• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.109-122
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• 2022

현재 국내 양돈농가에서 발생하는 돼지분뇨 성상은 수분함량이 97% 정도인 슬러리 형태가 대부분이다. 돈사에서 배출되는 돼지분뇨 슬러리는 돼지의 분뇨와 돈사 내부 청소 물 등이 혼합된 성상의 액상물질이다. 본 연구에서는 공기공급 여부와 저장기간의 경과에 따른 돼지분뇨 액비의 부숙정도와 성상변화를 분석하기 위하여, 국내에서 운용 중인 액비화시설의 후단 공정에서 채취한 돼지분뇨 슬러리를 재료로 하여 120일 동안 실험을 수행하였다. 밀폐형 회분식 반응조를 이용하여 실험을 수행한 결과, 돼지분뇨 슬러리 액비의 부숙도는 공기공급구가 비공급구에 비해 더 양호하였으며 액비 저장기간이 경과 함에 따라서 액비가 부숙완료 상태로 빨리 전환되는 경향이 있었다. 실험개시 시에 97.90% 수준이던 액비의 수분함량 평균값이 실험 완료 시에는 공기공급구의 경우 96.82%, 비 공급구는 97.33% 수준을 나타냄으로써 공기공급구에서의 수분함량 감소가 상대적으로 더 높았다. 실험개시시에 8.82 수준이었던 액비의 pH는 실험완료 시에 공기공급구에서는 7.57, 비 공급구에서는 8.75 수준으로 변화하였다. 액비 중의 질소함량은 실험개시 시에 평균 0.198 mg/L 수준이었으나 실험완료 시에는 공기공급구에서는 0.076 mg/L, 비 공급구에서는 0.121 mg/L 수준으로 낮아졌다. 액비 중의 인산(P₂O₅)농도는 저장기간의 경과에 따라 비폭기처리구가 폭기처리구에 비해 감소 정도가 상대적으로 더 높았다. 실험결과를 종합해볼 때 돼지분뇨 액비에 공기를 공급하는 경우 그리고 저장기간을 길게 하였을 때 액비품질이 개선되는 것으로 판단된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제54권2호
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• pp.4-21
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• 2021

부여 능산리 서고분군 4차 발굴조사(2016년) 과정에서 석제용범이 1점 출토되었다. 석제용범은 초기철기시대의 동침 용범으로 보고되었지만 주형 형태로 보아 동침이 아닌 가랑비녀의 용범으로 추정된다. 이에 본고에서는 능산리 출토 석제용범에 대해 고고학적 분석을 통해 유물의 형태와 시기를 세밀하게 파악하고 자연과학적 분석을 통해 석재 재질 특성과 그 산지를 추정해 보았으며 이를 바탕으로 능산리 일대에서 가랑비녀 석제용범이 사용된 양상도 파악해 보았다. 용범은 평면 장방형(단면 장방형)에 가까운 형태로 석재의 표면에는 4줄로 나란하게 홈이 나 있다. 홈은 2줄씩 단측면 가까이에서 이어져 각각 좁은 ∩형을 이룬다. 주형 형태로 보아 용범은 각부 끝으로 갈수록 좁아지는 ∩형의 가랑비녀를 제작했던 유물로 추정된다. 한반도에서 가랑비녀는 낙랑을 포함하여 원삼국시대부터 나타나 삼국시대(백제)에 소수 나타나고 통일신라시대를 거쳐 고려시대에 상당히 성행한다. 가랑비녀는 시대별 형태 차이가 뚜렷한 편인데, 능산리 용범은 주형 형태로 보아 고려시대에 제작되어 사용된 유물로 판단된다. 능산리 서고분군에서는 이와 관련되는 유구로 고려시대로 추정되는 수혈유구도 확인되었다. 능산리 가랑비녀 용범을 제작한 석재는 녹니석, 각섬석, 활석을 주성분 광물로하는 녹니석편암으로 녹회색의 무르고 부드러운 석재이다. 이러한 암석은 인근의 부여 외산면, 청양, 공주, 예산지역 등에서 산출되는데 현장조사를 통해 능산리 용범과 가장 비슷한 것은 부여 외산면 지선리에서 예산 예산읍 수철리 일대에 이르는 지역에 넓게 분포하는 것으로 확인하였다. 그리고 부여 능산리와 그 주변 지역에서 출토된 고려시대 가랑비녀는 현재까지 70점 정도인데, 그 중 능산리 용범의 주형과 가장 비슷하게 제작했을 것으로 추정되는 유물은 부여 송국리 유적 분묘 출토 청동제 가랑비녀 등이다. 그동안 남한 지역에서 출토된 가랑비녀 석제용범은 10점을 넘지 못하는데, 대부분 통일신라시대 유물이고 확실한 고려시대 유물은 매우 드물다. 능산리 석제용범으로 보아 고려시대에는 다양한 청동기 제작기술이 존재했겠지만 주조공정도 함께 있었음을 알 수 있다. 청동유물을 제작하기 위한 석제용범은 주형을 새기는 작업이 용이한 석재를 우선적으로 선택하고자 했을 것이다. 능산리 출토 가랑비녀 용범은 고려시대(전기)에 20~50km 정도 떨어진 인근 지역(부여 외산면 지선리에서 예산 예산읍 수철리 일대)에서 용범 제작이 용이한 석재를 가져다가 청동유물을 제작한 후 이를 인근 유적(부여 송국리 유적 등) 일대에 공급했던 양상과 함께 이 시기까지도 석제용범을 이용한 주조 기술이 존재했음을 보여준다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권3호
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• pp.47-54
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• 2021

무전해 도금공정에서 사용되는 콜로이드 타입의 도금폐촉매액내 팔라듐은 회수하지 못하고 폐수로 방출되고 있었으나, 재자원화 기술을 적용하여 콜로이드 타입의 도금폐촉매액내 팔라듐을 회수하였다. 본 연구에서는 전과정평가기법을 이용하여 도금폐촉매액내 팔라듐을 재자원화 시와 폐기 시의 자원 소모량과 온실가스 배출량을 각각 산정한 후, 자원 및 온실가스 감축량을 분석하였다. 산정 결과, 팔라듐 1 kg 기준으로 폐기시 온실가스 배출량은 9.67E+03 kgCO₂eq., 자원 소모량은 3.94E+01 kgSb-eq.로 나타났으며, 재자원화 시 온실가스 배출량은 1.96E+03 kgCO₂eq., 자원 소모량은 1.54E+01 kgSb-eq.로 각각 나타났다. 온실가스 배출량과 자원 소모량에 미치는 주요 영향물질을 살펴보면, 폐기 시와 재자원화 시 온실가스 배출량에 미치는 주요 물질은 모두 CO₂로 각각 91.42%, 98.37%였으며, 자원 소모량에 미치는 주요 물질은 모두 무연탄(hard coal)으로 40.63%, 60.73%로 나타났다. 한편, 팔라듐 1 kg을 재자원화함에 따른 온실가스 배출량은 8,967.17 kgCO₂eq. 감축되었으며, 자원 소모량은 10.10 kgSb-eq. 감축되는 것으로 나타났다. 또한, 팔라듐 재자원화로 인한 팔라듐의 직접적인 천연자원 사용저감률은 50%로 나타났다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제36권3호
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• pp.220-227
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• 2021

Fluoroimide는 감과 감자의 둥근무늬낙엽병과 역병을 억제하는데 효과가있는 살진균제로서, 이전 사용되었던 fluoroimide의 시험법은 전처리시 발암물질인 benzene을 사용하는 문제가 있었으며, 복잡한 시험법으로 인해 시간이 오래걸리고 효율이 떨어지는 단점이 있었다. 또한, fluoroimide의 특성상 산성에서 안정한 편이므로 전처리 시 이를 고려해야 하는 문제가 있었으며, PLS시행에 따라 기존의 정량한계인 0.05 mg/kg보다 낮은 정량한계 요구로 인해 fluoroimide에 대한 새로운 전처리방법이 필요하였다. Fluoroimide가 산성에서 안정한 특성을 고려하여, 추출 시 4N의 염산을 사용하였고 용매는 acetic acid가 포함된 acetonitrile을 사용하였으며, MgSO₄와 NaCl을 통해 추출하였다. 정제는 C₁₈ (Octadecylsilane)과 GCB (graphitized carbon black)를 첨가하여 정제하였으며, 기기분석은 LC-MS/MS로 분석하였다. 대표농산물 5종(현미, 감자, 대두, 감귤, 고추)을 대상으로 정량한계(0.01 mg/kg), 정량한계 10배(0.1 mg/kg), 정량한계 50배(0.5 mg/kg)의 수준으로 회수율 실험을 5반복 실시하였으며, 그 결과는 농산물 5종에서 85.7-106.9%의 회수율을 확인하였으며, 분석오차는 15.6% 이하의 결과를 보여, 국제식품 규격위원회 가이드라인의 잔류농약 분석 기준 및 '식품등 시험법 마련 표준절차에 관한 가이드라인(2016)'에 부합하였다. 상기의 결과를 통해 개선한 fluoroimide의 시험법은 benzene을 대체해 실험자의 안전성을 확보하였고, QuEChERS법을 적용하여 효율을 높여, 안전관리에 대한 공정시험법으로서 활용가능할 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제31권3호
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• pp.356-365
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• 2021

최근, 본 연구진은 담수 환경 유래 한천 분해 세균인 Cellvibrio sp KY-GH-1 (KCTC13629BP)의 전체 유전체 염기 서열을 분석하여 아가로오스를 L-AHG 및 D-갈락토오스로 가수분해시키는 아가레이즈들을 암호화하는 유전 정보를 탐색하였다. 그 결과, KY-GH-1 균주는 유전체 상의 약 77 kb 길이의 아가레이즈 유전자 클러스터 내에 9개의 β-아가레이즈 유전자들과 2개의 α-네오아가로비오스 가수분해효소(α-NABH) 유전자들을 지닌 것으로 나타났다. 이러한 유전자 정보를 바탕으로 KY-GH-1 균주가 한천을 탄소원으로 자화하기 위해 단량체인 L-AHG와 D-갈락토오스로 분해시키는 공정은, 엔도형 GH16 β-아가레이즈, 엔도형 GH86 β-아가레이즈 등에 의해 개시되어 NA4, NA6, NA8 등을 생성시킨 후, 이들에 대해 엑소형 GH50 β-아가레이즈가 추가로 작용하여 NA2를 생성시키고, 이어서 GH117 α-NABH가 작용하여 생성된 NA2를 단량체 L-AHG와 D-갈락토오스로 분해함으로써 종결되는 것으로 예측되었다. 대장균 발현 시스템과 PET-30a 벡터를 함께 사용하여, KY-GH-1 균주 유래의 GH50 패밀리 β-아가레이즈 유전자들(GH50A, GH50B, GH50C)과 GH117 패밀리 α-NABH 유전자들(GH117A α-NABH, GH117B α- NABH)을 발현시켜 His-태그 재조합 효소단백질들로 확보하여, 이들 효소단백질을 이용하여 효소 활성을 비교 분석한 결과, 재조합 GH50A β-아가레이즈가 세 개의 GH50A 패밀리 β-아가레이즈 동위효소들 중에서 가장 높은 엑소형 β-아가레이즈 활성을 나타내며, 또한 재조합 GH117A α-NABH가 NA2를 L-AHG와 D-갈락토오스로 강력하게 가수분해할 수 있으나 재조합 GH117B α-NABH는 NA2 가수분해 활성이 없음을 확인하였다. 연이어 GH50A β-아가레이즈 및 GH117A α-NABH의 효소 특성을 추가로 조사하였다. 아울러 이들 각 효소가 나타내는, 아가로오스를 분해하여 NA2를 생성시키는 효율성과 NA2를 분해하여 L-AHG 및 D-갈락토오스를 생성시키는 효율성을 평가하였다. 본 총설에서는, L-AHG 및 D-갈락토오스의 양산을 위한 아가로오스의 효소적 가수분해에 성공적으로 활용될 수 있을 것으로 기대되는, 담수 유래 한천 분해 세균 Cellvibrio sp. KY-GH-1 유래의 재조합 GH50A β-아가레이즈 및 GH117A α-NABH의 장점들에 대해 기술한다.

• 지능정보연구
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• 제27권1호
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• pp.177-190
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• 2021

4차 산업혁명 기술의 발전으로 사람이 처리하지 못하는 부분을 기계학습 등 인공지능 기법을 활용하여 개선해 보려는 노력이 확대되고 있다. 주문형 생산 기업에서도 주문에 대한 총생산시간을 예측하여 납기 지연 등의 기업 리스크를 줄이고자 하나 주문마다 총생산시간이 모두 달라 이를 예측하는데, 어려움을 겪고 있다. 주문 처리량 증대, 주문 총비용 절감을 위해 효율성이 가장 낮은 영역을 찾아 그 영역을 강화하는 TOC(Theory of constraints) 이론이 개발되었으나 총생산시간 예측은 제시하지 못하였다. 주문생산은 고객의 다양한 요구로 인해 주문마다 그 특성이 모두 다르므로 개별적인 주문의 총생산시간을 사후에 측정할 수는 있으나 사전 예측을 하기는 어렵다. 기존 주문의 이미 측정된 총생산시간도 모두 달라 표준 시간으로 활용할 수 없는 한계성이 있다. 이에 따라 경험이 많은 관리자는 시스템의 이용보다는 감에 의존하고 있고, 경험이 부족한 관리자는 간단한 관리지표(예, 원재료가 파이프이면 총생산시간 60일, 철판이면 총생산시간 90일 등)를 사용하고 있다. 불완전한 감이나 지표를 기초로 하여 작업 지시를 너무 빨리하면 정체가 발생하여 생산성이 저하되고, 너무 늦게 하면 긴급 처리로 인해 생산비용이 증가하거나 납기를 지키지 못하는 경우가 발생한다. 납기를 지키지 못하면 지체상금을 배상해야 하거나 영업, 수금 등의 부문에 악영향을 미친다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 주문생산시스템을 운영하는 기업의 신규 주문 총생산시간을 추정하는 기계학습 모델을 찾고자 한다. 기계학습에 활용된 자료는 수주, 생산, 공정 실적을 사용한다. 그리고 총생산시간의 추정에 가장 적합한 알고리즘으로 OLS, GLM Gamma, Extra Trees, Random Forest 알고리즘 등을 비교 분석하고 그 결과를 제시하고자 한다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권4호
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• pp.54-63
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• 2021

SCR 탈질 폐촉매로부터 바나듐과 텅스텐은 소다배소-수침출 공정을 통해 얻은 침출액으로부터 분리/회수하여 얻을 수 있다. 본 연구에서는 강염기성 음이온교환수지인 Lewatit monoplus MP 600을 사용하여 연속식 이온교환칼럼에서 수용액에 용해되어 있는 바나듐과 텅스텐의 흡·탈착 거동을 알아보고, 바나듐/텅스텐 분리를 위한 연속식 이온교환칼럼 운전조건을 제시하고자 하였다. 수용액 pH 8.5에서 단일 성분 수용액으로 연속식 흡착실험을 수행한 결과, 흡착용량은 바나듐 44.75 mg/(g of resin)과 텅스텐 64.92 mg/(g of resin)으로 바나듐보다 텅스텐의 흡착용량이 크게 나타났으며 이는 이온교환수지에 흡착되는 이온의 전하수가 바나듐 보다는 텅스텐이 작기 때문이라고 사료된다. 텅스텐이 흡착된 이온교환수지에 바나듐 함유 수용액이 공급됨에 따라 이온교환수지에 흡착되었던 텅스텐이 바나듐과 교환되며 탈착되는 거동을 보였으며, 이로부터 MP 600에 대하여 바나듐이 텅스텐보다 친화도(affinity)가 높음을 알 수 있었다. SCR 탈질 폐촉매 침출액과 동일한 농도의 바나듐과 텅스텐 혼합용액으로 pH 8.5에서 연속식 실험을 수행한 결과 바나듐의 흡착 용량은 48.72 mg/(g or resin)으로 공급량의 80%가 흡착된 반면 텅스텐의 경우 이온교환수지에 흡착된 양이 거의 0에 근접하며 바나듐과 텅스텐의 분리가 효과적으로 이루어졌다. 바나듐이 흡착된 이온교환수지로부터 2M HCl를 15 mL/h로 공급하여 97.7%의 바나듐을 99%의 순도로 탈착시킬 수 있었다. 탈착용액으로부터 염화암모늄을 침전제로 사용하여 90℃에서 암모늄폴리바나데이트 형태로 93%의 바나듐을 회수하였다.

• 유기물자원화
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• 제29권4호
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• pp.67-76
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• 2021

바이오가스화는 유기성폐기물을 안정적으로 분해하여 처리하는 과정에서 발생하는 메탄(CH₄)가스를 이용해 환경친화적인 연료를 생산하는 기술이다. 바이오가스화는 수분함량이 높은 유기성폐기물의 에너지화에 가장 많이 활용되는 방법이며, 직매립(2005) 및 해양투기(2013) 등의 금지에 따른 유기성폐기물 처리에 유용한 공법이다. 최근 국내에서 발병한 아프리카돼지열병(ASF, African Swine Fever)으로 습식사료화 재활용이 금지되고, 건조 사료화 및 퇴비화 등의 생산제품 수요처가 부정적으로 인식되면서 음식물류폐기물의 처리에 어려움을 겪고 있다. 이에, 음식물류폐기물의 처리 및 자원화를 위해 바이오가스화가 더욱 주목받고 있다. 우리나라 에너지소비 규모는 268.41 10⁶toe에 이르며 세계 9위 수준이다. 하지만 공급에너지의 약 95.8 %를 해외수입에 의존하고 있는 에너지 빈곤 국가이다. 따라서 국내에서는 신·재생에너지 공급의무화제도(RPS, Renewable energy portfolio standard)를 도입하고 있다. 국내의 RPS 제도는 다른 신재생에너지와 비교하여 폐기물에너지의 신·재생에너지 공급인증서(REC, Renewable energy certificate)의 가중치를 낮게 설정하고 있다. 따라서 폐자원에너지의 활성화를 위한 추가적 인센티브 제도가 요구된다. 본 연구에서는 음식물류폐기물, 음폐수 및 다양한 유기성폐기물이 처리되는 혐기소화조의 운영방식을 알아보고, 일정 기간의 정밀모니터링을 통해 폐자원에너지 인센티브제도를 마련하는 기초자료로써 활용하고자 하였다. 유기성 폐기물로 바이오가스를 생산하여 발전과 중질가스로 활용하는 4개소를 대상시설로 선정하였고, 현장조사 및 시료채취를 실시하였다. 채취된 유기성폐기물의 유입물 시료와 처리공정에 따른 유출물 시료의 기초 성상분석을 수행하였다. 성상분석 결과, 소화조 유입물의 총 고형물은 평 균 12.11 %이며, 총 고형물 중 휘발성 고형물은 85.86 %로 확인되었다. BOD와 CODcr 제거율은 소화조의 유입·유출 대비 각각 60.8 %와 64.8 %로 나타났으며, 유입물의 휘발성지방산은 평균 55,716 mg/L로 나타났으며, 혐기소화 후 감소율이 평균 92.3 %로 대부분 분해되어 제거된 것을 확인할 수 있다.

• 전기화학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-10
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• 2023

리튬 이차전지의 4 대 구성요소에 포함되는 양극은 배터리의 에너지 밀도를 담당하는 중요한 구성요소에 속하며, 보편적으로 제작되는 양극의 습식 제작 공정에는 활물질, 도전재, 고분자 바인더의 혼합 과정이 필수적으로 이루어지게 된다. 하지만, 양극의 혼합 조건의 경우 체계적인 방법이 갖추어져 있지 않기 때문에 제조사에 따라 성능의 차이가 발생하는 경우가 대다수이다. 따라서, 양극의 슬러리 제작 단계에서 정돈되지 않은 혼합 방법의 최적화를 진행을 위해 보편적으로 사용되는 THINKY mixer와 homogenizer를 이용한 LiMn₂O₄ (LMO) 양극을 제조해 각각의 특성을 비교하였다. 각 혼합 조건은 2000 RPM, 7 min으로 동일하게 진행하였으며, 양극의 제조 동안 혼합 방법의 차이만을 판단하기 위해 다른 변수 조건들은 차단한 후, 실험을 진행하였다(혼합 시간, 재료 투입 순서 등). 제작된 THINKY mixer LMO (TLMO), homogenizer LMO (HLMO) 중 HLMO는 TLMO보다 더 고른 입자 분산 특성을 가지며, 그로 인한 더 높은 접착 강도를 나타낸다. 또한, 전기화학적 평가 결과, HLMO는 TLMO와 비교하여 개선된 성능과 안정적인 수명 주기를 보였다. 결과적으로 수명특성평가에서 초기 방전 용량 유지율은 HLMO가 69 사이클에서 TLMO와 비교하여 약 4.4 배 높은 88%의 유지율을 보였으며, 속도성능평가의 경우 10, 15, 20 C의 높은 전류밀도에서 HLMO가 더 우수한 용량 유지율과 1C에서의 용량 회복률 역시 우수한 특성을 나타냈다. 이는 활물질과 도전재 및 고분자 바인더가 포함된 슬러리 특성이 homogenizer를 사용할 때, 정전기적 특성이 강한 도전재가 뭉치지 않고 균일하게 분산되어 형성된 전기 전도성 네트워크를 생성할 수 있기 때문으로 간주된다. 이로 인해 활물질과 도전재의 표면 접촉이 증가하고, 전자를 보다 원활하게 전달하여 충전 및 방전 과정에서 나타나는 격자의 부피변화, 활물질과 도전재 사이의 접촉저항의 증가 등을 억제하는 것에 기인한다.

• 무역학회지
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• 제42권5호
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• pp.137-159
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• 2017

본 연구는 한중일과 OECD 가입국을 포함한 총 18개국의 제조업을 11개 부문으로 구분하여 각 국의 산업별 기술적 효율성을 추정하고 비교 분석하였다. 생산성의 전통적인 관점은 기술혁신이나 공정혁신 등을 통해 생산능력을 높이는 것이지만 생산과정의 기술적 효율성에 의해서 가장 큰 영향을 받게 되는데 이러한 생산의 기술적 효율성을 추정하는 대표적인 방법이 확률적 프런티어 생산모형(Stochastic Frontier Production Model: SFM)을 이용한 분석 방법이다. 먼저 산출변수를 총산출 또는 부가가치로 각각 설정하여 확률적 프런티어 생산함수를 추정한 결과, 둘 다 노동, 자본, 중간재 투입의 경우 모든 제조업 부문에서 투입량이 늘어날수록 산출량이 유의하게 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 연구개발 투자는 화학, 전자, 기계 산업 등에서 산출량에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 이어서 생산함수를 통해 기술적 효율성을 추정한 결과를 보면, 산출변수를 총산출로 설정한 경우 부문별 전체 평균이 0.8이상의 값을 보이면서 대부분 높은 수준의 효율성을 나타내었다. 하지만 부가가치로 설정한 경우에는 일본이 대부분의 제조업 부문에서 가장 높은 수준을 나타내었으며, 다른 국가들은 총산출 기준의 효율성보다 낮은 수준으로 나타났다. 한중일 3개국을 비교해보면, 대부분의 제조업 부문에서 일본이 가장 높은 효율성을 나타내었으며 우리나라는 일본의 절반이나 3분의 1 수준, 중국은 우리나라 보다 낮은 수준으로 나타났다. 하지만 식품과 전자 부문에서는 중국이 우리나라보다 높게 나타나 이들 부문에서는 중국의 생산 효율성이 크게 향상되었음을 알 수 있다. 이처럼 우리나라는 중국의 빠른 성장에 비해 상대적으로 일본과의 격차를 좁히지 못하고 있으므로 산업별로 기술개발을 촉진하는 다양한 정책적 지원이 요구된다. 이와 함께 제조업 생산성 향상을 위해서는 기술개발뿐만 아니라 기술적 효율성을 제고할 수 있는 경제구조로의 전환도 필요하다고 할 수 있다.