약간 다른 규칙파가 해안으로 전파될 때 서로 중첩되어 비선형 상호작용으로 파봉선이 벌집구조 형상으로 변형된다. 여기서, 파고가 영(zero)인 절점선이 해안선에서 외해방향으로 발달하게 된다. 파고가 상대적으로 작은 이 절점선 영역을 향하여 연안류의 질량수송이 집중되며 일시에 외해로 이안류를 발생시키게 된다. 벌집구조 파봉형상 입사파에 의한 이안류 발생을 재현하기 위해 완전 비선형 Boussinesq 방정식 모형을 이용해 수치모의를 수행하였다. 이 수치모의로부터 진행방향이 서로 다르므로, 그리고 일방향 파랑이 수중천퇴에 의하여 변형되므로 발생된 벌집구조 현상에 의하여 이안류가 잘 발생함을 확인하였다.

톱밥으로부터 생산되는 개질 바이오오일 생산공장의 공정모사 및 경제성 분석 (Process Simulation and Economic Feasibility of Upgraded Biooil Production Plant from Sawdust)

  • 오창호;임영일
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제56권4호
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    • pp.496-523
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    • 2018
  • 본 연구의 목표는 톱밥의 건조, 급속열분해, 바이오오일 응축, 바이오오일 수첨개질, 전기생산, 폐수처리를 포함하는 2개의 바이오오일 생산공정들에 대한 경제적 타당성을 평가하는 것이다. 첫번째 공정은 수소생산을 위한 steam-methane reforming (SMR)을 포함하는 바이오오일 생산공정이다(Case 1). 두번째 공정은 SMR을 포함하지 않고 수소를 외부로부터 공급받아 수첨개질을 수행하는 바이오오일 생산공정이다(Case 2). 상용공정모사기인 ASPEN Plus를 이용하여 이두 공정에 대한 공정흐름도를 구축하였고, 물질 및 에너지 수지식을 계산하였다. 원료로서 40%의 수분을 포함하는 톱밥 100 t/d, 30% 자기자본비율, 자기자본에 상응하는 자본지출, 수소 구입가 $1,050/ton, 완전건조된 원료대비 수송용 연료 수율 20% (Case 1) 및 25% (Case 2) 로 가정하고, 4단계 경제성 분석기법인 4-level EP를 사용하여 기술경제성 분석을 수행하였다. 총투자비(TCI), 총생산비(TPC), 연간판매금액(ASR), 그리고 개질 바이오오일의 최소판매가격(MFSP)은 Case 1에 대하여 $22.2 million, $3.98 million/yr, $4.64 million/yr, 그리고 $1.56/l 이고, Case 2에 대하여 $16.1 million, $5.20 million/yr, $5.55 million/yr, $1.18/l로 산출되었다. 수소를 직접 생산하는 Case 1과 수소를 외부로 부터 공급받는 Case 2의 투자회수율(ROI)와 투자회수기간(PBP)은 큰 차이를 보여주지 않았고, Case 1과 Case 2의 원료 공급량을 1,500 t/d로 증가할 경우, ROI는 15% 이상으로 향상될 것으로 예상되었다.

국내 하천/호수에 적용된 조류저감기술의 조사 및 평가 (Investigation and Evaluation of Algae Removal Technologies Applied in Domestic Rivers and Lakes)

  • 변규덕;김가영;이인주;이새로미;박재로;황태문;주진철
    • 대한환경공학회지
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    • 제38권7호
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    • pp.387-394
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    • 2016
  • 실제 하천과 호소에서 적용된 상용화된 28개 조류저감기술의 현장적용 자료를 조사하고, 이를 평가(evaluation) 분석(analysis)하여 분류(classification)하였다. 분류 기준은 공법구분, 적용 수체의 유속, 적용 시점의 3가지 기준에 의해 분류하였으며, 각 조류저감기술은 경제성, 현장 적용성, 효과 지속성, 수생태 안전성을 기준으로 평가를 실시하였다. 공법 원리별로 분류시 물리적 공법이 32.2%, 화학적 공법이 25%, 생물학적 공법이 21.4%, 복합처리 공법이 21.4%를 차지하였다. 조사된 조류저감기술의 75%는 유속 0.2 m/s 이하의 정체된 호소, 저수지, 소형 하천을 대상으로 적용되었다. 가압부상장치와 컨베이어 벨트 및 탈수장치를 탑재한 이동식 녹조제거선과 광물기반 천연 부유응집제 기술이 타 기술 대비 현장 적용성은 우수한 것으로 조사되었다. 발생현장에 적합한(site-specific) 맞춤형 조류저감기술의 도입은 pilot 규모의 장 단기 운전을 통해 효율을 검증 후 최종 도입하는 것이 바람직하다. 또한, 회수된 조류 바이오매스를 생물 자원화를 통해 에너지 회수형 조류저감기술 등의 신속한 개발 및 보급이 필요하다.

치매환자(患者) 32례(例)에 대(對)한 임상적(臨床的) 고찰(考察) (The Clinical Analysis on 32 Cases of Dementia)

  • 이영욱;강화정;조명래;진천식;홍석;김종석
    • 대한한방내과학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.301-317
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    • 1998
  • A clinical analysis was carried out for 32 patients who were treated in Dept. of Dong-shin Oriental Medicine Hospital from 10st January to 16st May in 1998 and ruled out as dememtia. The results were summarized as follows. 1. In the distribution of sex, female was more than male. And the age of seventies(17 cases, 53.125%) was highest in the frequency of age. 2. In the distribution of having history of drinking and smoking were each 4 cases(12.5%) and 7 cases(21.875%). 3. In the distribution of seasons, the ratio of spring and winter were each 16 cases(50.0%), 15 cases(46.875%), that of summer and fall were comparatively low. 4. In the period from onset to admission, the period within a week had 20 cases(62.5%) as top, and the most period of treatment was 2 and 3 weeks(28.125%). 5. The number of cases that had preceding disease was 35 cases(71.875%), a major portion of preceding diseases were hypertension, diabetes mellitus, stroke. 6. The most common symptom was disorientation(78.125%), and the next common symptom was motor desability(71.875%), and memory disturbance, verbal disturbance was each 59.375 and 47.1%. 7. In the distribution of the CT scan films, 15 cases(46.875%) showed cerebral infarction and that of another 5cases (15.625%) showed cerebral hemorrhage, that of another 2 cases(6.25%) showed brain atrophy. 8. In the lipid density of blood, T-Cholesterol, TG, HDL-Cholesterol, LDL- Cholesterol was within normal limit. 9. In the MMSE-K, the most score was from 16 point to 20 point, and second only was from 11 point to 15 point, and the next was from 6 point to 10 point. 10. In the Ischemic score, 20 cases(62.5%) was diagnosed as brain vascular type dementia, and mixed type dementia was 9 cases(28.125%), Alzheimer type dementia was 3 cases(9.375%). 11. The most used recipes were a sort of recipes to activate of flow the vital energy and the blood, to remove the phlegm(41 cases 33.9%), especially DODAMHOALHEL TANG (12 cases, 9.9%), ANSINCHUNGNOITANG (8 case, 6.6%) was the most used recipe. 12. In the judgement of efficacy, 17 cases(53.125%) showed excellent efficacy, 10 cases(31.25%) showed good efficacy, 5 cases(15.625%) showed no change and that according to MMSE-K, 4 case(18.18%) showed excellent efficacy, 15 cases(68.18%) showed good efficacy, 15 cases(68.18%) showed no change.

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Leuconostoc mesenteroides Sikhae의 Crude Dextransucrase 반응시간에 따른 Dextran 생성액의 유변성 (Effect of Reaction Time on the Rheological Properties of Dextran Formed Solution Produced by Crude Dextransucrase from Leuconostoc rnesenteroides Sikhae)

  • 박춘상;이철호
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.316-323
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    • 1992
  • 가자미 식해에서 분리한 Leuconostoc mesenteroides(Sikhae)로부터 생산한 dextransucrase 조효소액에 10 sucrose를 반응시켜 얻은 dextran 생성액의 유변성과 생성된 dextran의 분자량 분포 및 수율을 반응시간별로 조사하였다. Dextran 생성속도는 반응액의 HPLC를 이용한 당분석과 점도측정으로 추정이 가능하였다. Periodate oxidation 시험결과 정제된 dextran은 89의 Alpha-(1-6) 결합외에 11의 Alpha-(1-3) 부결합이 존재하는 것으로 판단되며, 반응시간이 경과함에 따라 dextran 생성액은 높은 항복력을 갖는 Bingham-pseudoplastic 유체특성을 나타내었다. 반응시간이 결과함에 따라 시간의존 특성(thixothropicity)이 증가하였는데 이러한 현상은 GPC 분석을 통하여 dextran 생성액내 고분자 dextran의 비율증가에 의한 것임을 알 수 있었다. Dextran 생성액은 반응 8시간후에 최고점도 (2680 cP. $\gamma$=$33.75s^{-1}$, $25^{\circ}C$)를 나타내었으며, 그 이후부터 점도는 다시 감소하였다. 또한 dextran 생성액은 온도가 증가함에 따라 점도가 감소하였으며, 이는 Arrhenius의 일반식으로 표시할 수 있었다. Arrhenius 식으로 구한 dextran 생성액의 유동 활성화에너지는 반응시간이 경과함에 따라 증가하였으며, 8시간 반응시킨 dextran 생성액의 경우 1.69kcal/gmole 정도로써 온도증가에 의한 점도변화가 비교적 적음알 수 있었다.

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산 가수분해를 이용하여 microcrystalline cellulose로부터 추출 된 cellulose nano-whisker의 특성분석 (Preparation and Characterization of Cellulose Nano-Whiskers Extracted from Microcrystalline Cellulose by Acid Hydrolysis)

  • 정해득;윤창록;이종혁;방대석
    • Elastomers and Composites
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    • 제45권1호
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    • pp.51-57
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    • 2010
  • 본 연구에서는 친환경적인 특징을 가지면서도 우수한 기계적 특성을 가지고 있어 고분자 복합재료의 보강제로 주목 받고 있는 Cellulose nanowhisker (CNW) 를 염산 혹은 황산을 사용한 산가수분해 방법을 이용하여 Microcrystalline cellulose (MCC) 로 부터 추출하였다. 염산 혹은 황산을 사용하여 추출된 CNW는 직경이 20 에서 30nm 정도였고, 길이가 200 에서 300 nm 로써, 형상학적 측면에서 유사한 특성을 가지는 것을 확인하였다. 또한 전해질 용액의 전기전도도를 이용한 적정 (conductometric titration) 결과 황산을 이용하여 제조되어진 CNW의 경우, 셀룰로오스 표면의 sulfate group 에 의해 나타나는 표면전하 값이 각각 140, 197.78 mmol/kg으로 나타났으며, 염산을 이용하여 제조되어진 CNW 의 경우 셀룰로오스 표면에 약한 전하 값을 가져 표면전하 값을 구할 수 없었다. 황산을 이용하여 추출된 CNW의 열중량 분석 결과 염산을 이용하여 추출된 CNW와 비교하여 열분해 온도가 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, Broido's method를 이용하여 정의 되어진 열분해 거동에 대한 활성화 에너지 역시 상대적으로 낮음을 확인할 수 있었다.