• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.105-112
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• 2023

농산물 선별 시스템은 작물의 형태를 보전하기 위하여 비파괴적인 선별이 주로 사용된다. 이러한 비파괴 선별 기술로는 가시광선, 근적외선, 엑스선, 감마선 등의 광학적 특성을 이용하고 있으며 본 논문에서는 엑스선을 이용한 선별을 이용한다. 엑스선 영상은 엑스선의 밀도에 따라 그레이 영상으로 생성되어 육안으로 시료의 결함을 감지하기가 어렵다. 미세한 결함을 발견하기 위해서는 영상을 확대하거나 픽셀의 범위를 수정하여 적정한 픽셀의 영역만을 표시하여 결함을 탐지해야 한다. 이런 작업은 비효율적이다. 따라서 본 논문은 엑스선의 광역적인 밀도와 지역적인 밀도에 대한 상대적인 밀도를 측정하여 색상화된 결함을 표시하는 새로운 방법을 제안한다. 하나의 픽셀에 대한 상대적인 밀도는 주위 픽셀과의 상대적인 차이를 나타내며, 이런 픽셀을 정상과 결함으로 나타내는 엑스선 영상의 색상화 방법도 제안한다. 실험에서는 육안으로 볼 수 없는 농작물의 병해충 또는 새싹 부분을 특정 색으로 색상화 하여 농산물 선별 시스템에 활용할 수 있게 하였다. 제안된 방법은 엑스선을 이용한 선별 시스템에 적용되어 농산물 선별 시스템뿐만 아니라 가공식품, 부품 제조와 같은 제조 공정에서 사용되어 불량품을 선별하는 방법에 적극적으로 이용될 수 있을 것이다.

• Advances in nano research
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• 제13권5호
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• pp.417-426
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• 2022

Bisphenol A (BPA) is one of the chemicals used in monomer epoxy resins and polycarbonate plastics. The surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) method is precise for identifying biological materials and chemicals at considerably low concentrations. In the present article, the substrates coated with gold nanoparticles have been studied to identify BPA and control the diseases caused by this chemical. Gold nanoparticles were made by a simple chemical method and by applying gold salt and trisodium citrate dihydrate reductant and were coated on glass substrates by a spin-coat approach. Finally, using these SERS substrates as plasmonic sensors and Raman spectroscopy, the Raman signal enhancement of molecular vibrations of BPA was investigated. Then, the molecular vibrations of BPA in some consumer goods were identified by applying SERS substrates as plasmonic sensors and Raman spectroscopy. The fabricated gold nanoparticles are spherical and quasi-spherical nanoparticles that confirm the formation of gold nanoparticles by observing the plasmon resonance peak at 517 nm. Active SERS substrates have been coated with nanoparticles, which improve the Raman signal. The enhancement of the Raman signal is due to the resonance of the surface plasmons of the nanoparticles. Active SERS substrates, gold nanoparticles deposited on a glass substrate, were fabricated for the detection of BPA; a detection limit of 10-9 M and a relative standard deviation (RSD) equal to 4.17% were obtained for ten repeated measurements in the concentration of 10-9 M. Hence, the Raman results indicate that the active SERS substrates, gold nanoparticles for the detection of BPA along with the developed methods, show promising results for SERS-based studies and can lead to the development of microsensors. In Raman spectroscopy, SERS active substrate coated with gold nanoparticles are of interest, which is larger than gold particles due to the resonance of the surface plasmons of gold nanoparticles and the scattering of light from gold particles since the Raman signal amplifies the molecular vibrations of BPA. By decreasing the concentration of BPA deposited on the active SERS substrates, the Raman signal is also weakened due to the reduction of molecular vibrations. By increasing the surface roughness of the active SERS substrates, the Raman signal can be enhanced due to increased light scattering from rough centers, which are the same as the larger particles created throughout the deposition by the spin-coat method, and as a result, they enhance the signal by increasing the scattering of light. Then, the molecular vibrations of BPA were identified in some consumer goods by SERS substrates as plasmonic sensors and Raman spectroscopy.

• 청정기술
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• 제29권4호
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• pp.262-271
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• 2023

전 세계적으로 폐플라스틱 발생에 따른 환경적 문제로 인해 이를 처리하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이 중 폐플라스틱을 열분해하여 연료 및 원료 등으로 재활용하는 방법이 보편적이다. 본 연구에서는 '폐플라스틱 열분해유(WPPO)의 나프타 원료로 활용'을 목적으로 총 5종의 폐플라스틱 열분해유(WPPO)의 물성분석을 통해 나프타 원료로 사용이 가능한지 살펴봄과 동시에 넓은 비점범위로 인해 분리정제 기술 중 하나인 감압증류를 통해 light fraction과 heavy fraction으로 분획 및 GC-VUV로 paraffin, 올레핀 함량 및 기타 화합물 등의 구성성분을 나타내었다. 그 결과, WPPO의 원료, 분획에 상관없이 높은 올레핀 함량이 나타났고 방향족 및 paraffin 함량 등은 원료에 따라 차이가 발생하였고 산소 및 기타 화합물도 원료 및 분획별 차이가 큰 것으로 나타났다. 또한, light fraction은 나프타와 유사한 탄소분포를 나타내지만, heavy fraction은 탄소분포가 C₁₁ ~ C₁₄로 나타났다. 결론적으로, 폐플라스틱 열분해유의 나프타원료 활용을 위해서 추가 공정이나 원료 선별 등이 필요할 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제34권5호
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• pp.515-521
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• 2023

본 연구에서는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 열분해하여 얻은 폐 탄소섬유를 이용하여 기상 불소화를 통해 불화탄소를 제조하고 리튬일차전지의 환원극 소재로 재활용하고자 하였다. 먼저 열분해로 얻은 폐 탄소섬유의 물리화학적 특성을 파악하였으며, 이 폐 탄소섬유에 기상 불소화 효과를 평가하기 위하여 불화탄소의 구조적, 화학적 특성을 분석하였다. XRD 분석에 의해 폐 탄소섬유의 육각망탄소 적층구조(002피크)는 기상 불소화의 온도가 증가함에 따라 점차 불화탄소 구조(001피크)로 전환되었음을 확인하였다. 이 불화탄소를 이용하여 제조된 리튬일차전지의 방전용량은 최대 862 mAh/g이었다. 이는 다른 탄소 재료로 제조한 불화탄소 기반 리튬이온차전지의 방전용량과 비교하였을 때 우수한 성능을 보였다. 이러한 결과는 폐 CFRP 기반 폐탄소섬유를 이용한 불화탄소는 리튬일차전지의 환원극 소재로 활용할 수 있을 것으로 여겨진다.

• 대한화학회지
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• 제67권6호
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• pp.420-428
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• 2023

비닐화된 메조포러스 실리카와 재생 폴리에틸렌 사이에 가교결합을 도입하여 컴파운드를 제조하고 물성을 측정하였다. 메조포러스 실리카에 비닐기를 도입함으로써 비극성인 폴리에틸렌과의 가교결합을 유도할 수 있는 물질이 된다. 비닐화된 메조포러스 실리카를 합성하고 재생 폴리에틸렌과의 가교결합을 유도하여, 기존 재생 폴리에틸렌이 가지는 물성보다 더욱 향상된 재생 폴리에틸렌 복합체를 합성하였다. 또한 비닐화 된 메조포러스 실리카를 이용하였을 때, 재생 폴리에틸렌의 등급에 따라 소량 첨가하여도 가교반응이 진행되어 컴파운드의 모든 물리적 특성이 향상되었다. 비닐화된 메조포러스 실리카를 사용하여 4종의 컴파운드를 합성하였으며, 형태와 미세 구조 및 작용기는 TEM, FT-IR 및 XRD로 분석하였다. 비닐화된 메조포러스 실리카를 이용하여 재생 폴리에틸렌과 가교반응으로 3종류의 컴파운드를 배합하였다. 가교결합 유무를 확인하기 위해서 XPS, FT-IR 및 가교도 측정법으로 분석하였으며, Universal testing machine을 이용하여 인장강도, 신장율, 굴곡강도 및 굴곡 탄성율 같은 물리적 특성을 측정하였다. 그 결과, 비닐화된 메조포러스 실리카를 다양한 등급의 재생 폴리에틸렌에 적용함으로써, 기존의 재생 폴리에틸렌이 가지는 취약한 물성을 극복하였다. 비닐화된 메조포러스 실리카-재생폴리에틸렌 복합물질을 신재 폴리에틸렌에 적용한 결과, 복합 컴파운드는 상업적으로 사용할 수 있는 최선의 물성 지표를 나타내었다. 따라서 이 결과는 향후 재생 폴리에틸렌의 사용량을 증가시키고, 자원의 재순환화에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국버섯학회지
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• 제22권1호
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• pp.31-36
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• 2024

친환경적인 플라스틱 분해를 위한 연구의 한 종류로 버섯균을 활용한 플라스틱 분해 유도를 위해 본 실험을 진행하였다. 본 실험에서는 주변에서 구하기 쉽고 인체에 유해할 가능성이 낮은 식용 버섯을 활용하여 인체 안정성을 더한 플라스틱 분해 기술을 개발하고자 하였으며 31 종의 버섯균들을 대상으로 플라스틱 PE, PS, PET 필름에 대한 분해 효과를 관찰하였다. 본 연구과정에서 4종의 버섯(종이비늘버섯, 영지버섯, 갈색먹물버섯, 느타리)에 의한 플라스틱 분해 효과를 관찰하였으며, 진균과의 교차 배양을 통해 플라스틱 분해 효과를 촉진시킬 수 있는지를 확인하였다. 해당 확인 과정에서 PS에 대한 분해 효과가 가장 높게 나타났으며 이는 진균 Asp. nidulans의 작용에 의한 것이었다. 그러나 Asp.nidulans가 가진 유해성 (Henriet et al., 2012)으로 인해 인체에 무해한 식용버섯균의 활용이 필요하다고 판단되며 비록 버섯균만을 활용한 분해 결과는 저조하나 진균과 버섯균을 교차 배양한 분해 효과는 Asp. nidulans에 의한 분해 효과에 근접하다고 볼 수 있다. 또한 PET에 대해서는 오히려 PT_2822_nig의 사례와 같이 교차 배양한 샘플이 더 높은 수치의 플라스틱 분해 효과를 보였다. 비록 두 실험 결과값들이 유의성을 보이지 못해 추가적인 보완실험이 요구되고 있으나 해당 실험을 통해 버섯균을 활용한 플라스틱 분해 유도 또한 세균, 진균, 밀웜 등을 활용한 분해 유도 과정과 비교하여 경쟁성을 보이고 있다.

• Annals of Occupational and Environmental Medicine
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• 제35권
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• pp.2.1-2.15
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• 2023

Background: Phthalates are endocrine disrupting chemicals that are widely used in the production of items of daily life such as in polyvinylchloride plastics, insecticides, and medical devices. This study aimed to determine the association between phthalate exposure and shellfish consumption using data from the Korean National Environmental Health Survey (KoNEHS) cycle 3 (2015-2017), which is a nationally representative survey. Methods: In this study, we analyzed the KoNEHS cycle 3 data of 3,333 (1,526 men and 1,807 women) adults aged more than 19 years. Data related to the variables of sociodemographic factors, health-related behaviors, dietary factors, seafood consumption frequency, and urinary phthalate metabolites concentrations were collected. The concentrations of urinary phthalate metabolites of all the participants were divided into quartiles to define high and low concentration groups based on the 75th percentile concentration. A χ² test was conducted to analyze the distribution of independent variables. To analyze the relationship between shellfish consumption and phthalate exposure, the odds ratios (ORs) were calculated using logistic regression analysis. Results: Total adults with shellfish consumption frequency of over once a week showed the following adjusted ORs for high concentrations of the following metabolites compared with the group that consumed shellfish once a week or less: 1.43 (95% confidence interval [CI]: 1.01-2.06) for mono-(2-ethyl-5-oxohexyl) phthalate (MEOHP), 1.43 (95% CI: 1.01-2.03) for mono-(2-ethyl-5-carboxypentyl) phthalate (MECPP), 1.57 (95% CI: 1.10-2.24) for ∑di-2-ethylhexyl phthalate (∑DEHP), 2.01 (95% CI: 1.46-2.77) for mono-carboxyoctyl phthalate (MCOP), 1.56 (95% CI: 1.11-2.18) for mono-carboxy-isononly phthalate (MCNP), and 2.57 (95% CI: 1.85-3.56) for mono (3-carboxypropyl) phthalate (MCPP). Conclusions: The concentrations of urinary phthalate metabolites (MEOHP, MECPP, ∑DEHP, MCOP, MCNP, and MCPP) were higher in adults with a higher frequency of shellfish consumption.

• 분석과학
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• 제32권6호
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• pp.243-251
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• 2019

미세플라스틱이 해양에서 대량으로 발견되어 생태계에 큰 위협이 되고 있다. 국내에서도 우리가 실생활에서 직접 섭취하거나 음식에 많이 사용되는 천일염에서 미세플라스틱이 검출되었다는 보고가 있었다. 미세플라스틱을 분석하기 위하여는 성분, 크기, 모양 등에 대한 정보가 필요하며 이를 위하여 20 ㎛ 크기까지는 FT-IR 현미경이 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 최근에는 20 ㎛ 이하의 초 미세 플라스틱 분석이 가능한 라만 현미경법이 함께 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 시판 천일염 10.0 g을 녹인 후 25.4 mm × 25.4 mm 크기의 45 ㎛ mesh 필터로 여과한 후 필터 시료를 각각 FT-IR 현미경과 라만 현미경을 사용하여 미세플라스틱을 분석하였다. FT-IR 현미경의 경우 70 ㎛에서 100 ㎛까지의 3개의 폴리에틸렌(PE)와 170 ㎛의 폴리프로필렌(PP)가 검출되었다. 라만현미경에서는 45 ㎛ 필터를 사용하였음에도 불구하고 필터의 일부에 걸쳐서 여과되지 않고 존재하던 10 ㎛, 30 ㎛의 PE를 포함하여 50 ㎛에서 120 ㎛까지 총 9 개의 PE와 1 개의 40 ㎛ 크기의 폴리스티렌(PS) 1 개가 검출되었다. 검출된 PE 중에는 PE와 Al₂O₃가 함께 결합한 70 ㎛ 미세플라스틱과 원형이 아닌 200 ㎛ × 30 ㎛, 150 ㎛ × 20 ㎛의 비정형 PE도 함께 측정되었다. 미세플라스틱 외에도 총 100 개 이상의 입자들이 측정되었으며 이들의 조성을 보면 5 개의 셀룰로오스, 16 개의 유리류, 35 개의 탄소, 28 개의 미네랄등과 확인이 되지 못한 19 개의 입자들이 측정되었다. 따라서 라만현미경은 적외선현미경에 비하여 20 ㎛ 이하의 미세플라스틱도 측정이 가능하기 때문에 시료의 량도 10배이상 적게 사용할 수 있어 시료 전처리 및 크기에 따른 분석오차를 줄일 수 있다.

• International Journal of Ocean System Engineering
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• 제2권3호
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• pp.185-194
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• 2012

A Macroscopic combination of two or more distinct materials is commonly referred to as a "Composite Material", having been designed mechanically and chemically superior in function and characteristic than its individual constituent materials. Composite materials are used not only for aerospace and military, but also heavily used in boat/ship building and general composite industries which we are seeing increasingly more. Regardless of the various applications for composite materials, the industry is still limited and requires better fabrication technology and methodology in order to expand and grow. An example of this is that the majority of fabrication facilities nearby still use an antiquated wet lay-up process where fabrication still requires manual hand labor in a 3D environment impeding productivity of composite product design advancement. As an expert in the advanced composites field, I have developed fabrication skills with the use of machinery based on my past composite experience. In autumn 2011, the Korea government confirmed to fund my project. It is the development of a composite sanding machine. I began development of this semi-robotic prototype beginning in 2009. It has possibilities of replacing or augmenting the exhaustive and difficult jobs performed by human hands, such as sanding, grinding, blasting, and polishing in most often, very awkward conditions, and is also will boost productivity, improve surface quality, cut abrasive costs, eliminate vibration injuries, and protect workers from exposure to dust and airborne contamination. Ease of control and operation of the equipment in or outside of the sanding room is a key benefit to end-users. It will prove to be much more economical than normal robotics and minimize errors that commonly occur in factories. The key components and their technologies are a 360 degree rotational shoulder and a wrist that is controlled under PLC controller and joystick manual mode. Development on both of the key modules is complete and are now operational. The Korean government fund boosted my development and I expect to complete full scale development no later than 3rd quarter 2012. Even with the advantages of composite materials, there is still the need to repair or to maintain composite products with a higher level of technology. I have learned many composite repair skills on composite airframe since many composite fabrication skills including repair, requires training for non aerospace applications. The wind energy market is now requiring much larger blades in order to generate more electrical energy for wind farms. One single blade is commonly 50 meters or longer now. When a wind blade becomes damaged from external forces, on-site repair is required on the columns even under strong wind and freezing temperature conditions. In order to correctly obtain polymerization, the repair must be performed on the damaged area within a very limited time. The use of pre-impregnated glass fabric and heating silicone pad and a hot bonder acting precise heating control are surely required.

• 한국유가공학회:학술대회논문집
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• 한국유가공기술과학회 2002년도 제54회 춘계심포지움 - 우유와 국민건강
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• pp.59-60
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• 2002

Edible films such as wax coatings, sugar and chocolate covers, and sausage casings, have been used in food applications for years$^{(1)}$ However, interest in edible films and biodegradable polymers has been renewed due to concerns about the environment, a need to reduce the quantity of disposable packaging, and demand by the consumer for higher quality food products. Edible films can function as secondary packaging materials to enhance food quality and reduce the amount of traditional packaging needed. For example, edible films can serve to enhance food quality by acting as moisture and gas barriers, thus, providing protection to a food product after the primary packaging is opened. Edible films are not meant to replace synthetic packaging materials; instead, they provide the potential as food packagings where traditional synthetic or biodegradable plastics cannot function. For instance, edible films can be used as convenient soluble pouches containing single-servings for products such as instant noodles and soup/seasoning combination. In the food industry, they can be used as ingredient delivery systems for delivering pre-measured ingredients during processing. Edible films also can provide the food processors with a variety of new opportunities for product development and processing. Depends on materials of edible films, they also can be sources of nutritional supplements. Especially, whey proteins have excellent amino acid balance while some edible films resources lack adequate amount of certain amino acids, for example, soy protein is low in methionine and wheat flour is low in lysine$^{(2)}$. Whey proteins have a surplus of the essential amino acid lysine, threonine, methionine and isoleucine. Thus, the idea of using whey protein-based films to individually pack cereal products, which often deficient in these amino acids, become very attractive$^{(3)}$. Whey is a by-product of cheese manufacturing and much of annual production is not utilized$^{(4)}$. Development of edible films from whey protein is one of the ways to recover whey from dairy industry waste. Whey proteins as raw materials of film production can be obtained at inexpensive cost. I hypothesize that it is possible to make whey protein-based edible films with improved moisture barrier properties without significantly altering other properties by producing whey protein/lipid emulsion films and these films will be suitable far food applications. The fellowing are the specific otjectives of this research: 1. Develop whey protein/lipid emulsion edible films and determine their microstructures, barrier (moisture and oxygen) and mechanical (tensile strength and elongation) properties. 2. Study the nature of interactions involved in the formation and stability of the films. 3. Investigate thermal properties, heat sealability, and sealing properties of the films. 4. Demonstrate suitability of their application in foods as packaging materials. Methodologies were developed to produce edible films from whey protein isolate (WPI) and concentrate (WPC), and film-forming procedure was optimized. Lipids, butter fat (BF) and candelilla wax (CW), were added into film-forming solutions to produce whey protein/lipid emulsion edible films. Significant reduction in water vapor and oxygen permeabilities of the films could be achieved upon addition of BF and CW. Mechanical properties were also influenced by the lipid type. Microstructures of the films accounted for the differences in their barrier and mechanical properties. Studies with bond-dissociating agents indicated that disulfide and hydrogen bonds, cooperatively, were the primary forces involved in the formation and stability of whey protein/lipid emulsion films. Contribution of hydrophobic interactions was secondary. Thermal properties of the films were studied using differential scanning calorimetry, and the results were used to optimize heat-sealing conditions for the films. Electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA) was used to study the nature of the interfacial interaction of sealed films. All films were heat sealable and showed good seal strengths while the plasticizer type influenced optimum heat-sealing temperatures of the films, 130$^{\circ}$C for sorbitol-plasticized WPI films and 110$^{\circ}$C for glycerol-plasticized WPI films. ESCA spectra showed that the main interactions responsible for the heat-sealed joint of whey protein-based edible films were hydrogen bonds and covalent bonds involving C-0-H and N-C components. Finally, solubility in water, moisture contents, moisture sorption isotherms and sensory attributes (using a trained sensory panel) of the films were determined. Solubility was influenced primarily by the plasticizer in the films, and the higher the plasticizer content, the greater was the solubility of the films in water. Moisture contents of the films showed a strong relationship with moisture sorption isotherm properties of the films. Lower moisture content of the films resulted in lower equilibrium moisture contents at all aw levels. Sensory evaluation of the films revealed that no distinctive odor existed in WPI films. All films tested showed slight sweetness and adhesiveness. Films with lipids were scored as being opaque while films without lipids were scored to be clear. Whey protein/lipid emulsion edible films may be suitable for packaging of powder mix and should be suitable for packaging of non-hygroscopic foods$^{(5,6,7,8,)}$.