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알코홀 증류폐액의 Pilot Scale 정밀여과와 여과액의 발효 재활용에 대한 연구 (A Pilot Study for Microfiltration of Alcohol Stillage Condensate and Permeate Recycle to Fermentation Broth)

  • 김영범;이기세;남궁견;김종현
    • KSBB Journal
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    • 제16권4호
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    • pp.403-408
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    • 2001
  • 알코홀 증류폐액은 통상적으로 COD 50,000-60,000 ppm, TS 3-8%, SS 2-4%, TN 0.05-0.2% 정도가 포함되어 있어 높은 SS와 TN 함량 때문에 종합폐수로써 생물학적 처리를 하거나 혐기성 소화를 통하여 처리하는 데 문제가 있다. SS의 주성분으로는 미발효 원료 잔류물과 함께 균체, 단백질, 섬유질, 그리고 기타 현탁성 또는 용해성 물질들이 포함된다. 본 연구에서는 알코홀 증류폐액 처리의 한 해결책으로써 0.1 $\mu$m Pore size를 갖는 스테인레스 재질의 분리막을 이용한 pilot scale 정밀여과(microfiltration)를 실시하였다. Decanter로 처리된 증류폐액을 정밀여과 처리한 결과 2.5 bar, 6$0^{\circ}C$ 조건에서 VCR 농축도 10X 정도가지 원활한 permeate flux를 얻으며 24시간 이상 장시간 여과가 가능하였고 feed 중 0.7%였던 SS가 100% 가까이 제거된 permeate를 얻을 수 있었다. SS는 retentate 중에 7%까지 농축 가능하였으며 COD는 25-27% 정도 제거되었다. SS가 2.6%인 decanter를 거치지 않은 증류 원폐액의 경우, VCR 3X 이내의 조건으로 여과할 때 SS를 100% 가까이 그리고 COD는 약 50% 정도 제거 가능하였다. 무방류 시스템으로의 전용을 위하여 정밀여과로 얻어진 permeate와 retentate를 발효배지 사입수으로 재활용하여 알코홀 발효에 미치는 영향을 검토한 결과, 재활용 사입수를 사용하지 않은 경우에 비해 발효 도중 이상 현상이나 발효속도와 알코홀 생산량에 부정적인 영향을 미치는 징후는 발견되지 않았다. 발효에 의한 총 $CO_2$ 발생량과 최종 알코홀 함량은 약간 증가하고 큰 차이를 보이지 않았으나, 발효시간 동안의 $CO_2$ 발생속도는 비교적 빨라져서 $CO_2$ 발생량 450 L/ton에 도달하는 시간은 재활용 사입수를 15% 사용했을 때 83-87%, 30%를 사용했을 때 72-76% 정도 단축되는 효과를 얻었다. 증류폐액을 처리하기 위해 사용되는 기존 decanter를 대체하여 정밀여과 막분리장치를 이용한다면 SS가 완벽하게 제거됨으로써 폐수처리의 부하를 줄이는 한편 부가적인 농축 공정을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 여과 permeate를 발효배지 사입수로 재활용함으로써 발효속도를 증진시킬 수 있으며 용수사용량을 절약할 수 있다.

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무기 콜로이드 현탁액의 십자류 정밀여과에 의한 투과유속의 감소거동 (Flux Decline Behavior in Cross-flow Microfiltration of Inorganic Colloidal Suspensions)

  • 남석태;한명진
    • 멤브레인
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    • 제15권4호
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    • pp.338-348
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    • 2005
  • 정밀여과 모세관 막을 이용한 무기 콜로이드 현탁액의 투과유속 감소특성을 검토하였다. 무기 현탁입자의 종류에 따른 투과거동은 알루미나 현탁액의 투과유속이 벤토나이트 현탁액보다 평균 2배정도 컸으며, 운전시간 경과에 따른 투과유속의 감소도 알루미나 현탁액이 벤토나이트 현탁액에 비하여 전체적으로 서서히 감소하는 경향을 보였다. 운전 시간 10분까지의 투과유속 감소율을 나타내는 초기투과유속 감소율은 벤토나이트 현탁액이 알루미나 현탁액보다 더 컸다. 막 투과유속 감소는 케익오염과 세공막힘오염에 기인하며, 막오염 형태에 있어 벤토나이트 현탁액의 세공막힘오염이 알루미나 현탁액 보다 현저히 크게 나타났다. 운전압력 $1.0\;kg_f/cm^2$에서 총 막오염에 대한 성분오염의 비율은 알루미나 현탁액의 경우 완전세공막힘 $9.35\%$, 표준세공막힘 $6.82\%$, 케익여과 $83.832\%$이었다. 순환흐름속도의 증가로 인해 투과유속은 증가하였고, 알루미나 현탁액은 $6.5\%$, 벤토나이트 현탁액은 $13.5\%$ 증가하였다. 세공크기가 $0.34\;{\mu}m$인 막의 투과유속은 세공의 크기가 $0.24\;{\mu}m$인 막보다 컸으며, 세공크기의 증가에 따른 투과유속은 알루미나 현탁액이 1.61배, 벤토나이트 현탁액이 1.76배 증가하였다.

Changes in Matrix Metalloproteinase and Tissue Inhibitors of Metalloproteinase in Patients with Rotator Cuff Tears

  • Kwon, Oh-Soo;Kim, Young-Yul;Ha, Ji Yoon;Kang, Han Bit
    • Clinics in Shoulder and Elbow
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    • 제17권2호
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    • pp.64-67
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    • 2014
  • Background: The purpose of this study was to determine whether in patients with rotator cuff tears a correlation exists between molecular changes and clinical parameters such as age, duration of symptom, range of motion, and tear size. Molecular changes of matrix metalloproteinase (MMP) and tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP) were assessed by measuring messenger RNA (mRNA) levels of the two proteins. Methods: The rotator cuff tissue from was obtained from the edge of a torn tendon revealed after debridement by a motorized shaver. Using the sample of rotator cuff tissue, the reverse transcription polymerase chain reaction was performed to quantify MMP-2 and TIMP-2 mRNA expression. To determine whether mRNA levels and the clinical variables, such as age, defect size, range of motion (ROM) of shoulder, and duration of symptoms, show any correlation, Spearman's correlation coefficients were used to test for significant differences. Results: There was an inverse correlation between the mRNA levels of MMP-2 and TIMP-2 from the torn rotator cuff tendons regardless of the clinical variables. However, comparison of mRNA levels versus clinical parameters such as age, defect size, range of motion and duration of symptoms revealed a number of findings. We found a significant correlation between age and mRNA levels of MMP-2 from torn cuffs (r = 0.513, p = 0.021). Further, we found a significant correlation between defect size in the full thickness tears and mRNA levels of MMP-2 (r = 0.454, p = 0.045). Conversely, no significant association between mRNA levels of MMP-2 and ROM or duration of symptom was found. Conclusions: Our results suggest that both MMP-2 and TIMP-2 may be involved in the disease process of rotator cuff tears. Although the level of mRNA expression of MMP-2 and TMP-2 remain constant in torn rotator cuffs irrespective of the clinical variables, their levels may be influenced by age and defect size, which could account to change in tendon degradation and the healing process.

정밀여과 모세관 막을 이용한 벤토나이트 콜로이드 현탁액의 투과유속 감소특성 (Characteristics of Flux Decline in Microfiltration Capillary Membrane of Bentonite Colloidal Suspensions)

  • 남석태;한명진
    • 멤브레인
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    • 제15권1호
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    • pp.52-61
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    • 2005
  • 폴리에틸렌 정밀여과 모세관막을 이용한 벤토나이트 콜로이드 현탁액의 투과유속 감소특성을 검토하였다. 운전시간이 경과하면서 투과유속이 감소되는 원인은 막표면 위에서 케익층의 성장과 입자들에 의한 세공막힘 때문이었으며, 운전시간이 경과하여 정상상태에 도달하면 투과유속은 케익여과 모델에 의해 지배받는다. 운전압력이 높은 경우의 투과유속 감소는 세공막힘과 케익층이 치밀해졌기 때문이다. 운전압력이 증가함에 따라 J/J₁는 감소하였으며, 0.5 kg/sub f//㎠일 때의 45%, 2.0 kg/sub f//㎠일 때 38%로 감소하였다. 운전압력 0.5 kg/sub f//㎠에서 총 막오염에 대한 성분오염의 비율은 표준세공막힘 14.6%, 완전세공막힘 23.4% 그리고 케익여과 62.0% 이었다. 순환흐름속도의 증가로 인해 투과유속은 증가하였고, 그 효과는 운전압력이 1.0 kg/sub f//㎠일 때가 운전압력 2.0 kg/sub f//㎠ 경우보다 컸다. 세공크기가 0.34 ㎛인 막의 투과유속은 세공의 크기가 0.24 ㎛인 막보다 컸으며, 용액의 농도에 따른 투과유속은 농도가 낮은 용액이 컸다. 세공크기가 0.34 ㎛인 막의 막오염 형태는 유사하지만 농도가 200 ppm인 용액의 경우 1000 ppm인 용액에 비하여 상대적으로 미약한 세공막힘 현상을 보였다.

액상유기성슬러지로부터 용존유기물의 회수를 위한 막결합형 발효 시스템의 여과 특성 (Filtration Characteristics of Membrane-coupled Fermentor System for Dissolved Organics Recovery From Liquid Organic Sludge)

  • Jong Oh Kim
    • 멤브레인
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    • 제13권2호
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    • pp.65-72
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    • 2003
  • 본 연구는 액상유기성 슬러지로부터 용존 유기물을 회수하기 위한 막결합형 발효 시스템의 여과특성의 검토에 초점을 두었다. $0.1 {\mu}m{\sim}5 {\mu}m$ 범위에서 6종류의 막공경을 대상으로 한 슬러지 발효액의 정밀여과 특성으로 막공경이 작을수록 전체저항이 큰 값을 나타내었고 케?층의 형성에 의한 저항이 전체저항의 68~88%를 차지하여 막투과유속의 저하는 주로 입자간의 물리화학적 상호작용에 의한 막표면에의 강한 입자침전에 기인함을 알 수 있었다. 발효액의 고형물 농도가 증가함에 따라 막투과유속은 감소하였으나 일정이상의 고형물 농도에서는 비례관계를 보이지 않았다. 막면유속이 증가할수록 그리고 5.0~6.0의 pH범위에서 높은 막투과유속이 얻어졌고 에너지 효율측면에서는 가능한 낮은 압력에서 여과하는 것이 유리한 것으로 나타났다. $0.1{\mu}m$$0.2{\mu}m$의 막공경에서는 100%의 미생물 제거율을 보였다 액상 유기성 슬러지로부터 용존 유기물을 효율적으로 회수하기 위한 최적 막공경은 제안된 기준의 관점에서 볼 때 $1{\mu}m$ 정도라 판단되어진다.

원심모형실험을 이용한 그룹 삼축 마이크로파일의 동적거동 평가 (Evaluation of the Dynamic Behavior of Inclined Tripod Micropiles Using Dynamic Centrifuge Test)

  • 김윤아;권태혁;김종관;한진태;김재현;안성율
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제39권12호
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    • pp.93-102
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    • 2023
  • 최근 건축물 구조 기준의 개정으로 말뚝 기초의 내진성능 강화가 강조되고 있음에도 불구하고, 현재 건축물 기초의 내진설계는 비용과 시공상의 어려움으로 충분한 시행이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 지진 시 수평 및 수직 하중에 효과적으로 대응할 수 있는 구조로 제안된 삼축 마이크로파일(TMP)의 지진 시 동적 거동을 평가하고자 하였다. 동적 원심모형실험을 통해 설치 각도가 15°인 그룹 삼축 마이크로파일과 설치 각도가 0°인 연직 군말뚝의 가속도, 변위, 휨모멘트, 축력 등의 동적 거동이 비교 분석되었다. 실험 결과에 따르면 가속도와 수평 및 수직 변위 결과를 바탕으로 살펴보았을 때 탁월 주기가 0.5 초 미만인 실지진파 가진 조건에서 경사진 그룹 삼축 마이크로파일의 내진성능은 연직 군말뚝보다 좋거나 비슷한 수준으로 평가된다. 그러나 Sine 2Hz와 같은 장주기의 강한 지진 가진 시에는 경사진 삼축 마이크로파일의 응답이 전반적으로 수직 마이크로파일보다 크게 나타났다. 협소한 공간에서 기존 시설물의 단주기 지진파에 대한 응답을 줄이는 내진보강이 필요한 경우 경사진 삼축 마이크로파일이 수직 마이크로파일의 대안으로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

새로운 유전자 재조합 방법을 이용한 대장균에서의 인간 tissue inhibitor of mtrix metalloproteinase-2 (TIMP-2) 유전자의 가용성 발현 (Enhancement of the solubility of human tissue inhibitor of matrix metallocroteinase-2 (TIMP-2) in E. coli using a modified in vitro mutagenesis)

  • 김종욱;최동순;주현;민철기
    • KSBB Journal
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    • 제23권3호
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    • pp.231-238
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    • 2008
  • 암세포의 침윤은 숙주 조직의의 기저막과 세포외 기질을 침투함으로써 일어난다. 침윤과 전이과정에는 단백질가수분해 효소인 matrix metalloproteinases (MMPs)가 깊이 연관되어 있는 것으로 알려져 있으며, MMP의 가수분해 활성은 tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs)라는 억제 단백질에 의해 억제된다. TIMP-2는 21kDa 크기의 포유류 단백질로 대장균에서 과발현 시 다른 많은 포유류 단백질과 마찬가지로 가용성이 낮은 봉입체 형태로 발현된다. TIMP-2 단백질의 접힘에 6개의 이황화결합이 필요하고, 이는 일반적으로 대장균 환경은 적합하지 않다. 본 연구에서는 대장균에서 불가용성으로 발현되는 TIMP-2 유전자를 유전자셔플링 기법의 한 가지인 StEP (staggered extension process)를 변형하고 동시에 $Mn^{2+}$ 농도 변화와 dGTP 불균형을 이용한 무작위 돌연변이 기법을 혼용하여 대장균에서 가용성 TMP-2 재조합 변이체를 생성하고자 하였다. 무작위로 재조합된 TIMP-2 유전자 중에서 가용성으로 발현되는 TIMP-2 유전자를 선별하기 위해서 chloramphenicol acetyltransferase (CAT)-융합 방법을 도입하였다. CAT 유전자가 가용성으로 발현되는 재조합 TIMP-2 유전자에 융합되면 이를 갖는 E. coli는 높은 chloramphenicol 환경에서 생존이 가능하게 된다. 이러한 in virro mutageuesis 기법과 CAT-융합 방법으로 대장균 가용성 TIMP-2 재조합 변이체를 14가지 얻을 수 있었다. 변이체 TIMP-2의 아미노산서열 분석과 구조 분석 결과 주로 소수성 아미노산이 친수성 아미노산으로 전환되었고, MMP와의 결합이 관여하지 않는 C-말단 부위에 돌연변이가 집중되어 있었다. 본 연구에서 개발된 간편하고 새로운 in vitro 재조합 방법과 CAT을 이용한 스크리닝 기법은 다른 많은 대장균 내 불가용성 단백질의 발현에도 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

전라북도 소아과 개원의의 급성 위장염 환자에 대한 인식 조사 (Pediatrician Perspectives on the Evaluation and Treatment of Acute Gastrointestinal Infections, Jeonbuk, South Korea, 2002)

  • 임소희;고양심;조대선;이신재;황평한;;;김정수
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제46권12호
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    • pp.1217-1223
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    • 2003
  • 목 적 : 전라북도 소아과 개원의의 급성 위장염에 대한 이해와 환자의 진단과 치료에 대한 경험과 인식을 알아보고 최근 개발된 로타 바이러스 백신에 대한 인식을 알아보고자 하였다. 방 법 : 2002년 4월부터 6월까지 전라북도에서 소아과 의원을 개원하고 있는 소아과 전문의를 대상으로 미리 작성된 설문지를 이용하여 우편배달을 통해 조사하였다. 배포된 설문지 수는 총 82매였고 이 중 63명의 소아과 전문의가 응답하여 회수율은 76.8%였다. 급성 위장염 환자의 비율, 선호하는 치료제 및 방법, 항생제 사용빈도 및 종류, 항생제 사용을 고려하는 임상소견, 급성 위장염 환자에서 시행해 보고 싶은 검사, 로타 바이러스 백신에 대한 관심도와 사용 계획에 대해 조사하였다. 결 과 : 급성 위장염 환자는 연중 발생하였으며 겨울과 봄에 약간 많았다. 주로 사용하는 치료제로는 유산균 제제(84.1%), 경구용 수액제(79.4%), 효소제(58.8%)를 선호하였다. 대부분 의사들이 전체 위장염 환자의 20% 이하에서 항생제를 사용하였고, 주로 사용하는 항생제는 amoxicillin(61.3%)과 trimethoprim/sulfamethoxazole(39.7%)이였으며, 항생제 사용을 고려하는 임상증상은 혈변이나 점액변, 고열 등의 증상이었다. 급성위장염 환아에서 중요하다고 생각하거나 가능하면 해보고 싶은 검사는 대변 검사(로타 바이러스 항원, 적혈구, 백혈구), 복부 방사선 검사, 혈청 전해질 검사 등이었다. 대부분의 의사들이 로타 바이러스 백신에 대해 긍정적인 관심을 가지고 백신이 도입될 경우 사용하겠다고 하였으며, 백신사용을 결정할 때 중요하게 생각하는 점으로는 예방효과와 부작용이었다. 결 론 : 전라북도 소아과 개원의들의 급성 위장염 환자에 대한 인식은 대체로 긍정적인 것으로 판단되었으며, 앞으로 보다 적극적인 검사방법의 개발과 이용이 중요할 것으로 생각된다.

계육에서 분리한 Listeria species 와 Staphylococcus aureus의 항생제 내성패턴 (Antimicrobial resistance patterns of Listeria species and Staphylococcus aureus isolated from poultry carcasses in Korea)

  • 허진;김준만;권남훈;박건택;임지연;정우경;홍순근;박용호
    • 대한수의학회지
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    • 제44권2호
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    • pp.217-224
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    • 2004
  • This study was carried out to investigate the antibiotic resistance pattern of Listeria spp. and Staphylococcus aureus. A total of 17 (14.8%) L. monocytogenes, 13 (11.3%) L. innocua, 7 (7%) L. welshimeri, and 83 (72.2%) S. aureus were isolated from commercial poultry carcasses in Seoul and Kyonggi province during the period between 2001 and 2003. Antibiotic susceptibility test of all Listeria strains isolated was performed by the disk agar diffusion method. Antibiotics used in the study were as follows; Amikacin (An), Ampicillin (Am), Cephalothin (Cf), Chloramphenicol (C), Ciprofloxacin (Cip), Erythromycin (E), Gentamicin (Gm), Imipenem (Ipm), Kanamycin (K), Minocycline (Mi), Neomycin (N), Norfloxacin (Nor), Ofloxacin (Ofx), Penicillin (P), Streptomycin (S), Tetracycline (Te), Tobramycin (Nn), Trimethoprim (Tmp), Trimethoprim/Sulfamethoxazloe (Sxt), and Vancomycin (Va). The antibiotic resistance pattern of S. aureus isolates was performed by the disk agar diffusion method. For the latter program, antibiotics used to the study were as follows; Cf, C, Cip, Clindamycin (Cc), E, Gm, Ipm, Nafcillin (Nf), Oxacillin (Ox), P, Te, Sxt, and Va. Of the 17 L. monocytogenes isolates, 94.1% were resistant to Te, 88.2% to Mi, 11.8% to Nor, 11.8% to S, 5.9% to Cip, and 5.9% to C. Of 13 L. innocua, 53.8% were resistant to Te, 23.1% to Mi, 23.1% to S, 7.7% to Cip, and 7.7% to Nor. Of 7 L. welshimeri, 57.1% were resistant to Te, and 14.3% to Am. Of 83 S. aureus, 100% were resistant to Te, 86.7% to Gm, 34.9% to P, 15.7% to Cip, 12% to Cc, 9.6% to E. The multiple antibiotic resistance patterns of L. monocytogenes isolates were observed in Te Mi Cip (5.9%), Te Mi Nor (5.9%), Te Mi (76.5%), and Te Nor (5.9%). Multiple antibiotic resistance was also found in L. innocua isolates. Resistant to Te Mi S Cip Nor was 7.7%, Te Mi S (7.7%), Te Mi (7.7%), and was 7.7% to Te S. Antibiotic resistance patterns for S. aureus isolats were demonstrated to Te Gm P Cip Cc E (6.0%), Te Gm Cip Cc E (3.6%), Te Gm P Cc (1.2%), Te Gm P (15.6%), Te Gm Cip (2.4%), Te P Cip (2.4%), Te Gm Cc (1.2%), Te Gm (56.6%), Te P (9.6%), and to Te Cip (1.2%). The results of this study suggest a high incidence of Lsteria spp. and S. aureus on poultry carcasses. The contaminated poultry carcasses may be a potential vehicle for foodborne infections due to multiple antimicrobial resistant organisms.

반응가스조성이 PET기판위에 ECR 화학증착법에 의해 제조된 SnO2 박막특성에 미치는 영향 (Reaction Gas Composition Dependence on the Properties of SnO2 Films on PET Substrate by ECR-MOCVD)

  • 김연석;이중기
    • 전기화학회지
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    • 제8권3호
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    • pp.139-145
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    • 2005
  • 전자싸이크로트론공명(ECR: Electro Cyclotron Resonance)상온화학증착법에 의해 PET 폴리머기판위에 $SnO_x$ 박막을 제조하고, Sn의 전구체인 TMT(Tetra-methyl Tin)에 대한 산소와 수소의 몰 비 변화가 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다 비화학양론적인 결합에 의해 성장된 투명 주석 산화막은 주입되는 산소/TMT, 수소/TMT몰 비에 의하여 조성비가 결정되고, 결정된 조성비에 의해 전기적 성질이 결정되는 것을 확인할 수 있었다. 산소/TMT의 몰 비 변화에 대하여 PET(polyethylene terephthalate)에 증착된 $SnO_x$ 박막의 최적 조성비는 1:2.4이다. 조성비는 반응에 참가하는 산소의 양이 증가할수록 점차적으로 증가하고, 과량의 몰 비로 산소가 주입될 경우 박막내의 Sn과 결합하지 않고 잉여 산소전하밀도를 증가시켜 bulk한 박막을 형성해 전기 비저항을 증가시키는 주요 원인이 된다. 수소/TMT의 몰 비는 산소 몰 비와 같이 증착되는 $SnO_x$의 몰 비에 영향을 주어 조성비를 변화시킴으로서 전기비저항을 결정하는데 크게 기여한다. 반응기내에 공급되는 수소량이 적으면 TMT의 불완전한 분해를 초래하여 반응에 필요한 $Sn^+$ 이온농도가 낮아지게 되고,상대적으로 잉여 산소함량이 증가하면서 높은 저항을 나타낸다. 임계값 이상으로 많은 양의 수소를 공급하면 플라즈마 내에 존재하는 $O^-$ 이온을 환원시켜 주석 산화막의 형성에 필요한 $O^-$ 이온의 감소로 전기저항이 오히려 증가하게 된다. 따라서 박막의 Sn:O의 조성비는 주입되는 산소량이 증가할수록 더욱 큰 값을 갖게 되고, 주입되는 수소량이 증가할수록 작은 값을 갖게 된다. 본 연구범위에서 TMP에 대한 산소의 몰 비는 80배, 수소의 몰 비는 40배일 때 가장 투명도와 전기전도도를 지니는 박막 특성을 나타내었다.