• 공업화학
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• 제35권2호
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• pp.140-147
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• 2024

바이오매스 활용을 높이기 위하여, 열처리 공정을 통해 강아지풀 기반 리튬 이온 이차 전지용 탄소음극재(SV-C)를 제조한 뒤 전기화학적 성능을 고찰하였다. 강아지풀의 열처리 온도가 750 ℃로 낮을 때 낮은 결정성과 높은 비표면적(126 m²/g)과 함께, 표면에 많이 존재하는 산소의 (-) 전하가 리튬을 끌어당김으로 인하여 비정전용량(1003.3 mAh/g, at 0.1 C)이 높지만, 용량 유지율은 61.0% (at 500 cycles and 1 C)로 낮아지는 것으로 여겨진다. 또한, 열처리온도가 1150 ℃로 증가하면 탄소층이 축합되어 배열이 우수해짐에 따라 구조 결함이 감소하여 기공이 크게 줄어 비표면적(32 m²/g)이 감소한 것으로 확인되었다. 또한, 음극재 표면결함이 감소하여 결정성이 높아지게 되면, 용량 유지율은 89.7% (at 500 cycles and 1 C)로 높지만, 결함 정도가 작아 활성점이 줄어들어 비정전용량이 471.7 mAh/g로 매우 낮은 것으로 여겨진다. 본 연구 범위에서, 열처리 온도에 따라 제조된 강아지풀 기반 탄소음극재의 경우, 비표면적에 비해 표면 산소 함량과 결정성 등이 음극재의 전기화학적 특성에 더 높은 신뢰도를 갖는 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제33권4호
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• pp.3-14
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• 2024

시멘트 제조공정 중 예열 및 소성 공정은 시멘트 반제품인 클링커를 생산하는 주요 공정으로, 고온의 열에너지를 발생시키기 위해 많은 양의 화석연료를 사용한다. 하지만, 최근 환경오염 문제의 심각성으로 인해 시멘트 산업에서 화석연료로부터 기인하는 탄소 배출량을 저감하고자 하는 시도가 지속되고 있다. 대표적인 해결 방안으로 화석연료 대신 폐기물 유래 연료(RDF, Refuse-Derived Fuel)와 같은 대체연료의 사용량을 증대시키기 위한 선행 연구 사례들이 많다. 대체연료는 탄소뿐만 아니라 질소산화물 발생량 또한 저감시킬 수 있고 폐기물을 매립하는 대신 예열실 및 소성로에서 연소시켜 처리할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 다양한 성분으로 구성된 대체연료의 특성상 열량을 추정할 수 없다는 문제점이 있으며, 이로 인해 대체연료 사용량을 증대시키고 안정적으로 예열실을 제어하는 데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 심층 신경망을 기반으로 예열실 온도를 예측하는 모델을 개발하여 미래의 예열실 온도에 대한 비교적 정확한 예측 값을 제공하고, 설명가능 인공지능을 활용하여 최적의 연료 투입량을 제시하는 솔루션을 제안하였다. 제안된 솔루션은 실제 예열 공정 현장에 적용되어 화석연료 사용량 5% 감소, 대체연료 대체율 5%p 증가, 예열실 온도 변동 35% 감소하는 성과를 달성할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.684-689
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• 2012

Poly(acrylic acid) (PAA) 구형 입자는 바이오 분야의 소재에서부터 전자 재료에 이르기까지 다양한 분야에 사용되는 고분자 물질이다. 이를 생산하기 위해서는, 분산제(surfactant)를 이용한 중합 방법으로 합성을 한 후, 사용한 분산제를 제거하기 위한 별도의 Purification 과정을 거치게 된다. 일반 유기 용매를 사용하면 막대한 폐수 발생, 별도의 분리 공정 추가, 잔류 용매의 가능성 등의 문제점이 발생한다. 이에 이러한 문제를 해결하고자, 액체 이산화탄소를 용매로 하여, high-pressure Soxhlet extraction 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 compressed liquid dimethyl ether (DME) 상에서 PAA 분산 중합에 사용된 pyrrolidene carboxylic acid-g-poly (siloxane) 계열의 분산제, Monasil PCA 제거하는 연구를 진행하였다. 추출된 PAA 입자의 모양은 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)으로 확인을 하였고, Monasil PCA의 농도는 Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer (ICP-OES)로 분석하였다. 용매의 효과를 비교하기 위해서, 액체 이산화탄소와 n-hexane과 liquid DME를 대상으로 추출 실험을 하였다. 그 결과 n-hexane의 경우 일부 정제된 PAA 구형 입자를 얻을 수 있었지만, 일부는 n-hexane 증기의 높은 열에 의해서 변형된 형태의 입자를 얻었다. Liquid DME의 경우엔, 추출이 잘 되지 않았다. 액체 $CO_2$를 이용하는 경우에 구형의 형태는 유지하면서 분산제가 제거된 입자를 얻을 수 있었다. 그리고 최적 운전 조건을 알기 위해서 8시간 동안 재비기와 응축기의 온도를 달리하면서 실험을 실시하였다. 그 결과 추출기의 온도가 $19.6{\pm}0.2^{\circ}C$, 압력이 $51.5{\pm}0.5$ bar일 때, 가장 좋은 제거 효율을 보였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권3호
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• pp.171-177
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• 2007

본 연구는 사용 후 핵연료의 금속전환 공정에서 발생되는 폐용융염을 고형화하는 방법으로 실리카 함유 무기물을 이용하여 폐용융염을 열적, 수화학적 안정한 화합물로 전환하는 방법을 제안하였다. 실리카 함유 무기물(SAP)은 일반적인 sol-gel process로 합성되었으며, $SiO_2,\;Al_2O_3$ 및 $P_2O_5$로 구성된다. 제조된 SAP을 $650-850^{\circ}C$에서 폐용융염과 반응시켜 각 금속염화물에 대한 반응특성 및 열안정성을 조사하고, PCT 침출시험법을 이용하여 수화학적 안정성을 평가하였다. LiCl은 $LixAlxSi1-_xO_{2-x}$와 $Li_3PO_4$로, CsCl는 CS-aluminosilicate와 $CS_2AlP_3O_{10}$로, $SrCl_2$는 $Sr5(PO_4)_3Cl$로, $CeCl_3$는 $CePO_4$로 전환되었다. 9시간 동안 반응시킨 후, 금속염화물의 전환율은 $90{\sim}99%$였으며, $1100^{\circ}C$까지 열감량은 1wt%이하로 TGA(Thermo Gravimetric Analysis)로 확인하였다. Cs 및 Sr의 침출속도는 $10^{-2}{\sim}10^{-4}g/m^2\;day$로 매우 높은 내침출특성을 나타내었다. 이상의 결과로부터, SAP으로 명명된 안정화제(stabilizer)는 금속염화물로 구성된 폐용융염에 대해 매우 효과적인 것으로 판단된다. SAP을 이용한 폐용융염의 고화처리방법은 후속적인 안정성의 검증과정을 통하여 폐용융염의 최종처분부피를 최소화할 수 있는 대안적인 고화방법으로 고려될 수 있을 것으로 기대 된다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.961-972
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• 2008

2004년 기준, 온실가스(GHG; Greenhouse Gas) 총 배출량 약 5억9,060만톤(t)$CO_2$로 배출량 세계 10위권인 우리나라는 국제 환경의 변화를 볼 때 향후 반드시 GHG를 감축해야한다. 2004년 국내 에너지 부문 중, 전력 발전 및 산업 부분에서 배출된 이산화탄소(CO$_2$)량은 총 2억9,685만t으로 우리나라 GHG 전체 발생량의 53.3%를 차지하여 이 두 분야에서 CO$_2$ 배출을 감축시키는 것이 가장 시급하고 중요한 문제이다. 또한 이 두 분야는 산업의 특성상 CCS(Carbon Capture and Storage) 기술을 적용하여 효율적으로 CO$_2$를 저감할 수 있는 가장 잠재력이 높은 분야이다. 두 분야에서 효율적으로 적용될 수 있는 CCS 기술로 단기적으로는 amine을 이용한 화합흡수법이, 중, 장기적으로는 ATR(Autothermal reforming), 또는 MSR-H2(Methane steam reformer with hydrogen separation membrane reactor)가 장착된 연소 전 기술과, SOFC+GT(Solid oxide fuel cell-Gas turbine) 같은 순산소 연소 기술이 가장 유리 할 것으로 예상된다. 이와 같은 최신 연소 전 및 순산소 연소 기술을 이용하면 향후 CO$_2$ 포집 비용을 $US 8.5-43.5/tCO$_2$로 줄일 수 있으며 이를 이용하여 전력 발전 및 산업 부분에서 발생하는 CO$_2$의 10%만을 감축하더라도 약 3,000만t의 CO$_2$를 저감할 수 있겠다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권3호
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• pp.329-352
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• 2005

자외선 영역에서 최대 세기를 보이는 라이먼 알파(121.6nm)선은 태양 채층과 전이영역의 방출선으로 지구 고층 대기 변화의 주요 원인이 되기 때문에, 태양연구에서 가장 중요한 파장대의 하나이다. 그렇지만, 이전의 라이먼 알파선의 관측은 콜로라도 대학 등 미국의 여러 대학들에서 탐사 로켓에 의해 수행된 단속적인 관측들뿐이었고, 여러 위성에 의한 관측들도 시간 분해능이 아주 떨어지는 장기 관측들뿐이었다. 그러므로 인공위성에 탑재되어 충분한 시간 분해능과 연속적인 관측이 충족될 수 있는 라이먼 알파선 태양망원경의 개발은 세계적으로도 중요한 과학적 의미를 갖고 있으며, 인공위성의 운영에 막대한 영향을 미치는 지구 고층 대기에 대한 태양 자외선 복사의 영향을 연구하기 위한 실용적인 목적도 갖고 있다. 이러한 배경에 의해 본 연구는 과학기술위성2호 탑재용 자외선 태양카메라(LIST: $Lyman-{\alpha}$ Imaging Solar Telescope)를 개발하기 위한 목적으로 system 규격결정이 이루어졌으며 광학계, 기계구조 및 전자회로의 예비 설계가 완성되었다. 또한 system requirements에 맞춰 광학계, 기계구조 및 전자회로의 예비 구조 설계가 완료되었으며 기계 구조해석 및 열해석, test plan 결정 및 verification test matrix 작성도 완료되었다. 부분별로는 상세설계가 완료되어 제작에 착수하였으며 본 탑재체의 데이터에 맞는 데이터 획득 시스템을 결정하기위한 기반 조사가 완료되었다. 과학적 운영을 위해서는 태양의 진공 자외선 복사의 연구 방향과 연구 현황 등 데이터를 수집하고, 수집된 자료로 태양에 대해 지속적인 연구가 이루어졌다 자외선 태양카메라 연구개발은 산업적인 파급효과가 큰 광학계의 설계와 비구면 광학계의 제작기술, 첨단 측광기의 기본을 이루는 CCD의 제어기술, 탑재체의 통제 제어 기술이 요구된다. 확보된 우주 탑재체 개발 기술과 결과물들은 본 사업에 적용되었던 시스템 관리 기법과 함께 향후 유사한 우주기술 사업에 이용될 수 있으며 과학적 시스템과 성과물들도 현재 정부가 지원하여 구축하고 있는 우주환경 감시 시스템에 이용될 수 있다.

• 한국진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.195-198
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• 2008

이 논문에서 무기 게이트 인슐레이터 위에 Polyimide 유기 점착층을 성형하여, 고성능의 유기 박막 트렌지스터(OTFT)소자를 제작한 후 450 nm 두께로 폴리이미드를 Vapor deposition polymerization (VDP)방법을 사용하여 패시베이션하였다. 이때 폴리이미드성막을 위해, 스핀코팅 방법 대신 VDP 방법 도입하였다. 이 폴리이미드 고분자막은 2,2 bis(3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA)와 4,4‘-oxydianiline(ODA)을 고진공에서 동시에 열증착 시킨 후, $170^{\circ}C$에서 2시간 열처리하여 고분자화 된 막을 형성하였다. 다른 종류의 유기 패시베이션 막이 소자에 주는 영향을 비교 분석하기 위해, 450 nm 두께로 스핀코팅법을 이용하여 폴리비닐알콜 패시베이션 막을 형성하였다. 이 두 가지 패시베이션 막 형성법이 소자의 문턱전압과, 전하이동도에 주는 영향을 전기적 특성을 통해 변화를 확실히 볼 수 있었다. 최초 유기 박막 트렌지스터의 전기적 특성은 문턱전압, 점멸비, 그리고 정공의 이동도는 각각, -3 V, 약 $10^6$ 그리고, $0.24cm^2$/Vs 이 측정되었고. 폴리이미드를 사용하여 패시베이션 후 특성이 각각 0 V, 약 $10^6$ 그리고, $0.26cm^2/Vs$, 폴리비닐알콜 패시베이션 경우는 특성이 각각, 문턱전압의 경우 0 V에서 +2 V로, 점멸비는 $10^6$에서 $10^5$으로 전계효과이동도는 $0.13cm^2/Vs$ 에서 $0.13cm^2/Vs$로 변화하였다.

• 한국안전학회지
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• 제8권4호
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• pp.27-40
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• 1993

High temperature tensile tests, steady state creep tests, Internal stress tests and creep rupture tests using A17075 alloy( $T_{6}$ ) were performed over the temperature range of 9$0^{\circ}C$~50$0^{\circ}C$ (0.4 $T_{m}$ ~0.85 $T_{m}$ ) and stress range of 0.64~17.2(kgf/$\textrm{mm}^2$). The main results obtained in this paper were as follows. (1) The activation energies for yielding at the temperature of 0.4 $T_{m}$ ~0.75 $T_{m}$ were calculated to be 25.7~36.5kcal/mol, which were nearly equal to the activation energies for creep. (2) At around the temperature of 9$0^{\circ}C$~12$0^{\circ}C$ and under the stress level of 10~17.2(kgf/$\textrm{mm}^2$), and at around the temperature of 200~41$0^{\circ}C$ and under the stress level of 1.53~9.55(kgf/$\textrm{mm}^2$) and again at around the temperature of 470~50$0^{\circ}C$ and under the stress level of 0.62~l.02(kgf/$\textrm{mm}^2$), the applied stress dependence of steady state creep rate $n_{measu}$ measured were, respectively, 3.15, 6.62 and 1.1, which were in good agreement the calculated stress dependence $n_{ealeu}$ obtained by the difference of the applied stress dependence of the Internal stress and the ratio of the internal stress to the applied stress. (3) At the temperature range of 0.4~0.43 $T_{m}$ , and at the temperature range of 0.52~0.75 $T_{m}$ and again at the temperature range of 0.82~0.85 $T_{m}$ , the activation energies $Q_{measu}$ obtained by steady state creep rate, respective, 26. 16, 34.9, 36.2 and 36.1kcal/mol, which were in good agreement with those obtained with the activation energies under constant effective stress and the temperature dependence of Internal stress. (4) At the temperature range of the 0.52~0.73 $T_{m}$ and under the stress level of 1.53~9.55(kgf/$\textrm{mm}^2$), the stress dependence of rupture life(n’) measured was 6.3~6.6, which was in good agreement with the stress dependence of steady state creep rate(n). And at the same condition the activation energy for rupture( $Q_{f}$ ) measured was 32.0~36.9kca1/mol, which was also in good agreement with the activation energy obtained by steady state creep rate ( $Q_{c}$ ). (5) The rupture life( $t_{f}$ ) might be represented by athermal process attributed to the difference of the applied stress dependence of the internal stress and the ratio of the internal stress to the applied stress, and the thermal activated process attributied to the temperature dependence of the internal stress as $t_{f}$ = A'$\sigma$$_{a}$ ｛n(1-d $\sigma$$_{i}$ /d $\sigma$$_{a}$ )/(1-$\sigma$$_{i}$ / $\sigma$$_{a}$ )｝.exp[｛ $Q_{c}$ $^{*}$-( $n_{o}$ R $T^2$/ $E_{(T)}$) (d $E_{(T)}$/dT) - ( $n_{0}$ R $T^2$/ $\sigma$$_{a}$ - $\sigma$$_{i}$ ) (d $\sigma$$_{i}$ /dT)｝/RT]. (6) The relationship betwween Larson-Miller rupture parameter and logarithmic stress was linearly decreased, so creep rupture life of Al 7075 alloy seemed to be predicted exactly with Larson-Miller parameter.meter.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.491-501
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• 2022

벤토나이트는 고준위 방사성 폐기물 처분장의 완충재 및 뒷채움재의 주재료로 고려되고 있다. 처분환경에서 벤토나이트는 열-수리-역학-화학적 복합적 거동을 겪게 된다. 본 연구는 제작된 수화거동 실험용 셀을 사용하여 수화 조건에서 벤토나이트의 거동 특성을 X선 단층촬영 기술을 이용하여 평가하고자 하였다. 플라스틱재료로 만들어진 원통형 셀은 상부의 탈착식 캡을 이용하여 시료 상부에 수직응력을 가하거나 팽윤압을 측정할 수 있도록 제작하였다. 수화실험은 건조밀도 1.4 g/cm³, 함수율 20%의 조건으로 제작된 경주 벤토나이트 블록시료로 수행되었다. 샘플의 직경은 27.5 mm, 높이는 34 mm 이며, 수화 실험 중 0.207 MPa의 일정한 압력으로 물을 주입하였으며, 7일 동안 수화실험을 지속하였다. 하루 동안 수화 과정을 거치면서 벤토나이트가 팽창하여 셀 내부의 공간을 채우는 것을 확인하였다. 또한, 샘플의 X선 CT값의 히스토그램 분석을 통해 수화 과정 초기의 샘플 밀도 증가와 이후 점진적인 밀도 감소가 발생함을 평가할 수 있었다. 평균 CT 값, CT값의 표준 편차, CT값 변화량에 대한 분석을 통해 샘플의 수화 과정에 대한 자세한 정보를 확인할 수 있었다. 즉, 수화 시작 후 2일 동안 시료 하부 및 상부 영역은 밀도가 감소하고 중간 영역은 밀도가 증가하였다. 그 후 수화가 진행되면서 샘플의 각 위치에서의 밀도 변화는 초기 샘플의 밀도와 비교할 때 그 차이가 점차 감소함을 확인하였다. 샘플 내 균열의 형성과정과 이후 감소되는 현상도 X선 단층촬영에 의해 확인되었다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제42권3호
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• pp.464-477
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• 2013

대부분의 외식산업은 생산 품목, 생산 방법, 생산 기술, 대상자들이 제조가공업체와는 매우 다르고 생산량, 취급인원, 영업규모등도 학교나 병원급식과는 여러 요소의 차이점을 가지고 있다. 본 연구는 소규모 외식업체에서 HACCP 시스템 적용을 위하여 종사자 대상 위생교육과 도입 전후의 미생물 분석과 시스템 도입에 따른 유의성 평가와 평가항목별 상관관계를 분석하였다. 또한 USN를 구축하여 도입 전후의 시간-온도관리 분석을 시행하여 효율성을 평가하였다. 위생교육 전후 조리 종사자의 위생업무 지식에 관한 평가 결과 개인위생, 식품의 공급 및 저장, 식품의 취급 및 배식, 기구의 세척 및 소독에서 유의적인 차이가 있었다. 또한 위생교육 전후 조리 종사자의 수행도에 관한 평가결과 식품의 취급 및 배식, 기구의 세척 및 소독, 작업 환경관리 영역에서 유의적으로 상승한 결과를 보였다. 조리 종사자의 교육 전후의 위생지식 결과는 개인위생(p<0.05), 식품의 공급 및 저장(p<0.05), 식품의 취급 및 배식(p<0.05), 기구의 세척 및 소독 영역(p<0.05)에서 유의적인 차이를 보였다. 모든 항목에서 정답률이 상승하였고 전체 문항에 대한 정답률은 교육 전 75%에서 교육 후 90%로 향상되었다. 조리 종사자의 위생업무에 대한 수행도 결과는 식품의 취급 및 배식(p<0.05), 기구의 세척 및 소독(p<0.05), 작업 환경관리 영역(p<0.05)과 총 점수에서 유의적인 차이를 보였다. HACCP 도입 전후의 소독에 따른 양상추 샐러드 미생물 품질분석 결과는 소독전 일반세균이 양상추 원재료 4.80 logCFU/g에서 소독 후 2.41 logCFU/g으로, 라디치오는 원재료 4.15 logCFU/g에서 소독 후 2.48 logCFU/g으로, 토마토는 원재료 4.10 logCFU/g에서 소독 후 평균 1.68 logCFU/g으로 나타나 중요관리점인 세척 시 소독을 통해 미생물 수치가 감소되었다. 멸치와 꽈리고추의 미생물적 품질결과는 원재료의 일반세균수는 각각 4.52 logCFU/g, 5.72 logCFU/g으로 나타났고, 볶았을 때 멸치는 2.07 logCFU/g, 꽈리고추는 1.50 logCFU/g으로 낮아졌다. 가열 공정 후 대장균군과 장내세균은 검출되지 않았다. 하지만 멸치꽈리볶음의 생산 공정은 재료별로 따로 볶아 버무리는 공정이 있어 최종식품에는 일반세균 4.33 logCFU/g, 대장균군 0.71 logCFU/g, 장내세균 1.65 logCFU/g, 황색포도상구균이 1.27 logCFU/g으로 검출되었다. 숙주나물의 미생물 분석 결과는 조리단계 및 배식단계에서 각각 4.20 logCFU/g, 4.68 logCFU/g의 높은 수치를 나타냈으나, 적용 후의 조리단계 및 배식단계에서는 각각 3.26 logCFU/g, 3.34 logCFU/g으로 나타났다. 숙주나물 및 잡채의 후처리 작업시 HACCP 적용 전 종사자 손의 일반세균수는 평균 5.90~5.99 logCFU/hand에서 적용 후 평균 0~2.30 logCFU/hand로 나타났다. 가열조리 후처리 공정에서는 교차오염을 줄이기 위하여 종사원의 손의 위생적인 관리가 필수적인 것으로 사료된다. 도입 전과 도입 후 2개월 시점의 조리 종사자의 위생지식점수 차이, 위생수행도 차이, 양상추 샐러드와 조리 종사자 손의 미생물적 품질 개선효과 간의 상관관계를 구하였다. 위생수행도의 변화와 양상추 샐러드의 미생물적 품질 개선 효과는 유의한 양의 상관관계(p<0.01)를 보여 위생 수행도가 높아질수록 식품의 미생물적 품질이 개선될 수 있다는 것을 보여주었다. 위생지식의 변화와 조리 종사자 손의 미생물 변화가 유의한 양의 상관관계(p<0.05)가 있었다. u-HACCP 시스템 도입 전후 온도관리에서의 3가지(온도측정의 정확성, 온도관리 효율성, 온도범위의 안정성)를 평가하였는데, 도입 전에는 업무시간에 냉장고 $5^{\circ}C$ 이하, 냉동고 $-18^{\circ}C$ 이하, 온장고 $57^{\circ}C$ 이상의 기준이 지켜지지 않은 것을 발견할 수 있었다. 하지만 도입 후 냉장고, 온장고, 식기세척기마다 자동경보로 위생 사고를 예방하였고 실시간 상황모니터가 설치되어 있어 HACCP 업무가 대폭 간소화 되었으며, 무엇보다 지속적인 위생교육으로 인해 직원들의 위험온도($5^{\circ}C{\sim}57^{\circ}C$)에 대한 이해도가 높아져 냉장, 냉동, 온장고의 기준온도의 준수율이 상승되었다. 따라서 유비쿼터스 센서 온도계를 이용하여 검수, 가공, 보존, 조리, 유통 등 각 단계별로 자동 모니터링이 가능해 잠재적 위험요소를 사전에 관리자에게 통보해 줌으로써 식품의 위생안전성을 확보할 수 있고, 무선 센서 네트워크의 특징을 이용하여 식재료 안전 관리 시스템에 적용할 경우 24시간 모니터링이 가능하여 신속한 개선조치와 이력 관리 모니터링을 통한 신뢰성 있는 품질경영 시스템을 구축할 수 있을 것으로 사료된다.