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수록정보
33권2호(2022) |수록논문 수 : 16
간행물 제목
33권4호(2022년 08월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재 SCOPUS

저자 : 홍기훈 ( Gi Hoon Hong ) , 엄성현 ( Sunghyun Uhm ) , 황상연 ( Sangyeon Hwang )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 335-342 (8 pages)

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화석연료 사용 비중이 큰 농업분야에서는 최근 불안한 국제정제와 맞물린 에너지 가격 상승과 활발한 스마트팜 보급으로 전력사용량까지 증가하는 에너지 사용 패턴 변화로 새로운 국면을 맞고 있다. 따라서 친환경 분산형 전원으로 연료전지를 이용하며, 바이오매스를 직접 연료로 사용할 수 있는 연료전지 열병합발전 시스템은 농가에 열 및 전기에 너지를 동시에 공급할 수 있는 효과적인 에너지시스템으로 인식되고 있다. 본 총설 논문에서는 바이오매스, 특히 농업 부산물을 연료로 활용하기 위한 연료전지 기반의 열병합발전 시스템에 대한 공정 구성과 기술적 동향을 제시하고, 통합 연계공정 설계 시 고려해야 할 부분들을 논의하고자 한다.


In the agricultural sector where the fossil fuels are primary energy resources, the current global energy crisis together with the dissemination of smart farming has led to the new phase of energy pattern in which the electricity demand is growing faster particularly. Therefore, the fuel cell combined heat and power system, coupling the environmentally friendly fuel cell to biomass treatment and feeding, can be regarded as the most effective energy system in agriculture. In this mini-review, we discuss the R&D trend of the fuel cell combined heat and power system aimed at utilizing agricultural by-products as fuels and highlight the issues in terms of the process configuration and interconnection of individual processes.

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저자 : 하성민 ( Seongmin Ha ) , 김대섭 ( Daesup Kim ) , 곽철환 ( Cheol Hwan Kwak ) , 이영석 ( Young-Seak Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 343-351 (9 pages)

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리튬이온 전지(lithium-ion batteries, LIBs)는 높은 에너지 밀도, 느린 자가방전율, 고율 충전 능력 및 긴 배터리 수명 등의 좋은 성능으로 촉망받는 에너지 저장 장치로 꼽힌다. 그러나 고에너지 밀도의 전기자동차 및 대형 디바이스 산업에서 이러한 LIBs의 적용은 큰 안전 문제를 일으키고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 열적 안정성 및 내재적 안전성이 높은 재료를 개발하는 것이 LIBs의 안정성 및 전기화학적 성능을 향상시키는 궁극적인 해결방법이다. 본 총설에서는 상용 분리막의 안정성 문제 극복을 위한 분리막의 표면 개질 기술을 소개하였으며 이를 이용하여 개질된 리튬이온 전지용 분리막을 활용한 연구 동향을 요약, 정리하였다. 또한 이를 기반으로 표면 개질에 따른 분리막에 대한 향후 전망을 논의하였다.


Lithium-ion batteries (LIBs) are considered promising energy storage devices with good performance such as high energy density, slow self-discharge rate, high rate charge capacity, and long battery life. However, the application of these LIBs in the high-energy density electric vehicle and large device industries poses a major safety problem. In order to solve this problem, developing a material having high thermal stability and intrinsic safety is the ultimate solution for improving the stability and electrochemical performance of LIBs. This review introduced a surface modification technology of a separator to overcome the stability problem of a commercial separator, and summarized and summarized the research trends using the modified separator for a lithium-ion battery. Based on this, the future prospects for the separator development by surface modification were discussed.

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저자 : Krishnapandi Alagumalai , Jeong Hyub Ha , Suk Soon Choi

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 352-366 (15 pages)

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Nuclear power plant operations for electricity generation, rare-earth mining, nuclear medical research, and nuclear weapons reprocessing considerably increase radioactive waste, necessitating massive efforts to eradicate radioactive waste from aquatic environments. Cobalt (58Co) and strontium (90Sr) radioactive elements have been extensively employed in energy generation, nuclear weapon testing, and the manufacture of healthcare products. The erroneous discharge of these elements as pollutants into the aquatic system, radiation emissions, and long-term disposal is extremely detrimental to humans and aquatic biota. Numerous methods for treating radioactive waste-contaminated water have emerged, among which the adsorption process has been promoted for its efficacy in eliminating radioactive waste from aquatic habitats. The current review discusses the adsorptive removal of radioactive waste from aqueous solutions using low-cost adsorbents, such as graphene oxide, metal-organic frameworks, and inorganic metal oxides, as well as their composites. The chemical modification of adsorbents to increase their removal efficiency is also discussed. Finally, the current state of 58Co and 90Sr removal performances is summarized and the efficiencies of various adsorbents are compared.

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저자 : 이승규 ( Seung Gyu Lee ) , 문제철 ( Je Cheol Moon ) , 이원규 ( Won Gyu Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 367-372 (6 pages)

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폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC)-tetrahydrofuran (THF) 용액에 PVC 비용매의 첨가와 박막 건조 공정이 PVC 박막에 미치는 영향을 분석하였다. 사용된 비용매는 알코올과 비알코올계로 구성되었으며, 첨가에 따른 PVC 박막의 표면 거칠기와 표면 형상의 차별성에 따른 소수성 성질을 비교하였다. PVC-THF 용액 제조과정에 발생하는 용액 내 기포 함유가 박막의 표면 구조에 미치는 영향이 큼을 확인하였다. 상대적인 고농도 PVC-THF 용액에서 코팅 박막의 정상적 표면 물성을 구현하기 위하여 적절한 박막 건조법의 선택이 요구된다. 알코올계 비용매를 첨가할 경우 과립형 형상의 다공성 표면을 갖는 PVC 박막이 얻어져 초소수성 특성을 보인다. 비용매에 대한 PVC-THF 용액의 부피 비는 코팅 박막의 표면 형상에 영향을 주며, 비용매 첨가량이 많을수록 초소수성 PVC 박막을 형성하는 데 유리하다.


The effect of the addition of a polyvinylchloride (PVC) non-solvent to a PVC-tetrahydrofuran (THF) solution on the surface properties of the PVC thin film was analyzed. The non-solvents used were composed of alcohol-based and non-alcoholic ones. Surface morphologies of PVC thin films according to the addition of the non-solvent were compared. In addition, the hydrophobic properties relying on the surface characteristics were compared. The micro-bubbles generated in the preparation of PVC-THF solution affected the surface morphology of the thin film. In order to implement the normal surface physical properties of the coating thin film at the relatively high concentration of PVC-THF solution, the selection of appropriate drying method was required. When an alcohol-based non-solvent was added, a PVC thin film having a granular porous surface was obtained and exhibited super hydrophobic properties. The volume ratio of the PVC-THF solution to the non-solvent affects the surface shape of the coating thin film. The larger the amount of non-solvent was added, the more advantageous it was to form a super hydrophobic PVC thin film.

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저자 : 정영진 ( Yeong-jin Chung ) , 진의 ( Eui Jin )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 373-380 (8 pages)

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본 연구에서는 화재 시 연기안전 등급 평가를 표준화하기 위해 Chung's equations 1, 2와 3을 확장하여 Chung's equations-Ⅴ인 연기성능지수-Ⅴ와 연기성장지수-Ⅴ를 산정하였다. 5종류의 목재를 선별하여 ISO 5660-1의 규격에 의한 콘 칼로리미터(cone calorimeter)법으로 연기지수들을 측정하였다. Chung's equation-Ⅵ에 따라 연기위험성지수-Ⅵ에 의한 연기위험성을 등급화 하였다. 연기위험성지수-Ⅵ는 PMMA(1) ≈ 단풍나무(1.01) < 물푸레나무(1.57) < 전나무(4.98) <오동나무(46.15) < 적삼목(106.26)의 순서로 증가하였다. 단풍나무, 물푸레나무의 연기위험성이 가장 낮고, 오동나무, 적삼목이 가장 높은 것으로 예측되었다. 시험편 5종의 일산화탄소 평균생성속도는 0.0009~0.0024 g/s으로 나타났으며, 이들 목재는 기준 물질인 polymethyl methacrylate보다 불완전연소 물질임을 나타내었다. 선정된 목재들의 연기특성은 체적밀도가 높을수록 연기성능지수-Ⅴ (SPI-Ⅴ)이 증가하였고, 연기위험성지수-Ⅵ (SRI-Ⅵ)가 감소하였다.


In this study, Chung's equations 1, 2, and 3 were extended to standardize smoke safety rating evaluation in case of fire, and Chung's equations-V, smoke performance index-V, and smoke growth index-V were calculated. Five types of wood were selected and their smoke indices were measured using the cone calorimeter method according to ISO 5660-1. The smoke risk was graded by the smoke risk index-VI according to Chung's equation-VI. Smoke risk index-VI increased in the order of PMMA (1) ≈ maple (1.01) < ash (1.57) < needle fir (4.98) < paulownia (46.15) < western red cedar (106.26). It was predicted that maple and ash had the lowest smoke risk, and paulownia and western red cedar had the highest. The five samples' CO mean production rate (COPmean) was 0.0009~0.0024 g/s, indicating that these woods were incompletely burned than the polymethyl methacrylate (PMMA) reference material. Regarding the smoke properties of the chosen woods, the smoke performance index-V (SPI-V) increased as the bulk density increased, and the smoke risk index-VI (SRI-VI) decreased.

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저자 : 심창업 ( Chang Up Shim ) , 구효선 ( Hyo Sun Ku ) , 김연철 ( Youn Cheol Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 381-385 (5 pages)

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유해화학물질의 감지 센서 개발을 위해 기재 필름과 전도성 페이스트의 접착 내구성 확보가 매우 중요하다. 본 연구에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 필름에 폴리아닐린/그래핀나노플레이트(grapheme nano plate, GNP) 페이스트를 코팅하여 접착 특성을 평가한 결과 cross cut 0B 또는 1B 등급으로 센서 적용에 문제가 있어 에스테르계 바인더를 이용하여 접착 특성 개선 연구를 수행하였다. 에스테르계 바인더가 10 wt% 이상 첨가되면 센서 적용이 가능한 cross cut 등급이 3B 이상을 나타내었다. 바인더의 과량 첨가는 전도성 페이스트의 전기적 특성에 영향을 줄 수 있으며 실제로 황산에 대한 반응성이 감소함을 확인하였다. 전기적 특성 개선을 위해 카본블랙(carbon black, CB) 함량 변화 시험을 수행하였고 CB 2 wt%에서 최적의 전기적 특성을 보임을 확인하였다.


It is very important to secure the adhesion durability between the base film and the conductive paste for the development of a sensor for detecting hazardous chemicals. In this study, an ester binder was used to improve the adhesive properties which can be a problem when applying the sensor to the cross cut 0B or 1B grade. This problem was found while evaluating the adhesive properties by coating the polyaniline/graphene nano plate (GNP) paste on the polyethylene terephthalate (PET) film. When 10 wt% or more of the ester-based binder was added, the cross cut grade to which the sensor can be applied was 3B or higher. It was confirmed that the excessive addition of the binder may affect the electrical properties of the conductive paste and actually decrease the reactivity to sulfuric acid. To improve the electrical property, a carbon black (CB) content was varied resulting in the optimum electrical property observed at 2 wt% of CB.

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저자 : 임종주 ( Jong Choo Lim ) , 박기호 ( Ki Ho Park ) , 이정민 ( Jeong Min Lee ) , 신희동 ( Hee Dong Shin )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 386-393 (8 pages)

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본 연구에서는 실란 커플링제 옥틸트리메톡시실란(octyltrimethoxysilane, OTMS)을 사용하여 친수성 탄산칼슘(CaCO3) 나노입자의 표면을 개질하였으며, OTMS에 의한 CaCO3 나노입자의 표면 개질은 FT-IR, DSC, XRD XPS 및 TGA 분석을 통하여 확인하였다. 또한 부유 시험과 접촉각 측정을 통하여 OTMS 농도가 CaCO3 나노입자의 표면 소수성 변화에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. 부유 시험 결과에 따르면 1 wt% OTMS 농도 조건에서 측정한 active ratio 값이 97.0 ± 0.5%로서, OTMS가 CaCO3 나노입자 표면을 매우 효율적으로 소수화 개질하는 실란 커플링제임을 알 수 있었다. 또한 OTMS로 개질된 CaCO3 나노입자 1 wt%를 함유하는 수용액에 대한 기포 안정성 측정 결과, OTMS 농도가 1 wt%인 조건에서 가장 안정한 기포가 생성되며, 접촉각은 91.8 ± 0.7°임을 확인하였다. 또한 동일한 1 wt% OTMS 농도 조건에서 에멀젼 입자 크기가 가장 작은 안정한 상태의 에멀젼이 형성됨을 확인하였다. 이러한 결과들은 OTMS로 개질된 CaCO3 나노입자가 다양한 산업 응용 분야에서 기포 안정화제 및 에멀젼 유화제로서 적용이 가능함을 의미하는 것이다.


In this study, the surface modification of calcium carbonate (CaCO3) nanoparticles by a silane coupling agent, octyltrimethoxysilane (OTMS), was investigated and characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and thermogravimetric analysis (TGA) analysis. Both floating tests and contact angle measurements were also conducted to study the effect of OTMS concentration on the hydrophobicity of CaCO3 nanoparticles. It was found that the active ratio for the CaCO3 nanoparticles modified by 1 wt% of OTMS was 97.0 ± 0.5%, indicating that OTMS is a very effective silane coupling agent in enhancing the hydrophobicity of the CaCO3 nanoparticle surface. The most stable foam was generated with 1 wt% of CaCO3 nanoparticles in aqueous solutions at 1 wt% of OTMS, where the contact angle of water was found to be 91.8 ± 0.7°. It was also found that the most stable emulsion drops were formed at the same OTMS concentration. These results suggest that CaCO3 nanoparticles modified by a silane coupling agent OTMS are a powerful candidate for a foam stabilizer or an emulsifier in many industrial applications.

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저자 : 차경온 ( Kyung-on Cha ) , 곽상운 ( Sang-woon Kwak ) , 정국인 ( Kook-in Jeong ) , 김영호 ( Young-ho Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 394-401 (8 pages)

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알킬 사슬의 탄소 수가 10개, 12개, 14개 및 16개인 직쇄상 1,2-알칸디올의 친수성을 향상할 목적으로 1,2-알킬아미노 프로판디올(1,2-alkylaminopropanediol, 1,2-AAP)의 합성을 설계하였다. 1,2-AAP는 40 °C 에탄올(ethanol) 용매에서 2 h동안 3-모노클로로-1,2-프로판디올(3-monochloro-1,2-propanediol, 3-MCPD)과 10, 12, 14 및 16의 탄소 수를 갖는 선형 알킬아민 화합물과의 반응에 의해 합성하였다. 합성한 4 종류 1,2-AAP의 수율과 순도는 각각 51~58%와 85~99% 범위인 것으로 나타났다. 정제된 페이스트 또는 고체 합성물로 pH 7까지 산(HCl)을 가하여 4 종류 1,2-AAP의 아민염을 제조한 다음, 용해성과 항균효과를 시험하였다. 물에 대한 용해 농도는 1,2-데실아미노프로판디올(1,2-decylaminopropanediol, 1,2-DAP)이 100%, 1,2-도데실아미노프로판디올(1,2-dodecylaminopropanediol, 1,2-DDAP)이 50%, 1,2-테트라데실아미노프로판디올(1,2-tetradecylaminopropanediol, 1,2-TDAP)이 0.1%이었으며, 1,2-헥사데실아미노프로판디올(1,2-hexadecylaminopropanediol, 1,2-HDAP)은 용해되지 않았다. 항균 효과는 알킬 사슬의 길이가 증가할수록 향상되었다. 응용을 위해 1,2-AAP가 적용된 로션(화장품 제형)에서 보존효과를 확인한 결과 0.005~0.2% 범위의 낮은 농도에서 매우 우수한 항균력을 보였다.


The synthesis of 1,2-alkylaminopropanediols (1,2-AAPs) was designed to improve the hydrophilicity of linear 1,2-alkanediols having 10, 12, 14, and 16 carbon atoms in the alkyl chain. 1,2-AAPs were synthesized by reacting 3-monochloro-1,2-propanediol (3-MCPD) with linear alkylamines having 10, 12, 14 or 16 carbon atoms in an ethanol solvent at 40° C for 2 h. The yield and purity of four types of 1,2-AAPs synthesized were found to be in the range of 51-58% and 85-99%, respectively. The amine salts of four types of 1,2-AAPs were prepared from a purified paste or solid compound by adding an acidic solution (HCl) to pH 7, and then their solubilities and antibacterial effects were tested. 1,2-decylaminopropanediol, 1,2-dodecylaminopropanediol, and 1,2-tetradecylaminopropanediol were all dissolved in water at concentrations of 100%, 50%, and 0.1%, respectively, however 1,2-hexadecylaminopropanediol was not. The antibacterial effect was improved as the length of the alkyl chain increased. As a result of confirming the preservative effect of the lotion (cosmetic formulation) applied with 1,2-AAP for application, it showed very strong antibacterial activity at low concentrations ranging from 0.005% to 0.2%.

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저자 : 이민형 ( Min Hyung Lee ) , 이상민 ( Sangmin Lee ) , 유계상 ( Kye Sang Yoo )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 402-407 (6 pages)

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실험계획법을 이용하여 MOF-5 합성공정의 최적화에 대한 연구를 수행하였다. 먼저 전구체의 농도를 최적화 하기 위하여 혼합물 설계법을 이용하였다. 합성에 사용되는 세 가지 전구체인 terephthalic acid, zinc acetate dihydrate, N,N-dimethylformamide의 농도비를 extreme vertices design methods로 최적화 하였다. MOF-5 합성을 위한 최적의 농도는 1 mol : 2.7 mol : 40 mol로 예측되었다. 이후, 온도, 시간 및 교반 속도와 같은 합성 반응 조건이 합성에 미치는 영향을 분석하기 위해 다단계 요인 설계법을 사용하였다. 수행된 통계 분석에 따라 교반 속도는 후속 연구에서 제외되었다. 합성 시간과 온도를 고려한 합성 공정 최적화는 중앙 조성 설계법을 이용하였다. 13번의 합성 실험을 통해 도출된 2차 모델 방정식을 이용하여 결과를 추정하였다. 설계에 사용된 모델에 의하면 119 °C 및 10.4 h 조건에서 합성된 MOF-5가 최대의 결정화도를 가지는 것으로 예측되었다.


Statistical design of experiments was used to optimize the MOF-5 synthesis process. A mixture design was employed to optimize precursor concentration. The optimal composition of three chemical materials, terephthalic acid, zinc acetate dihydrate, and N,N-dimethylformamide for MOF-5 synthesis was determined by extreme vertices design methods as follows; 1 mol : 2.7 mol : 40 mol. A multilevel factorial design was selected to screen the significance of synthesis reaction conditions such as temperature, time, and stirring speed. Statistical analysis results suggested excluding stirring speed from further investigation. Using a central composition design, the synthesis time and temperature were optimized. The quadratic model equation was derived from 13 synthesis experiments. The model predicted that MOF-5 synthesized at 119 °C for 10.4 h had the highest crystallinity.

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저자 : Bo-ram Kim , Young-kwon Park

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 408-418 (11 pages)

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Marine accidents involving the entanglement of marine litter have continued to increase, with over 300 to 400 cases per year according to the statistical agency. Entanglement of marine litter may also lead to large-scale marine accidents which cause capsizing and sinking, thereby further causing detrimental casualties and material damages, and thus exceptional attention and care are required. In this study, Incheon, Busan, and Geoje and Tongyeong were found to be the high-frequency locations for accidents, which were selected by considering the ArcGIS analysis about the marine accidents of entanglement of marine litter and the occurrence frequency by the standard. The characteristics of the multiple accident areas involving entanglement of marine litter were the coastal cities where fishing facilities or marine leisure related conditions were activated, with the port which handles much of the traffic of outbound and inbound vessels located nearby. Marine plastic pollution impacts not only the marine ecosystem and food chain, but also the hull and engine of ships, and may further pose threats to the safety of vessels and crews. It is necessary to find a common link between the relevant areas and to strive to remove the root causes of marine accidents by reducing marine litter.

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저자 : 공재민 ( Jaemin Kong ) , 남상용 ( Sang-yong Nam )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 119-125 (7 pages)

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최근 유기태양전지의 효율이 18%를 넘어섰다. 이러한 급속한 효율의 증가는 전자 주개 고분자와 짝을 이루는 전자 받개 물질의 개발과 깊은 연관성을 가지고 있다. 이 미니 리뷰에서는 전자 받개 물질의 개발 과정을 통해 유기태양전지의 발전 양상을 살펴본다. 본 리뷰의 첫 번째 파트에서는 유기태양전지 발전의 전반부를 이끌었던 풀러렌 기반 전자 받개 물질에 대해 살펴본다. 그리고 두 번째 파트에서는 풀러렌 기반 전자 받개 물질의 단점들을 극복할 잠재력을 가지고 있으며, 유기태양전지에 새로운 전기를 가져다 준 비(非)플러렌 기반 전자 받개 물질에 대해서 소개한다. 마지막 파트에서는 리뷰의 전체적인 요약과 더불어 20% 효율을 넘어설 전략에 대해 간단히 논의하며 본 리뷰를 마무리한다.

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저자 : 누드듀돈타뉴 ( Dieudonne Tanue Nde ) , 이지원 ( Ji Won Lee ) , 이혜진 ( Hye Jin Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 126-132 (7 pages)

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암모니아 및 하이드라진 등의 액체연료를 사용하는 알칼라인 연료전지는 높은 에너지 밀도, 저장 및 운송의 용이성, 경제성 등의 장점으로 청정 및 재생 에너지 솔루션으로 각광받고 있다. 하지만 환원극에서 플러딩, 연료 크로스오버 현상, 부반응생성물, 연료 안정성 및 독성 등의 문제들이 여전히 이슈가 되고 있다. 이 중 효율적인 에너지 생산을 위해 산화극에서 산화되어야 하는 연료의 손실을 사전에 감지할 수 있는 연료 모니터링 시스템의 개발은 알칼라인 연료를 사용하는 연료 전지의 성능 향상에 큰 도움을 줄 것으로 사료된다. 하이드라진 및 암모니아의 농도를 실시간으로 측정 가능한 센싱 플랫폼이 다수 개발되어왔으며, 이 중 높은 선택성 및 민감도, 신속한 실시간 모니터링, 플랫폼의 휴대화 등의 장점을 갖는 전기화학적 센서 개발 연구 분야의 최신 동향에 대해 소개하고자 한다. 특히 센서의 감도 및 선택성 증대를 위해 다양한 금속성, 금속산화물 나노소재 및 하이브리드 나노소재를 접목하는 연구 방향에 대해 중점적으로 소개하고자 한다.

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저자 : Phani Brahma Somayajulu Rallapalli , Suk Soon Choi , Jeong Hyub Ha

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 133-144 (12 pages)

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Fast-paced industrial and agricultural development generates large quantities of hazardous heavy metals (HMs), which are extremely damaging to individuals and the environment. Research in both academia and industry has been spurred by the need for HMs to be removed from water bodies. Advanced materials are being developed to replace existing water purification technologies or to introduce cutting-edge solutions that solve challenges such as cost efficacy, easy production, diverse metal removal, and regenerability. Water treatment industries are increasingly interested in activated carbon because of its high adsorption capacity for HMs adsorption. Furthermore, because of its huge surface area, abundant functional groups on surface, and optimal pore diameter, the modified activated carbon has the potential to be used as an efficient adsorbent. Metal-organic frameworks (MOFs), a novel organic-inorganic hybrid porous materials, sparked an interest in the elimination of HMs via adsorption. This is due to the their highly porous nature, large surface area, abundance of exposed adsorptive sites, and post-synthetic modification (PSM) ability. This review introduces PSM methods for MOFs, chemical modification of activated carbons (ACs), and current advancements in the elimination of Pb2+, Hg2+, and Cd2+ ions from water using modified MOFs and ACs via adsorption.

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저자 : Gyu Min Kim , Young-kee Kim

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 145-150 (6 pages)

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Microalgae are attracting attention as a resource for the production of biofuels, food nutrients, biochemicals, and bioplastics. Among a wide range of sources of the biomass, microalgae have been highlighted due to relatively easy cultivation, ability to eliminate carbon dioxide, and low culturing cost. Despite the great potential of microalgal biomass as a biological material, the complexity and relatively expensive downstream processes have inhibited the commercial use of microalgae. In this study, we reviewed recent techniques for microalgal drying for the production of microalgal based products. As drying processes comprise the largest portion of microalgae processing cost, an efficient drying technique is key to the utilization of microalgal biomass.

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저자 : 이종집 ( Jong Jib Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 151-158 (8 pages)

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본 논문은 활성탄에 의해 작용기가 다른 말라카이트 그린(MG), 다이렉트 레드 81 (DR 81) 및 티오플라빈 S (TS)의 흡착에 대한 파라미터 특성(PH 효과, 등온선, 동역학 및 열역학 파라미터) 및 염료의 경쟁 흡착에 대해 조사하였다. Langmuir, Freundlich 및 Temkin 등온선 모델을 사용하여 염료의 흡착 메커니즘 및 활성탄에 의한 흡착 처리의 적합성을 평가했다. Langmuir 무차원 분리 계수 값은 활성탄에 의한 세 가지 염료의 흡착 처리가 효과적인 방법임을 나타내었다. 활성탄에 대한 세 가지 염료의 흡착 메커니즘은 Temkin 식에서 계산된 흡착열로부터 물리 흡착임을 확인하였다. 세 가지 염료의 흡착 동역학은 유사 2차 모델에 가까웠으며 잘 일치함을 보여주었다. 활성탄에 의한 세 가지 염료의 흡착 과정의 속도 지배 단계는 입자내 확산이었다. 양의 엔탈피와 엔트로피 변화는 각각 흡열 반응과 고액계면에서 흡착에 의한 무질서도가 증가함을 나타내었다. 세 가지 염료의 음의 Gibbs 자유 에너지 값은 온도가 증가함에 따라 자발성이 높아지는 것을 나타냈다. 삼성분 경쟁흡착에서 흡착능력이 높은 MG는 혼합용액에서 DR 81과 TS에 의해 약간의 방해를 받았으나, 흡착능력이 낮은 DR 81과 TS는 흡착력이 좋은 MG의 영향을 받아 흡착률이 크게 증가하였다.

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저자 : 이혜련 ( Hyeryeon Lee ) , 이란은 ( Raneun Lee ) , 김대섭 ( Daesup Kim ) , 이영석 ( Young-seak Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 159-165 (7 pages)

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WO3 광촉매의 광분해 성능을 증대시키기 위하여 산소결핍자리 생성을 유도하기 위한 불소 도핑을 수행하였다. 불소 도핑을 위하여 플라즈마 불소화와 직접 기상 불소화를 진행하였으며, 두 가지 방법으로 불소화한 WO3 광촉매의 광분해 성능을 비교하기 위하여 메틸렌블루 염료 분해 성능을 평가하였다. 플라즈마 불소화한 WO3 광촉매와 직접 기상 불소화한 WO3 광촉매의 산소결핍자리는 각 14.65 및 18.59%로 미처리 WO3 광촉매 대비 각 23, 56% 증가하였으며, WO3 광촉매의 산소결핍자리가 증가함에 따라 메틸렌블루 염료분해 성능 역시 미처리 WO3 광촉매 대비 각 1.7, 3.4배 증가한 것을 확인하였다. 또한 불소 도핑 후 밴드갭 에너지는 각 2.95 eV에서 2.64, 2.45 eV로 감소한 것을 확인하였다. 이러한 결과로 미루어 보아 직접 기상 불소화 공정이 플라즈마 불소화 공정과 비교하여 WO3 광촉매의 활성을 증대시키는데 유리한 공정인 것으로 사료된다.

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저자 : 류희용 ( Heeyong Ryu ) , 이상헌 ( Sangheon Lee ) , 신성순 ( Sungsoon Shin )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 166-172 (7 pages)

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콜타르 흡수유에 함유되어 있는 성분 중 고부가가치의 인돌을 효율적으로 분리, 회수 하기 위하여 추출-증류-결정화의 과정을 거치는 방법으로 천연 인돌 확보 기술을 연구하였다. 본 연구에 사용된 콜타르 흡수유의 주요 성분은 1.2% 나프탈렌, 0.1% 퀴놀린, 0.4% 이소퀴놀린, 6.4% 인돌, 21.0% 1-메틸나프탈렌, 48.8% 2-메틸나프탈렌 그리고 11.7% 비페닐을 포함하고 있다. 인돌의 분리, 정제를 위해 먼저 메탄올을 용매로 사용하여 콜타르 흡수유 중 인돌 성분을 추출상으로 분리한 후, 증류법으로 메탄올을 회수하였다. 계속해서 메탄올이 제거된 추출용액에 노말헥산을 혼합한 후 결정화하여 순도 99.3%의 인돌을 회수하였다. 또한 본 연구 결과를 바탕으로 개략적인 콜타르 흡수유 중 인돌 회수의 공정을 제안하였다.

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저자 : 뮬야수피안토 ( Mulya Supianto ) , 임정민 ( Jungmin Lim ) , 이혜진 ( Hye Jin Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 173-178 (6 pages)

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탄소나노점@실리카를 신호 형질 소재로 이용한 측면 유동 면역 형광 분석법을 개발하여 폐암 바이오마커 중에 하나인 레티놀 결합 단백질 4의 농도를 분석하는 데 적용하고자 하였다. 측면 유동 면역 형광 분석법에서 항원 검출을 위해 바이오리셉터로 주로 사용하였던 항체 대신 좀 더 경제적이고, 장기간 보관성이 용이하며, 특정 표적 단백질에 대해 친화력이 강한 압타머를 니트로셀룰로오스 멤브레인에 사용하였다. 레티놀 결합 단백질 4에 특이적이며 5' 말단을 비오틴으로 변형한 압타머를 뉴트라비딘과 반응시켜 비오틴과 뉴트라비딘의 강한 결합력에 의해 압타머가 니트로셀룰로오스 멤브레인에 고정되도록 하였다. 압타머가 고정된 스트립에 레티놀 결합 단백질 4 항체를 공유결합으로 고정한 탄소나노점@실리카 블루 형광 신호 형질 나노입자와 레티놀 결합 단백질 4 항원을 측면 유동 방식으로 흘려 주어 샌드위치 복합체를 형성하였다. 이렇게 형성된 샌드위치 복합체에서 탄소나노점@실리카 나노입자에 의한 형광 신호를 측정하여 항원 농도를 분석하기 위한 최적의 조건을 선정하기 위해 전개 완충용액에 첨가된 계면활성제의 농도, 이온 세기를 변화시키면서 블로킹 시약을 추가적으로 사용하였다. 그 결과 150 mM NaCl 및 0.05% Tween-20을 포함하는 10 mM Tris 완충용액(pH 7.4)에서 0.6 M 에탄올아민을 블로킹 시약으로 사용하였을 때 니트로셀룰로오스 멤브레인에 도포된 압타머와 레티놀 결합 단백질 4 항원 및 탄소나노점@실리카 나노입자로 레이블링한 항체가 결합하여 최적의 형광분석신호를 내는 것을 확인 가능하였다. 이러한 결과는 현장진단검사 키트로 현재 각광을 받고 있는 측면 유동 면역 형광 분석법에서 항체 대신 압타머를 니트로셀룰로오스 멤브레인에 고정함으로써 좀 더 경제적이며, 장기간 보관이 용이한 측면 유동 면역 형광 분석 칩을 제작하여 폐암 질환 진단용 바이오마커 검출이 가능함을 시사하였다.

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저자 : 차경온 ( Kyung-on Cha ) , 곽상운 ( Sang-woon Kwak ) , 정국인 ( Kook-in Jeong ) , 김영호 ( Young-ho Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 179-187 (9 pages)

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본 연구에서는 1,2-알칸디올계 화합물의 보존력과 친수성을 향상할 목적으로 12개의 탄소 사슬 길이와 아민기를 갖는 1,2-도데실아미노프로판디올(1,2-dodecylaminopropanediol, 1,2-DDAP)의 합성을 설계하였다. 1,2-DDAP는 40 ℃의 에탄올(ethanol) 용매에서 도데실아민(dodecyl amine, DDA)과 3-모노클로로-1,2-프로판디올(3-monochloro-1,2-propanediol, 3-MCPD)의 반응에 의해 제조하였으며, 그 수율과 순도는 1:0.8의 DDA:3-MCPD 몰 비와 2 h의 반응 조건에서 각각 약 56%와 98%였다. 1,2-DDAP의 항균 효과는 1,2-옥탄디올(1,2-octanediol, 1,2-ODIOL) 또는 1,2-데칸디올(1,2-decanediol, 1,2-DDIOL)과 비교하여 10~100배 낮은 농도에서 미생물에 대한 최소억제농도와 최소살균농도 값을 나타내었다. 1,2-DDAP의 친수성을 바탕으로 1,2-DDAP로 물에 난용성인 1,2-ODIOL 또는 1,2-DDIOL을 소량 첨가하여 혼합 보존제를 제조하였다. 항균력 시험에서 혼합 보존제는 1,2-DDAP 단독사용 대비 동등 이상의 미생물 억제효과를 나타내었다. 응용을 위해 로션(화장품 제형)에서 보존 효과를 확인한 결과, 1,2-DDAP는 1,2-ODIOL 또는 1,2-DDIOL과 비교하여 0.3~0.6배의 낮은 농도에서 유사한 항균력을 나타내었다. 따라서 1,2-DDAP의 단독 사용 및 1,2-ODIOL 또는 1,2-DDIOL을 소량 혼합하여 사용하는 것이 제품 내 보존제에 대한 좋은 대안으로 사용될 수 있을 것이다.

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저자 : 이승우 ( Seung-woo Lee ) , 이동욱 ( Dongwook Lee ) , 서병관 ( Byeong-gwuan Seo )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 188-194 (7 pages)

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본 연구에서는 비파괴적 표면 기능기화 통하여 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 탄소소재의 특성 변화를 최소화 시킬 수 있는 대면적화 공법을 제안하고, 대면적화 된 SWNT 전자 필름 상에 효소를 집적하여 효소와 SWCNT 전자 필름 간 효율적 전자 전달을 연구하였다. p-terphenyl-4,4''-dithiol, dithiothreitol와 SWCNT의 혼합을 통해 SWCNT 전자 필름의 균일도 및 전하 전달 능력을 향상시키고, 분광학적 분석 및 전기화학적 특성을 평가하여 SWCNT 전자 필름의 향상된 전기화학적 특성을 확인하였다. 전자 필름 상에 고분자 전해질 및 포도당 산화환원 효소를 layer-by-layer 기법으로 효율적으로 집적하여, 최종적으로 음전압 범위에서 구동이 가능한 포도당(glucose) 바이오센서를 구현하였다. 개발된 포도당 바이오센서는 효소와 SWCNT 전자 필름과의 높은 전하 전달 효율을 바탕으로 -0.45 vs. Ag/AgCl 음전압 범위에서 높은 산화환원 신호를 보였을 뿐 아니라 0~1 mM의 낮은 글루코스 농도 변화에서 약 98 μA/mM·㎠의 높은 감도를 보였다. 또한 음전압 구동을 통하여, 산화 반응을 일으킬 수 있는 4종의 방해물질(요산, 아스코르빅산, 도파민, 아세타 아미노펜) 환경에서 4% 이하의 변화를 보여 높은 선택성을 보였다.

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