• Advances in nano research
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• 제13권6호
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• pp.575-585
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• 2022

Due to its biofilm formation and colonization of the osteocyte-lacuno canalicular network (OLCN), Staphylococcus aureus (S.aureus) implant-associated bone infection (SIABI) is difficult to cure thoroughly, and may occur recurrently subsequently after a long period dormant. It is essential to explore an alternative therapeutic strategy that can eradicate the pathogens in the infected foci. To address this, the polymethylmethacrylate (PMMA) bone cement and Fe3O4 nanoparticles compound cylinder were developed as implants based on their size and mechanical properties for the alternative magnetic field (AMF) induced thermal ablation, The PMMA mixed with optimized 2% Fe₃O₄ nanoparticles showed an excellent antibacterial efficacy in vitro. It was evaluated by the CFU, CT scan and histopathological staining on a rabbit 1-stage transtibial screw model. The results showed that on week 7, the CFU of infected soft tissue and implants, and the white blood cells (WBCs) of the PMMA+2% Fe₃O₄+AMF group decreased significantly from their controls (p<0.05). PMMA+2% Fe₃O₄+AMF group did not observe bone resorption, periosteal reaction, and infectious reactive bone formation by CT images. Further histopathological H&E and Gram Staining confirmed there was no obvious inflammatory cell infiltration, neither pathogens residue nor noticeably burn damage around the infected screw channel in the PMMA+2% Fe₃O₄+AMF group. Further investigation of nanoparticle distributions in bone marrow medullary and vital organs of heart, liver, spleen, lung, and kidney. There were no significantly extra Fe₃O₄ nanoparticles were observed in the medullary cavity and all vital organs either. In the current study, PMMA+2% Fe₃O₄+AMF shows promising therapeutic potential for SIABI by providing excellent mechanical support, and promising efficacy of eradicating the residual pathogenic bacteria in bone infected lesions.

• 멤브레인
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• 제32권5호
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• pp.292-303
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• 2022

이산화탄소 배출이 없는 고분자 전해질 막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 수송용, 발전용 시스템에 적용 가능한 친환경 에너지 변환장치이다. PEMFC의 주요 구성품 중 하나인 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 구동시간 동안의 높은 수소 이온 전도도와 물리화학적 안정성 갖춘 과불소화계 고분자(perfluorinated sulfonic acid, PFSA) 기반 PEM (PFSA-PEM)이 상용화 되어있다. 하지만 PFSA-PEM의 단점으로 지적되는 낮은 유리전이온도와 높은 기체 투과도의 보완이 요구되고 있다. 이에 본 총설에서는 PFSA-PEM의 성능 향상 및 단점 보완을 위해 1) PFSA의 측쇄부 길이를 조절함으로써 이온교환용량의 증가와 고분자의 결정성을 증가시켜 PFSA-PEM의 능력을 향상시킨 연구와 2) 유/무기 첨가제를 도입하여 수소 이온 전도도 및 물리적 안정성을 향상시키는 복합 막 연구 및 3) 다공성 지지체를 도입하여 PEM의 두께를 효과적으로 감소시켜 막 저항을 효과적으로 줄이고 내구성을 큰 폭으로 개선한 다공-충진막에 관한 연구를 소개하고자 한다.

• 대한화장품학회지
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• 제49권1호
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• pp.1-8
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• 2023

본 연구는 식물성 유지와 진균 유래 효소를 이용하여, 밍크 오일과 유사한 식물성 재조합 오일의 개발에 관한 것이다. 식물성 유지와 지방산을 혼합하여 고정화 효소를 이용하여 유지의 지방산을 재조합하고, 탈산 및 정제과정을 통해 재조합 유지를 제조하였다. 합성된 재조합 유지는 gas chromatography 및 differential scanning calorimetry를 이용하여 화학적 조성 및 열적 물성 등에 대하여 비교 평가하였다. 본 연구는 밍크 오일과 식물성 재조합 오일의 높은 유사성을 보여주며, 화장품 원료로 점차 활용되지 못하고 있는 동물성 원료의 대체 소재로서 활용 가능성이 기대된다.

• 한국가스학회지
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• 제27권2호
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• pp.25-31
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• 2023

화학적 CO₂ 흡수 공정에 많이 사용되는 모노에탄올아민(MEA)을 사용하여 매립지가스(LFG)에서 이산화탄소(CO₂)를 포집하여 매립지가스를 이용한 발전용 엔진의 열효율을 증가시키고자 하는 것이 본 연구의 목적이다. LFG를 에너지원으로 사용하는 것은 온실가스 배출량을 줄이는 수단이 될 수 있기 때문에 MEA를 이용하여 LFG 중의 CO₂를 줄이고 CH₄의 농도를 높여 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 본 연구에서는 MEA 용액에서 CO₂와 CH₄의 용해도를 측정하고 다양한 조건에서 용해도를 높이고 용해 특성을 분석하기 위해 실험을 수행했다. 그 결과 반응 가스에 대한 MEA의 비율이 증가함에 따라 CO₂ 흡수율이 증가하는 것으로 나타났다. CO₂ 용해도를 최대화하기 위한 최적의 MEA 농도가 있으며, 이 농도 이상으로 농도를 높여도 용해도가 크게 향상되지 않았다. 본 연구는 온실가스 배출량을 줄이면서 LFG에서 CO₂를 포집하고 CH₄의 농도를 높여 보다 실용적인 연료를 개발할 수 있는 기반 연구를 수행했다.

• 한국식품과학회지
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• 제39권5호
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• pp.534-540
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• 2007

유과 제조 시 제조 시간을 단축할 수 있는 소재를 개발하기 위하여 찹쌀전분을 $POCl_3$와 반응시켜 가교화 찹쌀전분을 제조하고 이들의 물리화학적 특성을 연구하였다. 가교화 찹쌀전분의 치환율은 0.04-2.73으로 나타났으며, 팽윤력은 일반 찹쌀전분에 비해 약간 증가되는 경향을 보였으며 용해도는 일반 찹쌀전분보다 낮은 경향을 보였다. 등온흡습곡선은 가교화에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 전분의 pasting 특성을 검토한 결과, 호화개시온도는 가교화에 따른 변화가 없는 것으로 나타났으며, 최대점도, holding strength, final viscosity, setback은 일반 찹쌀전분보다 높아지는 결과를 나타냈다. 열적특성은 호화개시온도, 최대호화온도, 호화종결온도 그리고 호화엔탈피 모두 각 전분간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다. X-ray회절 분석 결과로 볼 때, 가교화 찹쌀전분 및 일반 찹쌀전분 모두 A형의 결정 형태를 나타내었고, 상대적 결정화도의 차이가 나타나지 않는 것으로 보아 가교화가 찹쌀전분의 결정형영역에는 영향을 주지 않는 것으로 보여진다. 가교화 찹쌀전분을 사용하여 제조한 유과의 경우 일반 찹쌀을 장시간 침지한 후 제조한 시료와 비슷한 팽화율을 나타내었으며 시료의 변색 반응이 나타나지 않는 것으로 보아 유과 제조용 소재로서 적합한 것으로 판단되었다.

• 한국수산과학회지
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• 제19권5호
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• pp.469-476
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• 1986

고등어와 정어리의 보통육과 혈합육의 각 조직에 분포하는 단백질분해효소의 최적활성조건을 구명하고 열안정성과 저온저장중의 활성변화 등을 비교${\cdot}$검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 고등어와 정어리의 보통육 및 혈합육에서 단백질분해효소를 추출하여 pH에 따른 단백질분해능을 분석한 결과, 산성, 약산성 및 알칼성에서 활성을 보이는 세 종류의 단백질분해효소가 분포하고 있음을 알았다. 그리고 이들 각 분포효소중에서 산성단백질분해효소가 가장 활성이 강하였으며, 고등어에 있어서는 보통육에서 추출한 것이 pH 3.0, $50^{\circ}C$의 활성최적조건에서 고유활성은 0.12였으며, 혈합육에서 추출한 것은 pH3.0, $45^{\circ}C$의 활성최적조건에서 고유활성은 0.36이었다. 정어리의 보통육과 혈합육에서 추출한 단백질분해효소의 활성최적조건은 모두 pH 2.4, $45^{\circ}C$였으며, 그때의 고유활성은 각각 0.45 및 0.24였다. 2. 고등어와 정어리의 보통육과 혈합육에 분포하는 단백질분해효소액을 $30^{\circ}C$부터 $70^{\circ}C$까지의 온도에서 5분간 가열처리한 결과, 고등어의 혈합육에서 추출한 효조소는 $55^{\circ}C$에서 실활하기 시작하였으나, 그 밖의 조직에서 추출한 조효소는 $50^{\circ}C$에서 실활이 일어났다. 3. 추출된 조효소액을 $5^{\circ}C$와 $-15^{\circ}C$에서 저장하는 중에 활성의 변화를 검토한 결과, 육에서 추출한 조효소액은 시일의 경과와 더불어 실활이 일어나 저장 28일까지 대부분의 효소활성이 소실되었으며 방부제의 첨가효과는 나타나지 않았다.

• 한국재료학회지
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• 제23권4호
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• pp.219-226
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• 2013

Activated magnetite ($Fe_3O_{4-{\delta}}$) has the capability of decomposing $CO_2$ proportional to the ${\delta}$-value at comparatively low temperature of $300^{\circ}C$. To enhance the $CO_2$ decomposition capability of $Fe_3O_{4-{\delta}}$, $(Fe_{1-x}Co_x)_3O_{4-{\delta}}$ and $(Fe_{1-x}Mn_x)_3O_{4-{\delta}}$ were synthesized and then reacted with $CO_2$. $Fe_{1-x}Co_xC_2O_4{\cdot}2H_2O$ powders having Fe to Co mixing ratios of 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, and 5:5 were synthesized by co-precipitation of $FeSO_4{\cdot}7H_2O$ and $CoSO_4{\cdot}7H_2O$ solutions with a $(NH_4)_2C_2O_4{\cdot}H_2O$ solution. The same method was used to synthesize $Fe_{1-x}Mn_xC_2O_4{\cdot}2H_2O$ powders having Fe to Mn mixing ratios of 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5 with a $MnSO_4{\cdot}4H_2O$ solution. The thermal decomposition of synthesized $Fe_{1-x}Co_xC_2O_4{\cdot}2H_2O$ and $Fe_{1-x}Mn_xC_2O_4{\cdot}2H_2O$ was analyzed in an Ar atmosphere with TG/DTA. The synthesized powders were heat-treated for 3 hours in an Ar atmosphere at $450^{\circ}C$ to produce activated powders of $(Fe_{1-x}Co_x)_3O_{4-{\delta}}$ and $(Fe_{1-x}Mn_x)_3O_{4-{\delta}}$. The activated powders were reacted with a mixed gas (Ar : 85 %, $CO_2$ : 15 %) at $300^{\circ}C$ for 12 hours. The exhaust gas was analyzed for $CO_2$ with a $CO_2$ gas analyzer. The decomposition of $CO_2$ was estimated by measuring $CO_2$ content in the exhaust gas after the reaction with $CO_2$. For $(Fe_{1-x}Mn_x)_3O_{4-{\delta}}$, the amount of $Mn^{2+}$ oxidized to $Mn^{3+}$ increased as x increased. The ${\delta}$ value and $CO_2$ decomposition efficiency decreased as x increased. When the ${\delta}$ value was below 0.641, $CO_2$ was not decomposed. For $(Fe_{1-x}Co_x)_3O_{4-{\delta}}$, the ${\delta}$ value and $CO_2$ decomposition efficiency increased as x increased. At a ${\delta}$ value of 0.857, an active state was maintained even after 12 hours of reaction and the amount of decomposed $CO_2$ was $52.844cm^3$ per 1 g of $(Fe_{0.5}Co_{0.5})_3O_{4-{\delta}}$.

• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.733-742
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• 2000

일상에서 그대로 폐기되고 있는 달걀껍질을 폐수처리에 이용하기 위하여 물성조사와 기초적인 흡착 및 중화실험을 수행하였다. 달걀껍질의 특성파악 및 온도에 따른 물성 변화를 검토하기 위하여 각각 $105^{\circ}C$와 $700^{\circ}C$에서 처리한 시료의 용도에 따른 구조변화를 FT-IR 분석법 및 X-선 회절법을 이용하여 검토하였다. FT-IR 분석결과, $700^{\circ}C$에서 달걀껍질의 주성분인 $CaCO_3$의 열분해에 따른 $CO_2$의 방출로 인해 $105^{\circ}C$의 경우와는 달리 C-O absorption band 의 감소가 관찰되었고, X-선 회절분석에서는 $700^{\circ}C$에서는 $105^{\circ}C$의 경우와 거의 유사한 $CaCO_3$ 특성 peak가 나타났으며 $CaCO_3$가 CaO로 완전히 전환되는 온도인 $850^{\circ}C$에서 처리한 시료에 대해 CaO 특성 회절스펙트럼이 관찰되었다. TGA/DTA 분석에 있어서는 약 $600^{\circ}C$에 이르기까지는 무게 감량이 서서히 진행되다가 $600{\sim}800^{\circ}C$의 온도범위에서 무게감량이 급격히 진행되었으며 그 이상의 온도에서는 무게감량이 더 이상 진행되지 않았다. 또한, 무게감량이 급격히 진행되는 온도구간에서 주된 흡열 peak가 형성되어 $CO_2$ 방출에 따른 열적 특성이 파악되었다. 달걀껍질의 고정층에 의한 연속흡착 실험 결과, 파과시간의 비, 총괄 이동 단위수, 그리고 물질전달계수 등이 column이 진행됨에 따라 그 값이 증가함이 관찰되어 연속흡착에 따른 물질전달의 분배효과를 관찰할 수 있었다. 산성폐수에 대한 중화효과의 경우에 있어서는 각 무기산의 경우 상호 유사한 경향이 나타났으나 $H_2SO_4$의 경우 중화산물인 $CaSO_4$의 형성으로 인해 중화효과가 감소되는 것으로 사료되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권1호
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• pp.60-68
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• 2015

폐활성슬러지의 감량화 및 혐기성소화 효율 향상을 위한 가용화 기술로 microwave (MW)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. MW에 의한 가용화는 유전가열에 의해 가열적, 비가열적 효과 및 이온성 전도를 유도하여 매우 짧은 시간에 반응이 일어나므로 폐활성슬러지의 가용화에 효과적으로 적용될 수 있다. 본 연구에서는 폐활성슬러지 가용화에 대해 전도 가열대비 MW의 우수성을 평가하였고, 고출력 조건에서 수행된 기존 연구들과 달리 저출력 조건에서 MW의 효율 향상을 위해 강산인 $H_2SO_4$ 및 이온성 물질인 $CaCl_2$, NaCl을 촉매로 이용하였다. 전도 가열 대비 MW를 이용한 폐활성슬러지의 가용화 효율은 $50^{\circ}C$ 조건에서 6.2배, $100^{\circ}C$ 조건에서 1.4배 높게 나타났으며, 본 연구의 MW 저출력 조건에서 최대 COD 가용화율은 10.0%로 나타났다. 동일한 MW 출력 및 반응시간 조건에서 촉매물질인 $H_2SO_4$ 및 NaCl의 첨가를 통해 폐활성슬러지의 COD 가용화율이 18.1%, 12.7%로 증가하였으며, $CaCl_2$를 첨가하였을 경우에는 COD 가용화율이 10.7%로 MW의 효율에 향상에 효과가 없는 것으로 나타났다. 이는 가용화 효율을 향상시킬 것으로 예상된 $Ca^{2+}$가 슬러지 가용화에 따라 발생하는 ${PO_4}^{3-}$와 반응하여 침전물 형성에 소모되었기 때문으로 판단된다. 본 연구에서 MW 효율 향상을 위한 가장 적합한 촉매물질은 $H_2SO_4$인 것으로 나타났으며, 0.2 M의 $H_2SO_4$를 첨가한 MW 조건이 폐활성슬러지의 가용화에 가장 효과적인 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제25권3호
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• pp.256-262
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• 2019

Hydroxylammonium nitrate (HAN) 기반 액상 추진제는 발암물질이 아니며 연소가스 또한 독성이 거의 없어서 환경 친화적인 추진제로 주목을 받고 있다. 추력기에서 HAN 기반 액체추진제를 분해하는데 사용되는 촉매는 저온 활성 및 고내열성을 동시에 보유하고 있어야 한다. 본 연구의 목적은 metal foam 표면에 alumina slurry를 wash coating 방법으로 담지한 후, 루테늄(ruthenium) 전구체를 그 위에 담지하여 Ru/alumina/metal foam 촉매를 제조하고, 이 촉매의 HAN 수용액 분해 활성을 평가하는 것이다. Wash coating 방법으로 metal foam 지지체에 알루미나를 담지시키는 과정에서 wash coating 반복 횟수가 alumina/metal foam의 물리적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 알루미나 wash coating 횟수가 증가할수록 약 7 nm의 직경을 갖는 메조기공이 지속적으로 발달하여 표면적과 기공 부피가 증가하는데, metal foam에 알루미나를 코팅하는 과정을 12 회 반복하는 것이 최적이라고 판단하였다. 이 지지체에 Ru을 담지한 Ru/alumina/metal foam 촉매의 표면에도 메조기공이 잘 발달하였다. 활성금속과 알루미나를 담지하지 않은 metal foam 자체만으로도 HAN 수용액의 분해반응을 촉진할 수 있음을 알 수 있었다. Ru/alumina/metal foam-550촉매의 경우는 열분해 반응에 비해서 분해개시온도를 큰 폭으로 낮추었고, ${\Delta}P$를 크게 증가시킬 수 있어서, HAN 수용액 분해 반응에서 우수한 활성을 보였다. 그러나 이 촉매를 $1,200^{\circ}C$에서 소성하면 반응 활성이 저하되는데 이는 촉매의 표면적과 기공 부피가 급격하게 감소하고 Ru이 소결되기 때문이다. 추가적인 연구를 통해서 Ru/alumina/metal foam의 내열성을 개선할 필요성이 있다.