• 한국식품과학회지
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• 제41권2호
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• pp.173-178
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• 2009

연속식 효소적 에스테르 교환반응을 이용하여 무-트랜스 유지를 제조하기 위한 체계적이고 입체적인 최적조건을 확립하기 위하여 3가지 독립변수($X_1$: 원료유지 중 FHCO 함량(%), $X_2$: 반응온도($^{\circ}C$), $X_3$: 기질의 흐름속도(mL/min))를 선정하여 RSM을 통해 각각의 독립변수에 대한 종속변수인 TS 전환율(Y)을 표현한 회귀방정식은 Y = 93.1146$(X_3)^2$+ 3.2387($X_1$) ($X_3$) + 2.6038($X_2$) ($X_3$)으로 나타났다. 이 방정식을 이용하여 정준분석을 이행한 결과 35%(w/w)의 FHCO를 함유한 원료유지를 사용하고 PBEB 내에서 68.67$^{\circ}C$의 온도 하에서 원료유지와 효소가 충분히 접촉할 수 있도록 0.63 mL/min의 흐름속도로 연속식 공정을 수행하면 TS 전환율이 극대화 되는 것으로 나타났다. 한편, 트랜스 지방의 함량이 높은 유지를 대체하되 실제 산업체 현장에서 생산되는 기존의 유지를 대체하기 위해서는 TS 전환율 뿐만 아니라 효소적으로 생산된 에스테르 교환 유지의 SFC 경향을 기존 유지의 결과와 비교하는 작업이 필요한데, 이때 비교대상의 기존 유지로는 트랜스 지방 함량 및 이화학적 물성 측면에서의 예비실험 결과 대체 가능성이 가장 높은 크림용 마가린(margarine)을 선정하였으며, 이러한 기존의 유지를 대체할 수 있는 무-트랜스 유지를 제조하기 위하여 SFC 경향 및 TS 전환율을 동시에 고려한 연속식 효소적 에스테르 교환반응의 최적조건을 확립하였으며, 최적조건은 42.83%(w/w)의 FHCO와 57.17%(w/w)의 SO가 혼합된 원료유지를 기질로 사용하며 PBEB 내에서의 반응온도는 64.72$^{\circ}C$이고, 효소와 원료유지가 극대로 접촉하여 효소적 에스테르 교환이 이루어질 수 있도록 기질의 흐름속도를 0.40 mL/min으로 각각 유지하는 것으로 판명되었다. 이상의 최적조건 하에서 연속식 효소적 에스테르 교환반응에 의해 제조된 유지의 SFC 경향을 분석하되 기존의 크림용 마가린의 경우와 비교한 결과 유의적으로 유사함을 확인하였으며, 이로써 본 논문에 의해 생산된 유지는 크림용 마가린을 성공적으로 대체할 수 있는 것으로 판단하였다. 또한, 반응온도를 60$^{\circ}C$ 및 55$^{\circ}C$로 각각 설정하여 2 단계로 분리한 PBEB에서의 TS전환율 변화를 측정한 결과, 반응 30일 경과시점까지 66%이상의 TS전환율을 유지하였으며(효소활성 반감기=약 30일 이상), 단일단계의 반응온도 실험(효소활성 반감기=약 15일)과 비교 시 반감기를 두 배 이상 연장할 수 있음을 확인하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권3호
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• pp.187-197
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• 2010

화석연료를 사용하는 발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서 배출되는 $CO_2$를 포집하고 이를 대수층이나 유가스전과 같은 지질학적 구조에 장기간 저장하는 이산화탄소 포집 및 저장기술(Carbon dioxide Capture and Storage, CCS)이 기후변화 대응기술로서 국내외적으로 주목 받고 있다. 이와 같은 CCS 기술을 구현하기 위해서는 포집된 대용량의 $CO_2$ 혼합물을 파이프라인이나 선박 등을 통해 수송하는 과정이 필요하고, 이러한 공정에 대한 기존의 연구는 주로 순수 $CO_2$를 대상으로 하여 진행되어 왔다. 그러나 일반적으로 발전소 및 제철소 등에서 포집된 $CO_2$ 혼합물에는 $N_2$, $O_2$, Ar, $H_2O$, $SO_2$, $H_2S$ 등과 같은 불순물들을 포함하고 있다. 이러한 $CO_2$ 혼합물 내 불순물들은 처리하고자 하는 $CO_2$ 혼합물의 열역학 상태량 등을 변화시킴으로써 압축, 정제, 수송 및 저장 공정들에 커다란 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 이러한 불순물 중 황성분이 함유된 $SO_2$가 포함된 $CO_2$ 혼합물의 수송 및 저장 공정을 설계하는데 있어 매우 중요한 $CO_2$ 혼합물의 열역학 거동을 모사하기 위한 상태량 모델들을 비교 분석하였다. 이를 위해 BWRS EOS, PR EOS, PRBM EOS, RKS EOS, SRK EOS 그리고 NRTL-RK 모델과 같은 총 6가지 물리적 상태량 모델을 이용하여 $CO_2-SO_2$ 혼합물의 VLE 거동을 수치계산하고 이를 실험 데이터와 비교하였다. 또한, $CO_2$, $SO_2$와 같은 서로 다른 분자간의 상호작용 효과를 보완하기 위하여 상태량 모델을 이용한 계산결과와 실험결과와의 차이를 정량화하여 각각의 상태량 모델의 예측능력을 계량화 비교분석하였고 이로부터 $CO_2-SO_2$ 혼합물에 대한 최적의 이성분 매개변수 값들을 도출하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권3호
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• pp.217-226
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• 2009

발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서부터 포집한 $CO_2$ 혼합물을 파이프라인이나 선박 등을 통해 수송하고, 이를 해양의 퇴적층에 수백-수천 년 이상 장기간 격리 및 관리하는 $CO_2$ 해양지중저장기술이 기후변화 대응기술로서 국내외적으로 주목 받고 있다. 본 CO2 저장기술을 구현하기 위한 수송 및 저장 공정에 대한 기존의 연구는 주로 순수 $CO_2$를 대상으로 하여 진행되어 왔다. 그러나 일반적으로 발전소 및 제철소 등에서 포집된 $CO_2$ 혼합물에는 $N_2$, $O_2$, Ar, $H_2O$, $SO_x$, $H_2S$ 등과 같은 불순물들을 포함하고 있다. 이러한 $CO_2$ 혼합물 내 불순물들은 처리하고자 하는 $CO_2$ 혼합물의 열역학 상태량 등을 변화시킴으로써 압축, 정제, 수송 및 저장 공정들에 커다란 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 이러한 불순물 중 불활성 가스인 $N_2$가 포함된 $CO_2$ 혼합물의 수송 및 저장 공정을 설계하는데 있어 매우 중요한 $CO_2$ 혼합물의 열역학 거동을 모사하기 위한 열역학 상태방정식들을 비교 분석하였다. 또한, $CO_2$, $N_2$와 같은 서로 다른 분자간의 상호작용 효과를 보완하기 위하여 사용되는 이성분 매개변수에 대한 최적 값을 도출하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제33권2호
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• pp.117-122
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• 2005

Beijerinckia indica를 통한 Heteropolysaccharide-7(PS-7)생산 최적화를 위해 다양한 탄소원과 질소원을 첨가하여 다른 배지 조성들이 PS-7에 미치는 영향을 조사하였다. 높은 C/N ratio에서 PS-7 생산을 배양 40시간까지 효과적으로 증가시킬 수 있었으며 낮은 C/N ratio에선 탄소원으로 첨가한 glucose가 균체의 생산에 사용되었을뿐 PS-7의 생산은 낮았다. 하지만, 높은 C/N ratio에서는 배양액의 점도로 균체의 생산이 정체하는 것으로 보아 본 실험에서는 20g/l glucose와 $NH_{4}NO_3$ 7.5 mM으로 33.3의 C/N ratio가 PS-7 생산에 적절한 비율인 것으로 관찰되었다. 다양한 탄소원을 첨가한 결과, B. indica는 PS-7 생산을 위하여 탄소원으로 hexose 또는 glucose-generating 당을 효율적으로 이용할 수 있었다. Beijerinckia indica를 이용한 PS-7 생산을 위해 첨가한 다양한 탄소원 중 sucrose 농도가 최고의 PS-7(6.96 g/L)을 생산 하였다. 51 배양기를 이용한 배양에서 탄소원 20 g/L glucose, 질소원 7.5 mM $NH_{4}NO_3$이 포함된 MSM 배지내 배양된 B. indica의 세포 농도가 최고 2.5 g/L이였고, 생산된 최고 PS-7농도는 7.5 g/L(35174 cp)으로 나타났다. 질소원이 완전히 소모된 12시간 이후, 7.5 mM의 $NH_{4}NO_3$, glutamine, glutamate을 첨가한 MSM 배지에서의 B. indica 배앙 결과, 질소원이 B. indica 내에서 탄소원 대사를 조절하는 역할을 하는 것을 관찰할 수 있었으며 최종적으로 PS-7의 생산을 조절할 수 있었다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.57-65
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• 2015

농업과 IT기술 융합이 가속화됨에 따라 식물공장 내 작물의 품질 및 생산성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 식물공장의 생산성을 최대화하기 위해서는 먼저 시설 내부의 특성을 고려하여 생육에 적합한 열 환경과 공기의 흐름을 제공하기 위한 고도의 생장환경 관리기술이 필요하다. 현재 운영되고 있는 식물공장은 특화된 공기유동장치의 설계 및 운영기술이 확립되지 않아 온도 기류 편차로 인한 불균일한 품질의 작물 생산, 재배기간 연장에 따른 에너지 소비 등의 문제점을 내포하고 있다. 이를 해결하기 위해서는 식물공장 시설의 설계 단계에서 전산유체역학 시뮬레이션을 이용한 공기유동장치의 배치 및 운영기술에 대한 최적화 과정이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션을 이용한 순환 팬의 적정 배치 및 유속을 파악하여 식물공장 시설 내부의 각 지점별 온도 편차를 최소화하고 에너지소비를 절감한다. 시뮬레이션 조건은 순환 팬의 설치 위치 및 수량 그리고 유속변화에 따라 총 12가지의 Case로 구분하였으며 해석을 위한 경계 조건 변수는 동일하게 설정하였다. 시뮬레이션 결과, 2set의 순환 팬을 식물재배기 상단에 부착한 Case D의 제어 조건이 설정온도에 부합하는 296.33K의 평균온도를 유지하면서 식물생육에 적합한 0.51m/s의 기류분포를 보였다. 또한, 순환 팬의 유속을 변화시킨 결과, 출구 유속을 2.09/s로 설정한 Case D-3이 에너지 효율 측면에서 가장 우수한 결과를 보였다.

• 수산해양기술연구
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• 제20권1호
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• pp.49-59
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• 1984

선박용 강판(KR Grade A-1, SWS41A, SWS41B)의 수중용접 최적화에 관한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 국산 라임티타니아계 용접봉 피복제의 흡수속도는 약 60분에서 일정하게 되고, 침수시간 8분까지의 흡수속도는 약 0.15%/min 였으므로 40cm 용접기간중의 정미 흡수량은 약 0.22%미만에 불과하였다. 2. 위의 이유와 건조, 직접, 침수용접봉에 의한 대기중, 수상, 수중용접과 모재의 인장강도 및 미시조직 비교실험결과에 의하면, 수중용접시간이 8분이내의 충분히 짧은 때에는 강도상 건조된 직접용접봉의 사용이 가능할 것이다. 3. 용접조건이 수중용접비이드에 미치는 영향을 KR Grade A-1강판에 대하여 조사한 결과, 용접각도는 60$^{\circ}$, 용접전류는 160A정도, 용접봉지름은 4mm인 경우가 적합하며, 또한 비이드외관과 X-선검사에 의하면 일미나이트, 라임티타니아, 고산화티탄계 용접봉이 가장 적합하였다. 4. 위의 용접봉 종류와 각 지름에 대해 비이드외 관검사에 의한 적정 수중용접전류의 범위는 어느 일정 범위내에 제한되며, 용접봉지름의 증가에 따라 전류는 증가하는 경향이다. 5. 수중용접부의 용착금속부에 관한 기계적특성조사에 의하면, 인장강도와 항복강도는 입열량과 이차함수적 관계가 성립되고, 이음효율이 100% 이상의 범위가 존재하며, 충격치와 스트레인은 모재의 경우보다 낮으나 그 증가현상이 고입열량 범위에서 존재하므로, SWS41A에 대한 수중용접 최적입열량범위는 약 13~15KJ/cm이다. 한편, 인장-인장 편진 피로한도가 모재의 경우보다 높고, 충격치와 연신율을 고려하여 구한 최적입열량의 범위는 약 16~19KJ/cm로서, 피로강도를 높이기 위한 입열량은 정적 인장강도때보다 고입열량으로 수중용접해야 한다. 이때 모든 실험식의 신뢰성은 95%수준이다. 6. 수중용접부에 대한 X-선검사와 미시조직검사 및 경도분포조사에 의하면 용접결함은 발견되지 않았으며, 특히, 깊이 1mm 표층부의 모재측 열영향부와 본드(bond)와의 경계부근에 경도 Hv400 max으로서 미세 마르텐사이트, 베이나이트, 퍼얼라이트와 소량의 조대한 입계페라이트 조직이며 그 외의 부위는 퍼얼라이트와 페라이트 조직으로서, 수소취성영향의 극심한 경도증가 및 조직은 발견되지 않았다. 7. 위에서 구한 입열량의 최적범위 내에서의 제어에 의하여 수중용접 할 경우, 신뢰성 있는 용접품질의 최적화가 가능할 것이다.

• 생명과학회지
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• 제27권2호
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• pp.247-266
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• 2017

동충하초(Cordyceps)는 B.C. 2,000년 이후로부터 지금까지 중국, 한국, 일본 등 아시아 국가에서 잘 알려진 전통적인 불로장생의 비약으로 사용되어져 왔다. 곤충기생 곰팡이균으로서 원조 동충하초로 불리는 Cordyceps속에 속하는 Cordyceps sinensis는 우리나라 한반도에서는 발견되지 않고 있다. 그 이유는 해당 곰팡이균에 특정적인 기주곤충인 박쥐나방(Hepialus armonicanus)이 우리나라에는 존재하지 않기 때문으로 보인다. 따라서 차선책으로서 한국형의 동충하초, 즉 Paecilomyces tenuipes 동충하초균에 대한 곤충생체배지로서 누에(Silkworm, Bombyx mori)를 기주곤충으로 사용하는 누에동충하초의 인공적인 생산방법을 세계 최초로 개발하게 된 것이다. 따라서 본 총설은 누에동충하초를 개발하게 된 역사적 배경과 생산방법 및 약리학적 효능과, 비곤충유래 동충하초인 인공배지 배양동충하초(밀리타리스동충하초: Cordyceps militaris, 붉은자루동충하초: Cordyceps pruinosa 등)의 배양조건과 동충하초 품종육성, 배지배양조건, 동충하초의 식품에의 응용 가능성, 화학적 구성성분 및 약리적 효능 등에 대해 고찰하였다. 곤충유래의 누에동충하초 및 비곤충유래동충하초균사체 및 자실체동충하초의 주요 약리작용은 항종양, 면역증강, 항피로, 항스트레스, 항산화, 항노화, 항당뇨, 항염증, 항혈전, 항지질 및 해충방제 효능으로 요약된다. 동충하초의 주요 생리활성물질들은 단백다당체(헥소스, 헥소사민), 코디세핀, 만니톨, 산성다당체 등이다. 단백다당체와 부타놀 추출물은 매우 강한 항종양 효과를 보이나 세포독성은 나타내지 않았다. 만니톨은 종양유발쥐의 수명을 유의성 있게 연장하였다. 에르고스테롤은 항종양 활성은 보이지 않았으나 왕성한 식세포활성을 보였다. 따라서 우리가 높은 관심을 가지고 있는 누에동충하초의 항종양 활성은 세포독성효과보다는 면역력증강효과에 기인하는 것으로 사료된다[164].

• 한국식품과학회지
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• 제30권1호
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• pp.151-160
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• 1998

감귤류의 가공 부산물인 감귤 과피 내에는 식이 섬유소 외에 미생물의 성장을 억제시키는 naringin과 혈압 저해 능력이 있는 hesperidin 등의 bioflavonoids가 다량 함유되어있지만, 대부분이 가공 과정 중 폐기되고 있다. 생리 활성 물질인 bioflavonoids를 회수하기 위하여 원료 투입 속도, 막 횡단 압력, 온도, pH등을 조절하여 최적 막 분리 조건을 구하였다. 감귤 과피에 7.5 배의 물을 첨가하여 균일하게 혼합한 후, 혼합 용액을 예비 여과 시스템에서 여과하였다. 예비 여과된 추출물은 중공사 막을 이용하여 한외 여과하였다. 원료 투입 속도와 flux간에는 일정한 상관 관계가 없었지만, 막 횡단 압력 8 psi 이상에서 pressure controlled region이 관찰되었다. $9^{\circ}C$에서 $25^{\circ}C$로 온도가 상승함에 따라 $10{\;}liters/m^2/hr{\;}(LMH)$씩 flux가 증가하였으나, $25^{\circ}C$에서 $33^{\circ}C$ 구간에서는 flux 증가폭이 2 LMH에 그쳤다. 모든 적용 막 횡단 압력에서 pH 4.8일 때의 flux가 가장 높았으며, pH 3.0에서의 flux가 pH 6.0, 7.0, 9.0 일 때 보다 훨씬 낮았다. 최적 운용 조건은 원료 투입 속도 49.3 L/hr, 막 횡단 압력 10psi,온도 $25^{\circ}C$, pH 4.8 이었다. 최적 분리 조건하에서 막 분리 하였을 때, 시간이 경과함에 따라 flux가 점차적으로 감소하여 약 1시간 50분 경과 후 정상 상태에 도달하였다. 각 분리 단계별로 retentate 단위 무게당 식이 섬유 함량과 permeate의 bioflavonoids농도를 측정하였다. 분리 단계별 retentate중 단위 무게당 총 식이 섬유와 수용성 식이 섬유 함량은 각각 170 mesh retentate와 prefiltered retentate에서 가장 높았다 한외 여과 permeate내의 naringin 과 hesperidin 농도는 각각 $0.45{\sim}0.65\;mg/g,\;5.15{\sim}6.86\;mg/g$으로, 감귤 과피 고유의 함량보다 각각 $15{\sim}22$배, $79{\sim}93$배 높은 수치였다. 따라서 , 감귤 과피로부터 bioflavonodsi를 회수하는데 있어서 PM10 중공사막의 운용이 매우 효과적인 분리 시스템임을 알 수 있었다.

• 한국식품과학회지
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• 제34권2호
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• pp.255-262
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• 2002

본 실험에서는 L. fermentum YL-3의 생존에 관한 연구로 살아 있는 상태로 위를 거쳐 장내에 정착하여 생균제로서의 기능을 수행할 수 있도록 내산성과 저장성에 초점을 맞추었다. 유산균 성장촉진 물질로 첨가되어 온 tween 80 성분의 제거가 pH 2.0에서 L. fermentum YL-3의 내산성을 약 1 log cycle 정도 향상시켰다. 지방산 분석에서는 세포의 유동성 및 동결 등에 저항성을 가진다고 보고되는 $C_{19:0}\;cyc\;{\omega}8c(lactobacillic\;acid)$의 성분이 24.6% 증가함으로써 내산성이 향상됨을 알 수 있었다. 온도별에서도 배양 온도가 상승할수록 내산성은 향상되었으며 배양시간 역시 길수록 향상되나 생균수를 고려해야 하므로 $42^{\circ}C$의 배양온도에서 대수기 말기의 균제를 이용하였다. 그래서 최종 배양 조건은 tween 80이 제거된 $MRS^-$ 배지에서 $20{\sim}24$시간 $42^{\circ}C$에서 혐기 배양을 실시한 균체를 capsule 제도에 이용하였다. Alginate capsule이 산, 열, 인산염 등에 풀어지는 단점을 가져 무독성의 1% chitosan을 이용하였으며 표면의 관찰 결과, chitosan처리 후 가교 결함에 의하여 더욱 촘촘한 막이 형성되었으며 alginate capsule에서 여러 군데 보이던 미세 구멍이 줄었으며 CLSM을 이용한 L. fermentum YL-3의 포집은 안정한 상태로 포집 균수는 약 $2.0{\times}10^9\;CFU/g$ 정도였다. 캡슐화된 L. fermentum YL-3의 내산성에서는, 3시간 동안 pH 2.0에서 alginate capsule은 약 40 %가 생존한 반면 chitosan 처리 후의 alginate capsule은 약 65% 정도로 생존율의 향상을 보였다. 캡슐화된 L. fermentum YL-3의 저장성에서는 상온인 $25^{\circ}C$에서는 초기 균수에서 1주 사이 $2{\sim}3\;log\;cycle$정도로 급격히 사멸되었으며 chitosan 처리구나 zeolite 처리구에 의한 상온에서의 저장성 향상에서는 영향을 미치지 못했다. $4^{\circ}C$에서는 $2.0{\times}10^9\;CFU/g$이었던 초기균수가 3주까지 모두 $10^8\;CFU/g$ 이상의 생존율을 나타내었으며 특히 chitosan으로 처리한 capsule의 저장성은 3주 후 약 24% 정도로 alginate capsule에 비해 생존율이 높았다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제33권1호
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• pp.13-20
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• 2008

석유 및 정유관련 산업에서 다중상(multi-phase flow) 유체의 배관 내 흐름은 일반적인 현상의 하나이다. 그러나 각각의 상에 대한 정확한 유량측정은 항상 정확한 결과획득을 얻는데 장애의 근원으로 작용하였다. 일반 상업용 유량계는 일정 이상의 기포가 포함된 유체 흐름의 경우 유량계측에 상당한 오차를 유발한다. 본 연구에서는 ${\gamma}$-ray attenuation 기법을 이용하여 clamp-on 타입으로 배관 외부에서 다중상 유체흐름의 유량 측정을 수행하였다. 사용된 밀봉 감마선원으로는 $^{137}Cs$ 20 mCi와 17 mCi 두 개의 동위원소를 사용하였으며, 감마선 검출기로는 $2"{\times}2"$ NaI(Tl) 섬광계수관을 이용하였다. 방사선 검출기로부터 데이터를 수집하고 각각의 데이터에 대해 푸리에 변환과 필터링을 통해 노이즈를 최소화하였다. 복원된 신호에 대해 상호상관함수(cross correlation function)를 적용하여 두 검출기 사이의 통과시간(transit time)을 측정함으로써 유량을 산정하였다. 배관 내 기포함량 측정을 통해 유량을 보정해줌으로써 측정유량의 정확도를 높였다. 두 선원간의 거리가 4D(D; inner diameter) 그리고 본 실험의 측정조건(N/S: $0.12{\sim}0.15$, sampling time ${\Delta}\;t$: 4msec) 하에서 기포량(단면적 대비 $6.1\;%{\sim}9.2\;%$) 보정을 통해 산정된 유량은 계측오차가 실제 평균유량 대비 1.7 % 이하인 정확도를 보였다. 또한 두 밀봉 감마선원 간의 거리가 가까울수록 통과시간 측정에 정확도가 향상되므로 보다 정확한 유량측정이 가능하였다. 본 연구를 통해 다중상 혼합유체의 유량을 밀봉감마선원과 상호상관 기법으로 이용하여 계측할 수 있음을 확인하였다. 방사성동위원소의 선택 및 계측시스템의 최적화 조건 등에 대한 추가연구가 수행된다면 석유화학 산업과 같은 장치산업의 유지관리 측면에 경제적으로 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.