본 연구에서는 막분리 공정의 전처리 공정으로 응집 공정을 적용할 경우 응집 공정의 적용 가능성을 평가하고자 하였으며 사용된 응집제 종류에 따라 발생하는 금속염이 막오염에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 응집제 종류에 따른 투과 flux 실험결과 응집 공정을 전처리 공정으로 적용할 경우 막의 재질에 상관없이 응집효율이 우수한 PACl의 경우 투과 flux가 높게 나타났으며 전처리 응집 공정의 적용시 급속교반+UF 공정에 비하여 급속-완속교반+UF 공정의 경우 투과 flux 감소율이 낮게 나타났다. 급속교반 공정에 응집제를 첨가할 경우 다양한 형태의 가수분해종이 형성되어졌으며 금속염 응집제가 막오염에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 시간에 따른 투과 flux 실험결과 금속염 응집제에 의한 막오염이 발생하였으며 응집제 주입량이 증가할수록 침전물 형태의 금속염 가수분해종의 발생이 증가하여 투과 flux 감소가 크게 나타났다.
가수분해시킨 폐 유리를 사용하여 발포유리블록의 제조시 발포유리블록의 안정화를 위한 열처리 공정을 조사하였으며 이를 바탕으로 상업적 생산을 위한 scale-up 실험을 시도하였다. 최적의 열처리 조건은 발포소성 후 $550{\sim}600^{\circ}C$로 급냉시켜 안정화시키고 이후 $200^{\circ}C$에서 추가적으로 열응력을 해소하고 $0.3^{\circ}C/min$의 속도로 실온까지 냉각시키는 것이다. 이러한 열처리 조건을 거침으로서 기계적으로 안정성을 지닌 $250mm{\times}250mm{\times}90mm$ 크기의 발포유리가 생산 가능하였으며 이 경우 발포유리블록의 물성은 밀도 $0.28{\pm}0.06g/cm^3$, 열전도도 $0.048{\pm}0.005kcal/hm^{\circ}C$, 흡수율 $0.5{\pm}0.09vol%$, 선팽창계수$(8.6{\pm}0.2){\times}10^{-6}m/m^{\circ}C$($400^{\circ}C$ 기준), 휨강도 $15.0{\pm}0.6kg/cm^2$, 압축강도 $39.5{\pm}0.6kg/cm^2$의 특성을 갖는 것으로 확인되었다.
소고기 Stew의 Process, treatment과 storage가 Stew의 지방분해에 미치는 영양을 조사했다. Process는 Stew을 조리한 후 Polyethylene 용기에서 $5^{\circ}C$에서 저장한 것(P1)과 barrier에 $0^{\circ}C$에서 저장한 것(P2)을 이용했으며, treatment은 Stew을 만들 때 쇠고기(T1), 소고기와 양파(T2), 소고기와 당근(T3) 그리고 소고기, 양파 및 당근(T4)을 넣어 만들었다. P1 Stew는 0, 2, 4일간 저장했으며, P2 Stew는 0, 2, 4주 동안 저장하였다. 조리한 소고기 Stew는 조리하지 않는 것이 비교해서 cephalin 양이 39%, lecithin 양이 21% 감소했으며, 그 외 대부분의 인지질과 지방산도 감소했다. Process의 차이나 storage의 차이에 따라 cephalin이나 lecithin의 양에 현저한 영향을 미치지는 않았으나 소고기와 당근으로 만든 Stew에서 당근이 cephalin의 가수분해를 약간 억제했다. 특히 P1 Stew가 P2 Stew보다 높은 TBA가를 나타냈으며, P1 Stew의 TBA가는 4일간 저장하는 과정에서 계속해서 증가했으며, P2 Stew의 TBA가는 4주 동안 현저한 변화가 없었다.
본 연구에서는 인체에 유해한 용매를 사용하지 않고 누에 실샘으로부터 가수분해물을 제조하는 새로운 공정을 개발하였다. 제조된 누에 실샘 가수분해물의 특성 분석을 통해 누에고치 유래 세리신 가수분해물(CSH)과 구성 성분 및 물성이 상이함을 확인하였다. 또한 1 mg/ml 수용성 누에 실샘 가수분해물(SSGH)을 첨가한 경우 10% FBS를 첨가한 대조군과 동등한 세포 증식효과가 있음을 증명하였다. 결론적으로 누에 실샘 가수분해물은 혈청을 대체할 수 있는 우수한 소재임을 확인하였다. 본 연구에서 개발한 제조방법을 통해 생산된 누에 실샘 가수분해물은 향후 화장품 및 의료용 소재로 그 응용범위를 확대할 수 있을 것으로 사료된다.
여러 금속 부품을 가공하기 위하여 사용된 염화제이철 에칭 폐액은 유가금속인 니켈 등을 함유하고 있다. 본 연구에서는 식각공정을 완료한 에칭폐액을 재생하고 부산물로 나온 니켈 함유 폐액으로부터 정제하여 니켈 금속분말로 제조하는 공정을 개발하였다. 부산물인 니켈함유용액을 철 등의 불순물을 침전 제거하기 위하여 수산화나트륨 수용액을 실험을 통하여 가수분해 중화제로서 선정하였고, 이를 통하여 철 등의 불순물을 pH = 4 조건하에 침전 제거하였다. 그 후, 불순물로 잔류하는 망간 및 아연과 같은 금속이온들을 D2EHPA (Di-(2-ethylhexyl) phosphoric acid)를 사용하여 용매추출 하였다. 정제된 염화니켈은 99% 이상의 순도를 가지고 있으며, 그 후 환원제로 하이드라진을 이용하여 99% 이상의 순도와 약 150 nm의 크기를 가지는 니켈 금속분말로 제조하였다. 염화니켈 및 니켈 금속분말의 성분은 EDTA 적정법과 유도결합 플라즈마 방출분광법(inductively coupled plasma optical emission spectrometer, ICP-OES)을 이용하여 확인하였으며, 전계방사 주사전자현미경(field emission scanning electron microscope, FE-SEM), X-선 회절분석기(X-ray diffraction, XRD) 및 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM)을 통하여 금속분말의 형태, 입자 크기 및 결정성과 같은 물리적 특성을 확인하였다.
본 연구는 7대 온실가스 중 하나인 HFC-134a를 효과적으로 분해하기 위한 촉매로써 산업 부산물인 red mud를 상업적으로 사용하기 위한 기계적 안정성 향상에 관한 것이다. 알루미늄 공정에서 배출한 산업용 폐기물인 red mud는 분쇄-분취-압축-성형-소성 공정으로 HFC-134a 분해가 가능한 촉매 제조가 가능하였는데, 소성을 통해 촉매 성능 향상 및 기계적 안정성을 확보할 수 있었다. 최적의 열처리 조건을 확인하기 위하여, 펠렛형태로 압축성형한 red mud는 머플퍼니스를 이용하여 300, 600, 800 ℃에서 5시간 소성하여 촉매성능 및 기계적 안정성을 확인하였는데, 기계적 안정성은 증류수에 촉매를 담근 후 초음파 처리 전후 무게 손실률로 확인하였다. 열처리에 따른 촉매성능 및 기계적 안정성을 확인한 결과 800 ℃에서 소성한 촉매(RM 800)가 기계적 안정성은 물론 촉매활성 또한 가장 우수하였다. RM 800 촉매를 사용한 촉매 성능 및 100시간 동안 수행한 내구성 측정 결과 650 ℃에서 1 mol% HFC-134a를 99% 이상 분해하였고, 내구성 측정 기간동안 촉매성능 저하는 관찰할 수 없었다. XRD 분석 결과 800도 소성 후 Ca, Si, 및 Al의 상호작용으로 인해 기계적 강도와 활성 향상에 영향을 미치는 트라이 칼슘알루미네이트와 게레나이트 결정상이 나타났다. 내구성을 측정한 촉매 SEM/EDS 분석 결과 RM 800 촉매는 HFC-134a 분해로 인한 활성물질 저감 및 형상변화가 나타나지 않았다. 본 연구를 통해 산업폐기물인 red mud는 경제성이 매우 높고 분해효율 및 기계적 안정성 또한 매우 높아 폐냉매 처리를 위한 촉매로써 상용화가 가능할 것으로 기대한다.
목질계 바이오매스 전처리시 발생하는 저해물질로써 퓨란류, 유기산류, 페놀류를 포함한 발효에 있어, S. cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009가 에탄올 생산에 미치는 영향을 중심으로 연구를 수행하였다. 본 연구에 사용된 두 균주 모두 24시간 내에 100 g/L의 glucose를 모두 소비하였으며, 40 g/L 이상의 에탄올을 생산하였다. 저해물질로 퓨란 (5-HMF, furfural)류가 1-2 g/L 존재시, S. cerevisiae K35는 furfural에 비해 5-HMF에 의한 저해영향을 높았으며, P. stipitis KCCM 12009는 그와 반대의 경향을 보였다. Acetate가 5 g/L 이상 존재하는 경우, S. cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009 두 균주 모두에 균체량 및 에탄올 생산에 대한 저해정도가 가장 높았다. 또한, 페놀류 (syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid)가 각각 1-2 g/L 존재시, S. cerevisiae K35는 비교적 적은 세포성장 저해영향과 소량 증가하는 에탄올 생산량을 보인 반면, P. stipitis KCCM 12009는 전반적으로 S. cerevisiae K35의 세포성장과 에탄올 생산에 있어 유사한 경향을 보였으나, syringaldehyde와 vanillic acid가 2 g/L 존재시에는 24시간에 균생장이 급격히 감소함과 동시에 에탄올 생산량도 감소함을 보였고, 48시간 배양 후 저해물질의 영향에서 벗어나 정상적인 세포성장과 에탄올을 생산하는 경향을 보였다. S. cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009에 동일한 농도의 저해물질이 존재시 저해영향의 차이를 보이는 것은 균주 자체의 특성 차이로 인한 저해물질에 대한 민감도를 나타내는 것으로 보인다. 본 연구를 통해 두 균주를 이용한 바이오에탄올 생산시 발생되는 저해물질의 농도별 선택적 특이성을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 목질계 바이오매스 전처리시 발생되는 저해물질의 적정농도를 확인할 수 있었다.
Alginate를 가열에 의해 저분자화하여 저분자화에 따른 소화생리 특성을 검토하기 위해, 랫드에 저분자 alginate인 HAG-10,HAG-50, HAG-100 및 alginate를 장기간 섭취시켰을 때, 체중, 각종 장기의 무게와 길이 및 췌장과 소장의 소화효소활성과 단백질, DNA 및 RNA 함량을 측정하였고 소장응모의 미세구조의 변화를 관찰하였다. 랫드의 체중은 $5\%$와 $10\%$ HAG-50 및 $10\%$ alginate에서 체중의 증가가 유의적으로 현저히 억제되었다. 간장의 무게는 유의적인 차이가 없었고, 위의 무게와 길이는 $10\%$ HAG-10, $1\%$, $5\%$ 및$10\%$ HAG-50, $1\%$와 $5\%$ HAG-100 그리고 $5\%$ alginate에서 증가하는 경향을 보였으며, 췌장의 무게와 길이는 모두 약간 증가하였다. 소장과 맹장의 무게와 길이는 $1\%$와 $5\%$ HAG-10을 제외하고 모두 증가하였으나 대장의 무게와 길이는 전반적으로 감소하였다. 췌장의 amylase 활성은 유의적인 차이는 보이지 않았고, lipase 활성은 HAG-50에서 약간 저하하였으며, protease 활성은 $1\%$ HAG-10만 제외하고 유의적으로 저하하였다. 췌장의 단백질 함량은 모두 증가하였으나, DNA와 RNA 함량은 유의 적 인 차이가 없었다. 소장의 단백질 함량은 $5\%$와 $10\%$ HAG-50에서 그리고DNA는 $5\%$ HAG-50에서 가장 높은 함량을 보였으며, RNA는 전반적으로 증가하였다 소장융모의 미세구조는 HAG-50에서 주름이 많고 표면적이 넓은 잎사귀 모양의 응모세포와 돌림주름 및 Boblet cell이 현저히 발달되어 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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