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산화 공정이 석유계 등방성 피치의 열거동 특성에 미치는 영향

Effects of Oxidation Process on Thermal Properties of Petroleum-based Isotropic Pitch

이남지 ( Namji Lee ) , 서상완 ( Sang Wan Seo ) , 곽철환 ( Cheol Hwan Kwak ) , 김민일 ( Min Il Kim ) , 임지선 ( Ji Sun Im )
  • : 한국공업화학회
  • : 공업화학 31권1호
  • : 연속간행물
  • : 2020년 02월
  • : 36-42(7pages)
공업화학

DOI


목차

1. 서 론
2. 실 험
3. 결 과
4. 고 찰
5. 결 론
감 사
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산화 공정이 피치의 열거동 특성에 미치는 영향을 규명하기 위하여 다양한 공정 온도에서 산화된 피치를 제조하였다. 피치의 열거동 특성은 thermogravimetric analysis (TGA)를 이용하여 분석하였으며, derivative thermogravimetry (DTG)그래프 거동 변화에 따라 A (25~100 ℃), B (250~550 ℃), C (550~800 ℃) 세 구간으로 분석하였다. A 구간에서는 피치에 함유되어 있던 수분이 제거되면서 중량 감소가 발생하였다. B 구간에서 산화에 의하여 피치의 열적 안정성이 향상되었다. 이는 산화 온도가 증가할수록 피치의 방향족화도 및 분자량이 증가하였기 때문으로 판단된다. 반면, C구간에서는 B 구간과 반대의 결과를 보였다. C 구간에서 열적 안정성이 저해된 것은 산화 공정에 의하여 피치에 도입된 C-OH, C-O-C, C=O 결합이 분해되고, 이에 의하여 발생한 산소 화합물이 피치의 연소 반응을 유도하였기 때문으로 사료된다.
In order to investigate the effect of the oxidation process on thermal properties of the pitch, the oxidized pitch was prepared by changing the oxidation temperature. Thermal properties of the pitch were analyzed using thermogravimetric analysis (TGA), and it divided into three sections as A (25~100 ℃), B (250~550 ℃) and C (550~800 ℃) by derivative thermogravimetry (DTG) graph behavior. In the A section, the was reduced because the moisture contained in the pitch was removed. In the B section, as the oxidation temperature increased, the thermal stability of the pitch is improved. Because the degree of aromaticity and molecular weight of the pitch increased with increasing oxidation temperature. In contrast, the results of the C section were shown opposite of B section. Because the introduced C-OH, C-O-C, and C=O bonds were decomposed, and the resulting oxygen compounds induced the combustion reaction of the pitch.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2021-500-000485371

간행물정보

  • : 공학분야  > 화학공학
  • : KCI등재
  • : SCOPUS
  • : 격월
  • : 1225-0112
  • : 2288-4505
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1990-2022
  • : 3925


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33권2호(2022년 04월) 수록논문
최근 권호 논문
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1유기태양전지의 전자 받개 물질들

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.


The power conversion efficiency of organic solar cells has reached over 18%. The rapid increase in the efficiency is largely associated with the development of electron acceptors paired with proper electron donor polymers. In this mini review, the progress of organic solar cells is reviewed in terms of the development of electron acceptors. In the first part of the review, fullerene-based electron acceptors that have led the first half of organic solar cell development were dealt with. In the second part of it, nonfullerene-based electron acceptors, which have potentials to overcome the demerits of fullerene-based electron acceptors and opened a new era of organic solar cells, were introduced. Lastly, some suggestions to tackle the efficiency barrier of 20% are given with the summary of the review in the closing section.

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2금속 나노입자 도입형의 초고감도 센서 개발 및 알칼라인 연료 측정에 적용 연구

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.


Alkaline fuel cells using liquid fuels such as hydrazine and ammonia are gaining great attention as a clean and renewable energy solution possibly owing to advantages such as excellent energy density, simple structure, compact size in fuel container, and ease of storage and transportation. However, common shortcomings including cathode flooding, fuel crossover, side yield reactions, and fuel security and toxicity are still challenging issues. Real time monitoring of fuel concentrations integrated into a fuel cell device can help improving fuel cell performance via predicting any loss of fuels used at a cathode for efficient energy production. There have been extensive research efforts made on developing real-time sensing platforms for hydrazine and ammonia. Among these, recent advancements in electrochemical sensors offering high sensitivity and selectivity, easy fabrication, and fast monitoring capability for analysis of hydrazine and ammonia concentrations will be introduced. In particular, research trend on the integration of metallic and metal oxide nanoparticles and also their hybrids with carbon-based nanomaterials into electrochemical sensing platforms for improvement in sensitivity and selectivity will be highlighted.

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3Recent Progress on Adsorptive Removal of Cd(II), Hg(II), and Pb(II) Ions by Post-synthetically Modified Metal-organic Frameworks and Chemically Modified Activated Carbons

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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4Drying Techniques of Microalgal Biomass: A Review

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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5활성탄에 의한 작용기가 다른 염료의 흡착: 파라미터 및 경쟁 흡착

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.


In this paper, parameter characteristics such as pH effect, isotherm, kinetic and thermodynamic parameters and competitive adsorption of dyes including malachite green (MG), direct red 81 (DR 81) and thioflavin S (TS), which have different functional groups, being adsorbed onto activated carbon were investigated. Langmuir, Freundlich and Temkin isotherm models were employed to find the adsorption mechanism. Effectiveness of adsorption treatment of three dyes by activated carbon were confirmed by the Langmuir dimensionless separation factor. The mechanism was found to be a physical adsorption which can be verified through the adsorption heat calculated by Temkin equation. The adsorption kinetics followed the pseudo second order and the rate limiting step was intra-particle diffusion. The positive enthalpy and entropy changes showed an endothermic reaction and increased disorder via adsorption at the S-L interface, respectively. For each dye molecule, negative Gibbs free energy increased with the temperature, which means that the process is spontaneous. In the binary component system, it was found that the same functional groups of the dye could interfere with the mutual adsorption, and different functional groups did not significantly affect the adsorption. In the ternary component system, the adsorption for MG lowered a bit, likely to be disturbed by the other dyes meanwhile DR 81 and TS were to be positively affected by the presence of MG, thus resulting in much higher adsorption.

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6플라즈마 및 직접 기상 불소화에 의해 제어된 산소결핍 불소화 WO3 광촉매의 광분해 특성

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.


To enhance the photocatalytic activities of WO3 photocatalysts, fluorine doping was performed to induce the oxygen vacancies. Both plasma and direct vaper fluorination were carried out for fluorine doping, and photocatalytic activities were examined by using methylene blue dye. Oxygen vacancies of the plasma and direct vaper fluorinated WO3 photocatalysts were measured to be 14.65 and 18.59%, which increased to about 23 and 56% at pristine WO3 photocatalysts. The degradation efficiency of methylene blue was also determined about 1.7 and 3.4 times higher than pristine WO3 photocatalysts, respectively, depending on oxygen vacancies increased. In addition, it was confirmed that the bandgap process energy decreased from 2.95 eV to 2.64 and 2.45 eV after fluorine doping. From this result, it is considered that the direct vaper fluorination has an advantage for increasing the photocatalytic activities of WO3 compared to that of the plasma fluorination.

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7메탄올 용매추출을 이용한 콜타르 흡수유 중의 인돌 결정화

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.


A method of efficiently purifying high value-added indole among components of coal tar absorption oil was studied using a step-by-step process of extraction-distillation-crystallization. The coal tar absorption oil used in this study contains 1.2% naphthalene, 0.1% quinoline, 0.4% isoquinoline, 6.4% indole, 21.0% 1-methylnaphthalene, 48.8% 2-methylnaphthalene, and 11.7% biphenyl as main components. For the separation and purification of indole, methanol was first used as a solvent to separate indole species in the coal tar absorption oil into an extract phase. And then methanol was recovered by distillation. Subsequently, an extraction solution where methanol was removed was mixed with normal hexane, and then crystallized to recover indole having a purity of 99.3%. Based on the experiments of this study, a purification process scheme for indole in coal tar absorption oil was proposed.

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8폐암 진단에 적용 가능한 측면 유동 면역 형광 분석법 개발

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.


A lateral flow immunoassay (LFIA) method using carbon nanodot@silica as a signaling material was developed for analyzing the concentration of retinol-binding protein 4 (RBP4), one of the lung cancer biomarkers. Instead of antibodies mainly used as bioreceptors in nitrocellulose membranes in LFIA for protein detection, aptamers that are more economical, easy to store for a long time, and have strong affinities toward specific target proteins were used. A 5' terminal of biotin-modified aptamer specific to RBP4 was first reacted with neutravidin followed by spraying the mixture on the membrane in order to immobilize the aptamer in a porous membrane by the strong binding affinity between biotin and neutravidin. Carbon nanodot@silica nanoparticles with blue fluorescent signal covalently conjugated to the RBP4 antibody, and RBP4 were injected in a lateral flow manner on to the surface bound aptamer to form a sandwich complex. Surfactant concentrations, ionic strength, and additional blocking reagents were added to the running buffer solution to optimize the fluorescent signal off from the sandwich complex which was correlated to the concentration of RBP4. A 10 mM Tris (pH 7.4) running buffer containing 150 mM NaCl and 0.05% Tween-20 with 0.6 M ethanolamine as a blocking agent showed the optimum assay condition for carbon nanodot@silica-based LFIA. The results indicate that an aptamer, more economical and easier to store for a long time can be used as an alternative immobilizing probe for antibody in a LFIA device which can be used as a point-of-care diagnosis kit for lung cancer diseases.

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9보존제로서 1,2-도데실아미노프로판디올의 합성 및 1,2-알칸디올 화합물의 혼합 효과

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.


In this study, the synthesis of 1,2-dodecylaminopropanediol (1,2-DDAP) having a 12 carbon chain length and an amine group was designed to improve the preservation and hydrophilicity of 1,2-alkanediol-based compounds. 1,2-DDAP was prepared by reacting dodecylamine (DDA) with 3-monochloro-1,2-propanediol (3-MCPD) in an ethanol solvent at 40 ℃, and its yield and purity were about 56% and 98%, respectively, under a reaction condition of 2 h and a DDA:3-MCPD molar ratio of 1:0.8. The antimicrobial effect of 1,2-DDAP showed the values of the minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) against microorganisms at concentrations of 10 to 100 times lower than those of 1,2-octanediol(1,2-ODIOL) or 1,2-decanediol (1,2-DDIOL). Based on the hydrophilic properties of 1,2-DDAP, mixed preservatives were prepared by adding small amounts of 1,2-ODIOL or 1,2-DDIOL, which are poorly soluble in water, with 1,2-DDAP. Mixed preservatives exhibited an effect of inhibiting microorganisms equal to or greater than that of 1,2-DDAP alone in antimicrobial activity tests. As a result of confirming the preservation effect in lotion (cosmetic formulation) for application, 1,2-DDAP showed similar antimicrobial activity at concentrations of 0.3 to 0.6 times lower than that of 1,2-ODIOL or 1,2-DDIOL. Therefore, it is considered that the use of 1,2-DDAP alone and the mixed use with small amounts of 1,2-ODIOL or 1,2-DDIOL can be a good alternative to preservatives in the product.

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10탄소나노튜브 전자 필름을 이용한 고감도-고선택성 전기화학 글루코스 센서

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.


This work presents a non-destructive and straightforward approach to assemble a large-scale conductive electronic film made of a pre-treated single-walled carbon nanotube (SWCNT) solution. For effective electron transfer between the immobilized enzyme and SWCNT electronic film, we optimized the pre-treatment step of SWCNT with p-terphenyl-4,4''-dithiol and dithiothreitol. Glucose oxidase (GOx, a model enzyme in this study) was immobilized on the SWCNT electronic film following the positively charged polyelectrolyte layer deposition. The glucose detection was realized through effective electron transfer between the immobilized GOx and SWCNT electronic film at the negative potential value (-0.45 V vs. Ag/AgCl). The SWCNT electronic film-based glucose biosensor exhibited a sensitivity of 98 μA/mM·㎠. In addition, the SWCNT electronic film biosensor showed the excellent selectivity (less than 4 % change) against a variety of redox-active interfering substances, such as ascorbic acid, uric acid, dopamine, and acetaminophen, by avoiding co-oxidation of the interfering substances at the negative potential value.

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1바이오가스 유래 수소 제조 기술 동향 및 효과적인 적용

저자 : 송형운 ( Hyoungwoon Song ) , 정희숙 ( Hee Suk Jung ) , 엄성현 ( Sunghyun Uhm )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 1-6 (6 pages)

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바이오가스를 이용한 수소 제조는 주요한 에너지 및 환경 관련 이슈들을 동시에 해결할 수 있다는 장점으로 꾸준히 주목받아 왔다. 바이오가스 정제를 통해 얻은 바이오메탄 수증기개질은 천연가스 개질을 대체할 수 있는 좋은 현실적인 대안이다. 하지만, 경제성과 환경 유해성을 모두 고려한다면 바이오가스를 직접 개질반응에 활용하는 바이오가스수증기 개질 및 건식 개질을 활용한 수소 제조가 보다 효과적이라 평가된다. 본 논문에서는 바이오가스 기반 추출수소 제조 관련 최근의 기술 이슈 및 개발 동향을 소개하며 향후 상업화를 위한 효과적인 적용 방향에 대해서 고찰하고 자 한다.

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2황기 줄기 바이오차를 활용한 카드뮴과 망간 이온의 제거

저자 : 최석순 ( Suk Soon Choi ) , 하정협 ( Jeong Hyub Ha ) , 김승수 ( Seung-soo Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 7-12 (6 pages)

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충북의 북부지역에서 한약재 부산물로서 황기 줄기가 대량 생산되고 있으나, 이러한 부산물들은 특별한 수요처가 없이 밭에 폐기물로 버려지고 있다. 본 연구에서는 이 폐기물을 재활용하고자, 황기 줄기를 사용하여 바이오차를 제조하였다. 이 바이오차를 사용하여 물속에 용해된 카드뮴과 망간 이온의 제거특성을 고찰하였다. 50과 100 mg/L 카드뮴이온을 처리하기 위하여 흡착 평형 실험이 이루어졌을 때, 카드뮴의 제거효율은 각각 100과 95%를 나타내었다. 또한, 50과 100 mg/L 망간 이온을 제거하기 위하여 5 h의 반응이 이루어졌을 때, 각각 36.1과 37.9 mg/g 최대 흡착량을 얻을수 있었다. 위의 실험 결과, 카드뮴과 망간 이온의 제거공정에서 황기 줄기 바이오차는 활성탄보다 4배 이상의 흡착량을 나타내었다. 그리고 황기 줄기 바이오차와 활성탄 표면의 화학 구조를 관찰하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 분석한 결과, 황기 줄기 바이오차는 활성탄과 비교하여 산소 함량과 O/C의 비율이 각각 2.1과 2.4배증가함을 알 수 있었다. 또한, 망간 이온의 제거능력을 향상시키기 위하여 온도 변화에 의한 운전이 이루어졌으며, 45 ℃로 4 h에서 흡착 평형에 도달하였으며 50과 100 mg/L 망간 이온은 각각 92, 53%의 제거효율을 나타내었다. 결과적으로 이러한 실험 결과들은 물속에 용해된 카드뮴과 망간 이온을 친환경적이며 경제적으로 처리하는 새로운 제거기술에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

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3산화철 나노입자의 마이크로캡슐화와 이를 이용한 세포의 자력부상 배양

저자 : 이진실 ( Jin Sil Lee ) , 이준호 ( Joon Ho Lee ) , 심재권 ( Jae Kwon Shim ) , 허원 ( Won Hur )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 13-18 (6 pages)

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실크의 섬유 고분자 단백질인 피브로인을 사용하여 산화철 나노입자가 내포된 테라그노시스가 가능한 마이크로캡슐을 제조하였다. 열중량 분석으로 산화철의 함량은 4.28%, 자력계로는 5.11%로 측정되었다. 산화철 마이크로캡슐이 첨가된 마우스 섬유아세포 3T3 배양액에서 얻어진 세포 현탁액은 자력에 반응하여 맑게 변하고, 세포는 자석 방향으로 응집하였다. 배양접시 상단에 올려둔 네오디뮴 자석은 세포를 배양액 표면 중심으로 세포를 끌어모았다. 배양액 표면에 모인 세포들은 응집하여 72 h 이후 장축의 길이가 2 mm인 비대칭 타원체인 세포 집합체를 형성하였다. 세포집합체의 바깥층에는 세포들이 상대적으로 크고 서로 모여 치밀한 조직을 형성하였으나, 중심부는 물질전달제한으로 세포의 사멸이 진행되는 것으로 관찰되었다. 바깥층에는 산화철 마이크로캡슐이 자력의 방향으로 체인처럼 일렬로 늘어선 현상도 관찰되었다. 마이크로CT를 이용하여 세포응집체 내부의 산화철이 고루 분포하지 않고 자력 방향으로 비대칭적으로 분포하고 있음을 보였다.

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4Tween-Span계 혼합계면활성제를 이용한 Coconut Oil 원료 O/W 유화액의 제조 : CCD-RSM을 이용한 최적화

저자 : 유봉호 ( Bong-ho Yoo ) , 주카이양 ( Kaiyang Zhu ) , 줘청량 ( Chengliang Zuo ) , 이승범 ( Seung Bum Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 19-24 (6 pages)

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본 연구에서는 coconut oil과 Tween-Span계 혼합계면활성제를 사용하여 O/W 유화액을 제조하고 유화안정성을 향상시키기 위한 유화조건을 최적화하였다. 이를 위해 최적화과정은 CCD-RSM (central composite design model-response surface methodology)를 이용하였다. 계량인자로는 HLB (hydrophile-lipophilie balance) value, 혼합계면활성제 첨가량, 유화속도 등을 설정하였으며, 반응치로는 평균액적크기(MDS), 유화액의 유화안정도지수(ESI), 열적 불안정도지수(TII)를 설정하였다. CCD-RSM 분석결과 3가지 반응치를 동시에 만족하는 최적조건으로 HLB value (9.1), 혼합계면활성제 첨가량(8.7 wt.%), 유화속도(6,200.8 rpm)로 산출되었으며, CCD-RSM 분석예상값은 MDS (151.0 nm), 유화액의 ESI (99.86%), TII (3.17%)로 나타났다. 이 조건에서의 실제실험 결과 오차율은 3.5% 이하로 나타나 본 연구에서의 O/W 유화액 제조과정에 CCD-RSM 최적화 분석을 적용할 경우 비교적 높은 유의수준의 결과를 얻을 수 있었다.

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5고분자/그래핀 복합재료의 센서 응용 및 그래핀 함량이 센서 거동에 미치는 영향

저자 : 배준원 ( Joonwon Bae )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 25-29 (5 pages)

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본 연구에서는 롤 공정으로 제작된 고분자(polydimethylsiloxane, PDMS)/그래핀(graphene) 복합재료를 기판으로 하여 간단한 표면처리 공정을 통해 센서를 구현하였고, 이 센서의 성능과 거동에 대한 고찰을 실시하였다. 고분자와 그래핀파우더를 혼합한 전구체를 3-롤 공정으로 제조하였고, 이를 2-롤 공정에 도입하여 고분자/그래핀 기판 소재를 제조하였다. 나아가, 간단한 표면처리 공정을 통하여 센서의 요체가 되는 환형 다당류(cyclodextrin, CD)를 도입하였다. 표면처리의 유효성의 적외선 분광기를 통해서 확인하였고, 전기 신호 전달의 가능성을 옴의 법칙을 통하여 분석하였다. 간단한 형태의 센서를 구현하여, 분석 물질(methyl paraben, MePRB)을 도입하였을 때, 아주 낮은 농도 수준(10 nM)까지 감지 신호를 얻을 수 있었다. 특히, 그래핀의 함량이 낮을 경우 센서 측정이 어려움을 확인할 수 있었다. 이는, 높은 그래핀 함량에서 보여주는 그래핀 입자의 배향이 다소 억제되어 발생하였을 것으로 사료된다. 이는 첨가제의 물리적인 배향이 센서의 성능에 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미한다. 이 정보는 향후 유사한 시스템의 센서를 구현하는 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.

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6폴리우레탄-실리카 복합 발포체의 합성 및 물성에 관한 연구

저자 : 강현석 ( Hyeon Seok Kang ) , 김상범 ( Sang Bum Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 30-35 (6 pages)

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본 연구에서는 폴리우레탄-실리카 복합 발포체를 합성하여 복합 발포체의 단열 특성 및 기계적 물성을 분석하였다. 폴리우레탄-실리카 복합 발포체를 합성하기 위해 폴리에스테르-실리카 복합 폴리올을 합성하였다. 폴리에스테르-실리카 복합 폴리올은 실리카 졸과 모노머 상태의 다이카복실산(dicarboxylic acid), 글리콜(glycol)과의 중합 반응을 통해 합성하였다. 합성된 복합 폴리올을 이용하여 폴리우레탄-실리카 복합 발포체를 합성하여 물성을 분석하였다. 폴리우레탄-실리카 복합 발포체의 열전도도는 HPUF0, HPUF1, HPUF3, HPUF5 모두 큰 차이가 없는 것을 확인하였다. 압축강도는 실리카 함량이 증가함에 따라 HPUF0보다 증가하였으며 HPUF0보다 HPUF5가 약 25% 정도 기계적 물성이 향상되는 것을 확인하였다.

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7산화 공정이 석유계 등방성 피치의 열거동 특성에 미치는 영향

저자 : 이남지 ( Namji Lee ) , 서상완 ( Sang Wan Seo ) , 곽철환 ( Cheol Hwan Kwak ) , 김민일 ( Min Il Kim ) , 임지선 ( Ji Sun Im )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 36-42 (7 pages)

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산화 공정이 피치의 열거동 특성에 미치는 영향을 규명하기 위하여 다양한 공정 온도에서 산화된 피치를 제조하였다. 피치의 열거동 특성은 thermogravimetric analysis (TGA)를 이용하여 분석하였으며, derivative thermogravimetry (DTG)그래프 거동 변화에 따라 A (25~100 ℃), B (250~550 ℃), C (550~800 ℃) 세 구간으로 분석하였다. A 구간에서는 피치에 함유되어 있던 수분이 제거되면서 중량 감소가 발생하였다. B 구간에서 산화에 의하여 피치의 열적 안정성이 향상되었다. 이는 산화 온도가 증가할수록 피치의 방향족화도 및 분자량이 증가하였기 때문으로 판단된다. 반면, C구간에서는 B 구간과 반대의 결과를 보였다. C 구간에서 열적 안정성이 저해된 것은 산화 공정에 의하여 피치에 도입된 C-OH, C-O-C, C=O 결합이 분해되고, 이에 의하여 발생한 산소 화합물이 피치의 연소 반응을 유도하였기 때문으로 사료된다.

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8나노구조 변화에 의한 Fe2O3/TiO2 복합재료를 충전한 Poly Acrylate 도료의 열차단 특성

저자 : 김대원 ( Dae Won Kim ) , 마영길 ( Young Kil Ma ) , 김종석 ( Jong Seok Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 43-48 (6 pages)

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본 연구에서는 침전과 수열처리에 의해 나노입방체와 나노막대구조를 갖는 Fe2O3 나노입자를 합성하였다. Fe2O3 나노입자 표면에 TiO2가 20 nm 두께로 코팅된 Fe2O3/TiO2 core-shell (CS) 복합재료를 합성하였다. Fe2O3/TiO2 CS를 화학적에칭과 열처리에 의해 Fe2O3/TiO2 CS에서 Fe2O3/TiO2 yolk-shell (YS) 형태의 복합재료를 제조하였다. FE-SEM, HR-TEM, XRD 분석을 통하여 Fe2O3와 Fe2O3/TiO2 CS 및 Fe2O3/TiO2 YS 안료의 물리적 특성을 측정하였다. 안료를 poly acrylate (PA) 수지에 혼합한 도료들의 일사반사율과 색상변화는 UV-Vis-NIR 분석으로 차열 온도는 실험실에서 제작한 차열 온도 측정기를 통해 측정하였다. Fe2O3/TiO2 YS 적색 안료를 사용한 PA 도료는 우수한 근적외선 반사율을 보였으며, Fe2O3 안료를 사용한 도료에 비해 차열 온도가 13 ℃ 감소하였다.

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9실란 커플링제 프로필트리메톡시실란에 의해 표면 개질된 CaCO3 나노입자가 에멀젼과 기포 안정성에 미치는 영향에 관한 연구

저자 : 이예진 ( Yejin Lee ) , 박기호 ( Kiho Park ) , 임종주 ( Jongchoo Lim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 49-56 (8 pages)

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본 연구에서는 실란 커플링제 프로필트리메톡시실란(propyltrimethoxysilane, PTMS)을 사용하여 CaCO3 나노입자의 표면을 개질하였으며, 개질된 CaCO3 나노입자를 에멀젼 유화제 및 기포 안정화제로의 적용 가능성을 시험하고자 나노입자 표면의 소수성 변화가 기포와 에멀젼의 안정성에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. PTMS에 의한 CaCO3 나노입자의 표면 개질은 FT-IR, TGA, DSC 분석을 통하여 확인하였으며, XRD 및 XPS 분석을 통하여 나노입자 표면의 원소 분석을 실행하였다. 또한 부상 시험과 접촉각 측정을 통하여 PTMS 농도가 CaCO3 나노입자의 표면 개질에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다.

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10Mn 담지 미세기공 제올라이트를 이용한 악취오염물질인 아세트알데히드의 분해반응

저자 : 이형원 ( Hyung Won Lee ) , 이희진 ( Heejin Lee ) , 박영권 ( Young-kwon Park )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 57-60 (4 pages)

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An acetaldehyde, a representative food waste odor, was decomposed using a hybrid system comprised of a non-thermal plasma and catalyst at an ambient temperature under high humidity. A five wt.% Mn was impregnated on two differently structured microporous zeolites, namely Beta and ZSM-5, with a different molar ratio of SiO2/Al2O3. Under high humidity conditions, the acetaldehyde degradation was higher in zeolites with the high ratio of SiO2/Al2O3. Among studied catalysts, a five wt.% Mn/Beta (SiO2/Al2O3 = 300) showed the highest acetaldehyde removal activity owing to its high hydrophobicity and reducibility. During long term stability test using the same catalyst for 110 hours, the acetaldehyde removal activity was relatively well-maintained.

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