• 한국식품과학회지
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• 제53권5호
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• pp.593-600
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• 2021

본 연구에서는 진공 증류 공정으로 무알코올 와인을 제조하는 과정에서 수율은 최대화하고 알코올만 선별적으로 제거하기 위해 반응표면분석법으로 공정을 최적화하였다. 이를 위해 증류 시간, 끓는점, 온도차를 독립변수로 설정하고 알코올 농도, 수율을 반응값으로 설정하였다. 그 결과, 증류 시간은 24.5분, 끓는점은 65℃, 온도차는 8℃ 일 때 알코올 농도를 1%까지 낮추면서 수율을 81.15%로 유지할 수 있었다. 끓는점에 따른 와인의 이화학적 및 관능적 특성 변화를 확인하기 위해 회귀분석 결과를 통해 도출된 반응표면모델을 활용하여 증류 시간 30분, 온도차 12±5℃, 끓는점 25-65℃의 조건에서 세 종류의 무알코올 와인을 제조하였다(끓는점 25℃, 끓는점 45℃, 끓는점 65℃). 또한, 기호도 향상을 위해 끓는점 25℃ 복원액에 원액 와인을 4.2% 첨가한 배합 와인을 제조하였다. 끓는점이 증가할수록 알코올 농도가 감소하고 CI와 Hue가 증가했지만, pH와 총산도는 영향을 받지 않았다. 관능검사에서는 색상, 향, 전체적인 기호도에서 배합 와인이 가장 높은 값을 나타냈고, 끓는점 65℃ 복원액이 가장 낮은 값을 나타냈다. 결과적으로 낮은 온도 및 끓는점에서 증류함으로써 관능 특성이 우수한 무알코올 와인을 제조할 수 있으며, 원액 와인의 배합으로 기호도를 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.326-332
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• 2011

The authors examined the effects of operating parameters on the $H_2$ production by dark fermentation of the wastewater generated from food waste recycling facilities, in short "food waste wastewater (FWW)". Central composite design based response surface methodology was applied to analyze the effect of initial pH (5.5-8.5) and substrate concentration (2-20 g Carbo. COD/L) on $H_2$ production. The experiment was conducted under mesophilic ($35^{\circ}C$) condition and a heat-treated ($90^{\circ}C$ for 20min)anaerobic digester sludge was used as a seeding source. Although there was a little difference in carbohydrate removal, $H_2$ yield was largely affected by the experimental conditions, from 0.38 to 1.77 mol $H_2$/mol $hexose_{added}$. By applying regression analysis, $H_2$ yield was well fitted based on the coded value to a second order polynomial equation (p = 0.0243): Y = $1.78-0.17X_1+0.30X_2+0.37X_1X_2-0.29X_1{^2}-0.35X_2{^2}$, where $X_1$, $X_2$, and Y are pH, substrate concentration (g Carbo. COD/L), and hydrogen yield (mol $H_2$/mol $hexose_{added}$), respectively. The 2-D response surface clearly showed a high inter-dependency between initial pH and substrate concentration, and the role of these two factors was to control the pH during fermentation. According to the statistical optimization, the optimum condition of initial pH and substrate concentration were 7.0 and 13.4 g Carbo. COD/L, respectively, under which predicted $H_2$ yield was 1.84 mol $H_2$/mol $hexose_{added}$. Microbial analysis using 16S rRNA PCR-DGGE showed that $Clostridium$ sp. such as $Clostridium$ $perfringens$, $Clostridium$ $sticklandii$, and $Clostridium$ $bifermentans$ were main $H_2$-producers.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권3호
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• pp.388-404
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• 2024

In the present work, the operating parameters were optimized using Box Behnken Design (BBD) in response surface methodology (RSM) to maximize the hydrogen production rate (R₁) and hydrogen production rate per unit watt consumed (R₂) of a proton exchange membrane electrolysis cell (PEMEC), a third response (R₃) which was the sum of the scaled values of R₁ and R₂ were selected to be maximized so that both hydrogen production rate and hydrogen production rate per unit watt consumed could be maximized. The major parameters which were influencing the experiment for enhancing the output responses were oxygen electrode/anode electrocatalyst loading (A), current supplied (B) and water inlet temperature (C). The commercial proton exchange membrane Nafion^® was used as the electrolyte. The acetylene black carbon (C_AB) supported IrO₂ was used as the electrocatalyst for preparing oxygen electrode/anode whereas commercial Pt (40 wt%)/C_HSA was used as the H₂ electrode/cathode electrocatalyst. The quadratic model was developed to predict the output/ responses and their proximity to the experimental output values. The developed model was found to be significant as the P values for both the responses were < 0.0001 and F values were greater than 1. The optimum condition for both the responses were O₂ electrode/anode electrocatalyst loading of 1.78 mg/cm², supplied current of 0.33 A and water inlet temperature of 54℃. The predicted values for hydrogen production rate (R₁) and hydrogen production rate per unit watt consumed (R₂) were 2.921 mL/min and 2.562 mL/(min·W), respectively obtained from the quadratic model. The error % between the predicted response values and experimental values were 1.47% and 3.08% for R₁ and R₂, respectively. This model predicted the optimum conditions reasonably in good agreement with the experimental conditions for the enhancement of the output responses of the developed PEM based electrolyser.

• 한국관개배수논문집
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• 제13권2호
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• pp.236-245
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• 2006

Among a number of methodologies for developing groundwater supply to overcome drought events reported in the research community, an accurate estimation of the groundwater level is an important initial issue to provide an efficient method for operating groundwater. The primary objective of this paper is to develop an advanced prediction model for the groundwater level in the catchment area of the Ssangcheon groundwater dam using precipitation based period dividing algorithm and response surface methodology (RSM). A numerical example clearly shows that the proposed method can effectively forecast groundwater level in terms of correlation coefficient ($R^2$) in the upstream part of the Ssangcheon groundwater dam.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.568-576
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• 2018

폐감귤박으로 제조한 활성탄(WCAC, waste citrus peel based activated carbon)에 의한 항생제 trimethoprim (TMP)의 흡착 특성을 조사하기 위해 반응표면법(RSM, response surface methodology)을 사용하여 TMP 흡착에 대한 운전인자들의 영향을 조사하였다. 농도($X_1$: 50-150 mg/L), pH ($X_2$: 4-10), 온도($X_3$: 293-323 K), 흡착제 투여량($X_4$: 0.05-0.15 g)의 4가지 입력 파라미터를 가진 4-요인 Box-Behnken 실험 설계에 따라 회분식 실험을 수행하고, 얻어진 실험 결과를 다중 회귀 분석으로 2차 다항식에 맞추고 통계적 방법을 사용하여 검토하였다. 독립 변수 및 변수들 간의 교호 작용의 유의성은 ANOVA 및 t-검정 통계기법으로 평가하였으며, 통계적 결과는 TMP 농도가 다른 요인들에 비하여 가장 많은 영향을 미치는 운전인자라는 것을 보여 주었다. 흡착공정은 유사 2차 속도식에 잘 부합하였으며, 등온흡착평형관계는 Langmuir 식이 Freundlich 식 보다 잘 부합하였다. Langmuir 등온식으로 부터 계산한 WCAC에 의한 TMP의 최대 흡착량은 293 K에서 144.9 mg/g이었다.

• 한국식품과학회지
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• 제41권1호
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• pp.37-41
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• 2009

포도가공 시 발생되는 부산물인 포도씨로부터 유용성분인 vitamin E 및 tocotrienol을 초임계 유체추출방법으로 최적화 하였다. 추출 온도(30-$50^{\circ}C$, $X_1$), 추출압력(17-25MPa, $X_2$) 및 추출시간(1-5 hr, $X_3$)을 변수로 반응표면 분석법으로 vitamin E 및 tocotrienol 함량을 측정하였다. 초임계 이산화탄소상에서 vitamin E 및 tocotrienol 함량은 추출온도, 압력 및 시간이 증가함에 따라 증가하였다 (plt;0.001). 각각의 추출조건 가운데 $40^{\circ}C$, 20 MPa 및 5 hr에서 vitamin E는 8.65 mg/100 g 그리고 tocotrienol은 7.88 mg/100 g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 반응표면분석에 의한 최적추출조건은 $40^{\circ}C$, 20.7MPa 및 3.8 hr으로 나타났으며, 이 때의 vitamin E 및 tocotrienol 함량은 각각 8.20 mg/100 g 및 7.42 mg/100 g으로 나타났다. Vitamin E 및 tocotrienol 함량에 대한 실측값은 통계적 예측값의 각각 99.27-106.10% 및 96.09-106.60%로 나타나 추출조건의 유효성이 인정되었다. 또한 유기용매 추출시 vitamin E 및 tocotrienol 함량은 각각 8.18 mg/100 g 및 7.24 mg/100 g이었다. 따라서 용매추출법과 초임계 이산화탄소 추출법을 비교했을 때 초임계 이산화탄소 추출법을 이용하는 것이 더 효과적으로 vitamin E 및 tocotrienol을 추출할 수 있을 것으로 판단되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권1호
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• pp.110-117
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• 2008

Three kinds of prenylated flavonols, icariside I, icariside II, and icaritin, were isolated from an icariin hydrolysate and their effects on melanogenesis evaluated based on mushroom tyrosinase inhibition and quantifying the melanin contents in melanocytes. Although none of the compounds had an effect on tyrosinase activity, icariside II and icaritin both effectively inhibited the melanin contents with an $IC_{50}$ of 10.53 and $11.13{\mu}M$, respectively. Whereas icariside II was obtained from a reaction with ${\beta}$-glucosidase and cellulase, the icariin was not completely converted into icariside II. Thus, for the high-purity production of icariside II, the reaction was optimized using the response surface methodology, where an enzyme concentration of 5.0mg/ml, pH 7, $37.5^{\circ}C$, and 8 h reaction time were selected as the central conditions for the central composite design (CCD) for the enzymatic hydrolysis of icariin into icariside II using cellulase. Empirical models were developed to describe the relationships between the operating factors and the response (icariside II yield). A statistical analysis indicated that all four factors had a significant effect (p<0.01) on the icariside II production. The coefficient of determination $(R^2)$ was good for the model (0.9853), and the optimum production conditions for icariside II was an enzyme concentration of 7.5mg/ml, pH 5, $50^{\circ}C$, and 12 h reaction time. A good agreement between the predicted and experimental data under the designed optimal conditions confirmed the usefulness of the model. A laboratory pilot scale was also successful.

• 공업화학
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• 제28권5호
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• pp.559-564
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• 2017

본 연구에서는 폐식용유를 이용한 바이오디젤 제조공정에 반응표면분석법 중 중심합성계획모델을 이용하여 최적화 과정을 수행하였다. 공정변수로는 폐식용유의 산가, 반응시간, 반응온도, 메탄올/유지 몰비, 촉매량 등을 선택하였고, 반응치로는 FAME 함량(96.5% 이상) 및 동점도(1.9~5.5 cSt)를 설정하였다. 기초실험을 통해 계량인자범위를 반응시간 (45~60 min), 반응온도($50{\sim}60^{\circ}C$), 메탄올/유지 몰비(8~12)로 정하고, 중심합성계획모델을 이용한 최적화 결과 바이오디젤의 제조공정의 최적조건은 반응시간 55.2 min, 반응온도 $57.5^{\circ}C$, 메탄올/유지 몰비 10으로 나타났다. 이 조건에서 바이오디젤의 예측 FAME 함량은 97.5%, 동점도는 2.40 cSt이었으며, 실제 실험을 통해 확인한 결과 FAME 함량(97.7%), 동점도(2.41 cSt)로 측정되어 오차율은 각각 0.23, 0.29%로 나타났다. 따라서 폐식용유 원료 바이오디젤 제조공정 최적화 과정에 반응표면분석법 중 중심합성계획모델을 적용할 경우 매우 낮은 오차율을 얻을 수 있었다.

• 공업화학
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• 제31권5호
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• pp.532-538
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• 2020

본 연구에서는 천연 자외선 차단크림을 제조하기 위해 shea butter, 올리브 유화왁스, 녹차추출물 등을 원료로 유화과정을 수행하였다. 유화과정의 최적화는 CCD-RSM을 이용하여 진행하였으며, 반응치로는 유화액의 7 days 경과 후 평균액적크기(MDS), 유화안정도지수(ESI), 300 nm에서의 자외선 흡광도 등을 설정하였다. 실험에 사용된 독립변수로는 유화제의 첨가량, 녹차추출물의 첨가량 및 유화시간을 설정하였다. CCD-RSM에 의해 최적화과정을 수행한 결과 자외선 차단크림 O/W 유화공정의 최적조건은 유화제의 첨가량(3.70 wt.%), 녹차추출물의 첨가량(2.47 wt.%) 및 유화시간(15.4 min)이었으며, 이때 예측된 반응치는 7 days 경과 후 유화액의 MDS (1173.8 nm), ESI (99.56%), 그리고 300 nm에서의 자외선 흡광도(2.47)로 나타났다. 이 조건에서의 실제실험 결과 오차율은 3.0 ± 1.5%로 낮게 나타나 본 연구에서 적용된 CCD-RSM 최적화 과정이 비교적 높은 유의수준으로 나타난 것으로 판단된다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제1권1호
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• pp.181-188
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• 2015

비접촉 영구자석 기어는 높은 효율과 신뢰성의 장점을 가지고 있다. 또한, 기계적인 마찰 손실이 없으며, 소음과 진동이 적고, 윤활유가 불필요 하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점으로 인하여, 비접촉 영구자석 기어는 기계적 기어의 물리적인 접촉에 의한 문제를 해결할 수 있어 높은 관심을 받고 있다. 비접촉 영구자석 기어는 기계적 기어를 대체하여 접촉 없이 토크 전달이 가능하지만 낮은 토크밀도의 문제점을 가지고 있어, 이에 대한 개선이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 비접촉 영구자석 기어의 낮은 토크밀도의 문제점을 개선하고자 새로운 폴피스 형상을 제안하였다. 제안된 폴피스 형상에 대한 설계변수와 토크 및 토크 리플과 같은 반응변수들 간의 함수 관계를 파악하기 위하여 반응표면법을 이용하였으며, 박스-벤켄 설계를 이용하여 실험계획법을 수립하였다. 이들의 관계를 예측하기 위해 필요한 실험데이터는 수치해석기반 2-D 유한요소법을 이용하였다. 따라서 본 논문에서는 비접촉 영구자석 기어의 토크밀도 및 출력밀도 향상을 위하여 형상에 대한 전달토크 분석을 수행하였으며, 박스-벤켄 설계를 이용하여 제안된 폴피스 형상을 최적설계 하였다.