• 폴리머
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• 제29권5호
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• pp.451-456
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• 2005

폴리이미드 나노복합재의 나노충전제를 설계함에 있어 가장 중요한 요소는 나노충전제의 내열성 및 매트릭스 고분자인 폴리이미드와의 상용성이다. 본 연구에서는 두 가지의 요소를 만족시키기 위하여, 알킬사슬을 가지며 말단기가 아민인 올리고 아믹산을 설계하였고 이를 이용하여 층상 실리케이트의 표면을 개질하는 연구를 수행하였다. 분자량이 2000g/mol로 조절되고 말단기가 아민인 올리고 아믹산을 제조하였고 이후 이온 교환반응을 통하여 고내열 친유기 층상 무기소재를 제조하였다. 본 연구에서 제조된 고내열 친유기 층상 무기물은 TGA로 분석한 결과 초기분해 온도가 $280^{\circ}C$ 이상이었으며, XRD로 분석한 결과, 개질하지 않은 층상 무기물에 비해 최소 $4{\AA}$ 이상의 층간거리 증가를 나타내었다. 또한 이들의 나노복합필름의 경우 X선 실험을 통해 친유기성 층상 무기물이 고르게 분산되어 있음을 알았으며, 친유기성 층상 무기물의 함량이 증가함에 따라 CTE 역시 최대 $26\%$ 감소함을 TMA실험 결과를 통해 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권3호
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• pp.233-237
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• 2024

본 연구는 유/무기 나노복합체를 이용한 PAN계 탄소섬유 토우(PAN-based carbon fibers tow) 기반의 유연 전극 제작 및 이를 활용한 비효소 전기화학 센서 개발에 대한 것으로, 전도성 고분자 polyaniline (PANI)와 금속 산화물 CuO을 유/무기 나노복합체 소재로 사용하였으며 글루코스를 전기화학 센서 타겟으로 적용하였다. 전극 제작을 위해 시판된 CFT는 열처리를 통한 사이징(sizing) 제거와 전기화학적 산화에 의한 표면 활성화의 전처리 공정을 거쳐 사용되었다. 유/무기 나노복합체는 전기화학적 중합 및 증착법을 통해 전처리된 CFT 표면 위에 순차적으로 합성되어 최종 CFT/PANI/CuO NPs 전극이 제작되었다. CFT/PANI/CuO NPs 전극의 전기화학적 특성 및 센싱 성능은 시간대전류법와 순환전압 전류법, 전기화학 임피던스 분광법을 이용하여 분석되었다. CFT/PANI/CuO NPs 전극은 전도성 고분자과 금속 산화물의 접목에 의해 전기 전도도 향상 및 우수한 전자 전달, 감응시간 단축, 비표면적 증가 등 개선된 전기화학적 특성과 증가된 감도, 넓은 선형 농도 구간, 높은 선택도 등 향상된 글루코스 센싱 성능을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권5호
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• pp.660-667
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• 2010

본 연구에서는 고분자 막을 이용하여 6대 온실가스 중 가장 높은 지구온난화지수를 갖는 육불화황(sulfur hexafluoride, $SF_6$)의 회수에 관한 연구를 실시하였다. 막 소재로 이미드 계열의 Matrimid 5218 소재를 건/습식 상전이 법을 이용하여 중공사 형태로 제조하고, 표면 실리콘 코팅 후 모듈을 제조하였다. 제조된 중공사 막은 전자주사현미경 관찰을 통하여 외부 표면에 치밀한 선택층과 망상구조의 하부로 이루어진 비대칭 구조를 확인하였다. 막의 기체투과 특성 확인을 위하여 온도와 압력 변화에 따른 $N_2$, $SF_6$ 단일 기체투과를 실시하였으며, 운전 조건에 따라서 0.78~1.36 GPU의 $N_2$ 투과도와 2.44-5.08의 $N_2/SF_6$ 선택도를 나타냈었다. 제조된 모듈의 혼합기체 분리거동 관찰을 위하여 10 vol.% $SF_6$ 농도를 갖는 $N_2/SF_6$ 혼합기체를 이용하여 온도, 압력, retentate 유량을 달리하여 실시하였으며, 실험을 통하여 압력과 온도 증가 및 retentate 유량 감소에 따라서 회수된 가스 중에 $SF_6$의 농도는 증가되어 최고 37.5 vol.%를 나타낸 반면 회수율은 감소되는 경향을 나타내었으며, 동일한 온도와 압력에서 retentate 유량 증가에 따라서 $SF_6$ 농도는 감소되는 반면 회수율이 증가하여 최고 89%의 회수율을 나타내었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권2호
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• pp.260-270
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• 2017

백색을 띄고 물리적 화학적으로 안정한 지르코니아는 열전도도가 낮고 강도와 인성, 내식성이 우수하여 단열재, 내화물과 같은 고온 재료와 각종 산업용 구조세라믹스에 사용되고 있다. 이러한 지르코니아를 낮은 경도 및 굴절률 등과 같은 단점을 가진 고분자 코팅제에 도입하게 되면 화학적, 전기적, 광학적인 특성이 향상된다. 이와 같이 유기 소재에 무기 소재를 혼합하여 사용하는 유-무기 하이브리드 코팅을 목적으로 본 연구에서는 지르코니아 표면에 trimethylchlorosilane(TMCS)과 hexamethyldisilazane(HMDZ)을 사용하여 실릴화반응을 통한 $-CH_3$기를 도입하여 소수성을 나노지르코니아 표면에 도입하였다. 소수화된 지르코니아 표면에서의 TMCS와 HMDZ에 의해 도입된 $Si-CH_3$의 존재는 FT-IR ATR spectroscopy를 통해 확인하였고, silicon 원소의 존재를 FE-SEM/EDS와 ICP-AES를 통해 확인하였다. 또한, 개질 전후의 지르코니아를 아크릴레이트 단량체에 분산하여 침강속도를 확인하여 분산성이 향상되는 것을 확인하였다. 지르코니아 입자의 크기 및 분포는 입도 분석기를 통해 확인하였으며, BET 분석을 통해 개질 반응 전후의 비표면적은 $18m^2/g$ 정도로 큰 변화가 없었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.697-698
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• 2013

최근에 유연한 성질을 갖는 전자기기들의 수요가 증가하면서, 그에 따라서 유연 전자기기를 뒷받침 해줄 수 있는 에너지 저장체의 유연한 성질도 중요성이 점점 부각되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 유연한 에너지 저장체의 많은 연구들이 유연한 금속 박막이나 특수 공정처리가 필요한 고분자를 이용하고 있으나, 대부분의 유연 에너지 소자들은 에너지 저장체의 성능에 비해 고온과 산 약품과 같은 환경이 필요하며, 비용과 시간이 많이 소모되고 있다. 그에 반해 섬유는 앞에서와 같이 특수 공정 처리가 따로 필요하지 않으며 상온에서도 손 쉽게 이용 가능하며, 신축성이 뛰어난 장점이 있기 때문에 효율적, 비용적으로 유연한 에너지 저장체에 유리한 소재이다. 몸에 해로운 산과 같은 약품처리의 필요도 없으며, 용매를 흡수하는 능력이 뛰어나기 때문에 용매를 이용한 도포 방법을 사용하면 다양한 물질을 폭넓게 적용 가능하다. 그리고 적용 분야에 맞춰서 섬유의 종류를 조절하면 다양한 성질을 갖는 천 기반의 에너지 저장체가 형성되며, 면 섬유가 수소 결합과 높은 반데르 발스 결합에 의해 탄소나노튜브와 결합하여 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장체를 형성하는 것을 분석한 논문들도 보고되고 있다. 면 섬유의 특수한 성질을 이용하여 에너지 저장체를 제작하고 이를 확인하기 위해서 일반 합성 섬유인 polyester와 면 섬유를 비교 제작하였으며, 용매의 형태로 손쉽게 도포 가능한 물질은 탄소 계열의 활물질들이며, 탄소 나노 튜브나 그래핀 등이 분산된 용액을 이용해 천에 도포 가능하다. 탄소 계열의 활물질들은 대표적인 슈퍼캐패시터 물질이며, 천에 도포를 함으로써 천 기반의 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 일반 합성 섬유 polyester와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량(Maximum specific capacitance)이 53.6 F/g으로 나타났으며, 면 섬유와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량이 122.1 F/g으로 나타났다. 따라서 면 섬유에서 높은 에너지 저장 능력을 보이는 것을 실험적으로 확인하였으며, 에너지 저장 능력이 뛰어난 면 섬유를 다음 전극 디자인에서도 일률적으로 적용하였다. 슈도캐패시터의 대표적 물질인 금속 산화물인 망간 산화물(MnO2)을 3전극 도금 시스템을 이용하여 에너지 축전 용량과 에너지 밀도를 올리는 전극을 제작하였다. 특히 망간 산화물의 형태는 표면적을 극대화하기 위해서 평균 지름은 200~300 nm 정도 되는 나노 입자의 형태로 제작하였다. 그 결과, 확연하게 에너지 축전 용량이 향상되었으며, 최대 에너지 축전 용량은 282.0 F/g, 에너지전력 밀도는 14.2 Wh/kg으로 나타나서 금속 산화물의 형태가 주는 효과를 확인할 수 있었다. 하지만 나노 입자의 형태로 제작된 금속 산화물은 문제점이 발생하였다. 금속 산화물의 전기 전도성이 매우 낮기 때문에, 전기 전도성에 비례해서 전력 밀도의 값이 표현되는데, 전기 전도성이 급격히 감소하기 때문에 전력 밀도도 급격한 감소가 나타난다. 다음과 같이 전기 전도성 물질을 첨가하는 방법은 추가의 공정이 필요한 단점이 있지만 오직 기계적인 인장응력만을 가해서 에너지 밀도와 전력 밀도를 증가시키는 전극을 제작하였다. 인장응력을 섬유 기반의 전극에 가했을 시에 가닥들간의 접촉 증가와 CNT가 정렬되면서 특정 변형률(strain) 이전에서는 전기 전도성이 최대 50% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 선행 연구에서 보고되었다. 이를 이용해서 전기 전도성과 직결되는 전력 밀도의 양도 증가시키고 에너지 밀도의 증가 여부까지 확인한 결과 인장을 가하기 전 면 섬유의 전력 밀도와 에너지 밀도는 6.4 kW/kg and 6.1 Wh/kg으로 나타났으나 30% 변형 인장 후에는11.4 kW/kg과 7.1 Wh/kg으로 나타났다. 그리고 망간 산화물을 첨가한 전극 역시 4.9 kW/kg과 14.2 Wh/kg으로 나타났었으나 인장 이후 전력 밀도는 14.2 kW/kg, 에너지 밀도는 17.6 Wh/kg으로 확연하게 증가한 것을 확인하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권3호
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• pp.702-708
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• 2018

하이드로겔은 다량의 물과 화장품용 성분들을 함유할 수 있는 천연고분자 구조를 가지고 있으며 내부의 친수성기들이 활성성분을 다량 함유하고 효과적으로 전달할 수 있는 구조체를 형성할 수 있어 화장품 소재로 즐겨 사용되고 있다. 화장품용 하이드로겔에 첨가하는 소재로 셀룰로오스가 많이 이용되고 있는데 파우더 형태의 셀룰로오스와 면섬유 및 셀룰라아제를 처리한 면섬유와 같이 다양한 형태의 셀룰로오스를 하이드로겔에 적용했을 경우 하이드로겔의 물성변화 및 외관변화를 조사해 보았다. 일반적으로 사용되는 셀룰로오스 파우더를 하이드로겔에 첨가하였을 경우 예상과 달리 하이드로겔의 인장강도가 상당히 저하되는 결과를 보였다. 첨가하지 않았을 때 대비 0.1%와 0.3%의 셀룰로오스 파우더를 첨가한 시료는 각각 10%, 14%의 인장강도 저하현상을 보였다. 이와는 다르게 면섬유를 0.1 ~ 0.3% 첨가하였을 경우 하이드로겔의 강도가 약 20% 증가함을 보였다. 그러나 길이가 긴 면섬유는 뻣뻣하여 하이드로겔에 혼합시 분산성에 문제를 보였다. 이를 해결하기 위하여 면에 셀룰라아제를 처리함으로써 효소-분해 반응을 통해 섬유의 유연성을 증가시킬 수 있었다. 또한 효소 처리된 면섬유를 하이드로겔에 첨가하여 보습성의 변화를 조사한 결과 셀룰라아제를 처리한 면섬유를 함유한 하이드로겔은 처리하지 않은 면섬유-하이드로겔 대비 380% 증가된 보습성을 보였으며 또한 혼합 가공시 우수한 분산성을 보였다.

• 멤브레인
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• 제15권2호
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• pp.147-156
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• 2005

폴리이서설폰은 상용화된 엔지니어링 고분자 소재 중에서 이산화탄소/질소 및 이산화탄소/메탄의 분리 능력이 아주 우수하면서 이산화탄소에 대한 가소화에 대한 저항력이 아주 뛰어난 것으로 알려져 있다[1-4]. 본 연구에서는 연소 배가스내 이산화탄소의 분리/회수를 위하여 건-습식 상전이법에 의해 비대칭구조의 폴리이서설폰 중공사막을 제조하였다. 제막용액은 고비점이면서 폴리이서설폰의 용매인 NMP와 저 비점의 폴리이서설폰의 팽윤제인 acetone를 일정한 조성으로 함께 녹여서 제조하였다. 방사용액의 농도, NMP와 acetone의 비, 방사높이, 증발조건, 실리콘 코팅조건을 변화시키면서 중공사를 제조하였으며, 얻어진 중공사막의 이산화탄소와 질소에 대한 기체투과도와 선택도는 순수기체를 통하여 측정하였다. 최적의 PES 중공사막은 PES/Acetone/NMP = 30/35/35 $wt\%$ 방사용액과 실리콘의 코팅조건하에 제조된 것으로 폴리이서설폰 소재 자체의 고유선택도인 $30\~40$의 $CO_2/N_2$ 선택도를 보였으며 $25\~50$ GPU의 이산화탄소 투과플럭스를 보였다. 이러한 선택도와 투과도로부터 계산된 중공사 외표면의 선택층의 두께는 $0.1\;{\mu}m$였다. 제조된 폴리이서설폰중공사막이 향후 연소 배가스내 이산화탄소 분리/회수용 막분리 공정에 적용될 경우 우수한 결과를 보일 것으로 예측된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.49-54
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• 2020

신축/유연한 전극을 무언가에 접착하거나 전극에 무언가를 접착하기 위해서는 전극의 특성에 맞는 전도성 접착제가 필요하다. 전도성 접착제는 접착성과 전도성이 필수적으로 요구된다. 특히 접착성 부분은 내구성과 내열성이 요구되며 기존 접착제와 다르게 전도성까지 보유해야한다. 그러기 위해서는 강도와 접착성이 좋은 에폭시를 접착제로 선정하였고 여기에 기존 주제와 경화제로 이루어진 2액형 소재가 아닌 가소제와 보강제까지 혼합하여 4액형 소재를 사용하여 신축/유연성을 고분자에 부여하였다. 전도성 필러는 비저항이 낮은 재료인 은으로 선정하였고 높은 전도성을 위해 3가지 모양의 Ag 입자를 사용해 패킹성을 높였다. 이렇게 개발된 전도성 접착제와 실제 판매되고 있는 에폭시 기반 전도성 접착제 2개와 전도성을 비교하였고 실제 판매되고 있는 제품보다 약 10배정도의 우수한 전도성 결과가 도출되었다. 그리고 가소제와 보강제 여부에 따른 전도성, 기계적 특성, 접착력, 강도를 평가하였다. 또한 120℃에서 5분 경화 후에 60%의 인장에도 문제가 없었으며 연필경도는 6H로 우수하게 측정되었다. 3M tape test를 통해 전극의 접착력을 확인한 결과 바인더의 배합 비율에 관계없이 모두 우수한 결과를 보였다. 전극 위에 Cu sheet를 전도성 접착제를 통해 부착시킨 후 접촉저항을 확인한 결과 0.3 Ω으로 우수한 성능을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.596-605
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• 2016

기존에 군에서 사용하는 훈련용 수류탄은 분해가 어려운 플라스틱 성분으로 구성되어 환경오염의 원인이 되었다. 그래서 짧은 시간 내에 생분해될 수 있는 PLA(Polylactic acid) 계열 소재를 적용하게 되었다. 특히 PLA 수지는 생분해성 고분자 물질로 최종적으로 이산화탄소와 물로 분해되어 타 분야에서도 플라스틱의 대체 물질로 관심이 높다. 그래서 이번 연구에서는 연습용 수류탄에 적용된 PLA계열 소재가 실제적으로 분해 능력을 가지는지 확인하고, 타 품목에 적용가능 여부를 판단하기 위해 파일럿-규모의 퇴비화 과정을 진행하였다. 퇴비화 시험은 ISO 16929(2013)에 따라 진행하였으며, 실험 후 모든 파라미터를 통해 실험 과정이 유효하다는 것을 확인할 수 있었다. 퇴비화 시험 마지막에(12주 후) 시험 장치 내 시료를 포함한 전체 내용물을 체에 거르고, 구분, 분리하여 분석하였다. 그 결과 12주 후 99.2%의 붕괴도를 보였으며, 이는 ISO 17088(2013), EN 13432(2000), ASTM D 6400-12의 기준인 90%를 통과할 수 있는 수준이라고 볼 수 있다. 그러므로 지속적인 연구를 통해 소모성이 큰 타 품목에 PLA 재질의 추가 적용이 필요하다고 판단된다.

• 한국식품저장유통학회:학술대회논문집
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• 한국식품저장유통학회 2003년도 제23차 추계총회 및 국제학술심포지움
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• pp.172.2-173
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• 2003

단백질, 탄수화물, 유지 등과 같은 생고분자를 소재로하여 제조하는 가식성 또는 생분해성 필름은 식품표면을 코팅하거나, 식품의 내부에 사용하여 식품을 외부의 충격으로부터 보호하고 식품의 저장수명을 증가시키는 동시에 수분, 기체 및 용질의 이동을 방지하는 기능을 한다. 이러한 가식성 필름의 소재 중 하나인 전분은 비교적 저가의 재료이고 기체투과를 방지하는 성질은 우수하지만, 탄력성이 적은 단점을 가지고 있다. 생고분자필름의 물리적 강도를 증진시키고 수증기의 투과성을 낮추는 방법으로 단백질과 탄수화물을 복합적으로 사용한다 본 실험에서는 분리 대두 단백질(SPI)과 옥수수 전분을 혼합하여 가식성의 생분해성 필름을 제조하고 이들의 이화학적 특성에 대해 연구하였다. SPI 필름은 SPI 5g에 증류수 100$m\ell$을 가해 glycerol 2g을 첨가해 제조하였으며, 옥수수 전분필름은 옥수수 전분 6g에 증류수 100$m\ell$을 가해 glycerol 1.2g을 첨가해 제조하였다. SPI와 옥수수 전분의 혼합필름은 SPI와 옥수수 전분의 양을 1：1 비율로 혼합하여 제조하였다. SPI 필름, 옥수수 전분 및 SPI와 옥수수 전분 용액의 혼합필름의 각각의 수증기 투과도는 7.49$\times$$10^{-11}$, 2.69$\times$$10^{-11}$, 4.24$\times$$10^{-11}$ g.m/m$^2$.s.Pa이었다. 본 실험으로 SPI의 단일재료로만 필름을 제조하였을 때보다 SPI 용액에 옥수수 전분용액을 혼합해 필름을 제조하면 탄력성을 유지하면서 수증기 투과도를 낮출 수 있다는 결과를 얻을 수 있었다.현미밥의 유리아미노산 분석 결과 필수아미노산을 포함한 다량의 아미노산이 존재하였으며 혈압강하 기능성 성분인 GABA(${\gamma}$ -amino butyric acid) 함량은 현미가 4.7 mg/100 g, 발아현미 20.8 mg/100 g이었으며, 동결건조 후 분석한 발아현미밥의 GABA 함량은 5.7 mg/100 g이었다. 발아현미밥의 관능검사 결과는 색, 윤기, 맛, 부착성, 응집성, 탄력성이 A가 유의적으로 높았으며, 외관의 경우도 A가 더 높은 평가를 받았다. 또한 전반적으로 A가 B에 비해 유의적인 차이를 나타내진 않았지만 더 나은 선호도를 나타내었다.좋게 평가되었다.＊값은 63-68사이로, a＊값은 0.13에서 -0.89사이를 b＊값은 2-5값 사이에서 변화하여 제조한 죽의 색이 옅은 황색임을 알 수 있었다. 고형분 함량, 퍼짐성과 pH에 대한 $R^2$은 각각 0.4280, 0.5433과 0.2406임을 볼 때 버섯, 당근, 대파의 비율에 따라 제조한 쇠고기 야채 쌀죽의 고형분 함량, 퍼짐성과 pH는 설정된 범위내에서 그 유의성이 인정되지 않아 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 관능검사 결과, 색과 향에 대한 반응표면 회귀식의 $R^2$은 각각0.6000과 0.7825이고 P-value는 각각 0.4290과 0.0942로서 5% 수준에서 유의한 상관성이 없음을 확인할 수 있었다. 맛과 점성에 대한 $R^2$은 0.8717과 0.8068이고 P-value는 각각 0.0195 (p ＜0.05)와 0.0612로서 야채의 배합비에 따라 맛에 있어서 유의확률 5%수준에서 그 유의성이 인정되었으며, 전체적인 기호도에 대한 유의성은 $R^2$이 0.8463이고 P-value는 0.034