• Journal of Chest Surgery
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• 제36권4호
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• pp.219-228
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• 2003

배경: 액체질소에 의한 냉동방법은 생물학과 의학에서 세포와 조직의 장기보존으로는 성공적인 방법이다. 잘 조절된 냉동속도와 해동의 방법과 함께 글라이세롤이나 디메칠설폭사이드 같은 냉동보존제의 사용으로 얼음결정이 생기는 것을 방지하여 구조의 유지와 생존율을 모두 향상시킬 수 있으며 반영구적으로 보존할 수 있다. 여러 조직의 초저온냉동에는 조직에 맞는 냉동속도가 있다. 대상 및 방법: 가장 적합한 냉동곡선과 이를 위한 냉동챔버온도를 찾기 위해서 우리들은 조직의 열역학적 계산을 두 가지 방법으로 하였다. 하나는 직접계산방법으로 모든 냉동 대상물의 열물리학적 특성, 잠재용융열, 면적, 농도와 체적을 알아야 계산할 수 있다. 이러한 방법은 매우 복잡하고 어떠한 경우에는 실제 값을 알 수 없다. 다른 방법은 간접계산방법으로 우선 기존의 냉동곡선으로 조직을 냉동시켜 조직의 실제 냉동곡선을 얻은 다음 시간상수로 냉동곡선을 분석한 다음 온도반응을 계산하고 적합한 x차방정식을 대입시켜 냉동 시 온도상승을 막고 이것을 거꾸로 냉동챔버온도를 산출하는 방식이다. 결과: 이 냉동 프로그램을 중배엽줄기세포, 연골세포와 골아세포에 적용시켜 검사하였다. 조직의 온도는 온도상승과정 없이 이상적인 냉동곡선을 따라 감소하였다. 그러나 세포의 양과 수용액의 양이 적어 냉동곡선간의 생존력이 통계학적으로 차이가 있지는 않았다. 만약 더욱 부피가 큰 조직을 냉동시키거나 프로그램을 순차적으로 계속한다면 이상곡선에 더욱 근접하게 되어 차이가 있을 것으로 판단된다. 결론： 이 프로그램은 이상적인 냉동곡선으로 조직을 냉동시키기 위한 냉동챔버온도를 쉽게 찾을 수 있도록 도움이 될 것이다.

• 한국식품과학회지
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• 제34권3호
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• pp.413-418
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• 2002

제빵에 이용 할 반죽을 발효하거나 발효하지 않은 상태로 다섯 가지의 다른 냉동 및 저장 환경에서 냉동하고 일주일간 저장하여 해동 한 후 제조된 빵의 품질을 비교하였다. 냉동속도가 빠르더라도 발효한 후 냉동된 반죽은 빵의 부피가 감소하였으며 이러한 문제점은 침지식 냉동 방식에서도 해결되지 않았다. $-70^{\circ}C$의 초저온 냉동은 $-20^{\circ}C$ 침지식 냉동고에 비하여 냉동 온도가 매우 낮으나, 냉동 속도도 느리고 해동 후 재 발효하여도 빵의 부피가 작아서 효과적인 냉동 방법이 되지 못하였다. 반면 냉동 속도는 느리지만 $-20^{\circ}C$ 공기 송풍식 냉동고가 $-70^{\circ}C$ 공시 송풍식 냉동고보다 냉동에 따른 장해가 적어서 반죽의 발효가 잘되었다. 동일한 온도일 때는 침지식 냉동이 더욱 효과적이었으며 침지식 가운데도 온도가 더 높은 $-10^{\circ}C$ 냉동이 가장 효과적이어서 발효하지 않고 냉동하여 재 발효 할 경우 대조구보다도 오히려 반죽의 발효가 잘되어 빵의 부피가 더 컸다. 따라서 본 연구에 이용한 방법 가운데 $-70^{\circ}C$ 공기 송풍식 냉동고에서 냉동, 저장하는 것이 가장 비효율적이며 침지식 냉동방법들이 냉동 온도가 높더라도 오히려 해동 후 발효 장해가 적어서 효율적이었다. 위의 실험 결과를 종합하였을 때, 냉동 전에 반죽을 발효하지 않고 $-10^{\circ}C$ 침지식 냉동고에서 냉동하여 저장하거나, $-20^{\circ}C$ 침지식 냉동고에서 초기에 냉동을 하고, $-20^{\circ}C$ air freezer에 저장하는 방법이 가장 효과적이었다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제29권4호
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• pp.48-54
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• 2000

자성재료에 자기장을 걸어주변 가열되고 자기장을 제거하면 냉각되는 성질이 있는데, 이를 자기열량효과(magnetocaloric effect)라고 하며, 이것을 이용해서 저온을 생성시키는 방법을 자기냉동(magnetic refrigeration)이라고 한다. 큐리 온도(Curie temperature) 부근의 강자성체에 자 기장이 가해지면 전자례도내에서 쌍을 이루지 않은 전자들의 자기모벤트들이 자기장에 평행 하게 배열되는데, 이로 인해 열역학적 무질서의 척도인 엔트로피는 낮아지고 이러한 손실을 보상하기 위해 재료의 온도가 올라가게 된다.반대로 자기장이 제거되면 자기모벤트가 본래의 무질서한 상태로 돌아오며, 엔트로피가 증가하 고 재료의 온도는 떨어지게 되는 것이다. 역사적으로 보면 1881년에 Warburg가 큐리온도 부근의 철에서 자기열량효과를 처음 발견하였으며. 1926년과 1927년에 Debye와 Giauque가 각각 단열소자볍 (adiabatic demagnetization)을 제안함으로써 실용화되기 시작하여 주로 극저온을 얻는 방법으로 이용되어 왔다. 1950년도 이전의 연구는 절대온도 영도(OK)에 도달하고 자 하는 순수과학적인 노력으로서 개방사이클(open cycle)을 이용한 단열냉각 방식을 추구하 였으나, 1950년 이후부터는 공학적인 응용을 목적으로 밀폐사이클(closed cycle)을 형성하는 자기냉동기에 관한 연구가 진행되었다. 1976년에 Brown은 희토류(rare earth) 금속인 가돌리늄(Gd)을 사용하여 유체(물 80%와 에틸 알코올 20%)를 재생시킴으로써 상온에서 작동 하는 자기냉동기를 보고한 바 있다. 그는 7 T의 큰 자장을 이용하였으며, 고온부와 저온부의 온도는 각각 $46^{\circ}C와\;-1^{\circ}C로서\;47^{\circ}C$의 온도간격을 얻었다. 자기냉동에 있어서의 또 하나의 중요한 진전은 1978년과 1982년에 Steyert와 Barclay에 의해서 능동자기재생기(active magnetic r regenerator)의 개념이 소개되고 개발된 것으로, 이는 자성재료가 냉매로서 뿐만 아니라 열전달 유체의 재생기로도 사용되는 방식이다. 이상과 같은 자기냉동기술의 발달에 이어서 1997년에 미국의 Astronautics사(Wisconsin주 Madison시 소재)와 Ames 연구소(Iowa주 Ames 시 소재)의 공동연구팀이 발표한 두 가지의 새로운 진전으로 인해 공기조화 및 냉동분야에 적용할 수 있는 자기냉동기의 실용화 가능성이 한층 높아졌다. 이들의 연구결과는 (1) 자기냉동이 실온에서도 실현 가능한 기술이며 증기압 축식 냉동에 필적할 만하다는 것을 보인 것과 (2) 이미 알려져 있던 자기냉동재료보다 자기 열량효과가 훨씬 큰 새로운 재료를 발견한 것이다. 이로써 자기냉동에 대한 관심과 기대가 한결 커지고 있다. 본 원고에서는 자기냉동의 원리가 되는 자기열량효과와 이를 이용한 자기냉동의 방법 그리고 최근에 이루어진 새로운 진전에 대해 소개하고 공기조화 및 냉동분야에의 적용 가능성을 전망해 보고자 한다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제33권7호
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• pp.26-32
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• 2004

식품을 상온에 두면 내부에서 일어나는 생물화학적 반응이나 미생물의 증식 등으로 효소적, 미생물적 변질, 변패 등의 손상을 입고 마지막에는 부패되어 불가식품의 상태에 이르게 된다. 인류는 이러한 식품의 품질저하를 방지하기 위하여 고금을 통하여 많은 저장방법을 연구하여 왔다. 그 방법의 하나로 식품을 저온에 저장하는 냉동 저장법이 있으며 이 방법은 식품저장법중 가장 우수하고 현대적인 방법이다. 냉동 저장법이 식품에 응용되기 시작하면서 각국에서는 시장 유통 단계에서 필요한 기술을 도입하여 냉동 식품에 관한 제반 시설의 건설 설비 및 보급이 증가 추세에 있다. 또, 냉동은 식품 저장을 위한 수단 외에 가공 수단으로서 신가공 식품 제조, 동결 건조(freeze drying) 및 동결 저장 기술 등에 적용되기도 한다. 여기서는 농식품분야에 있어서 냉동기술의 적용 사례와 새로운 기술들을 소개하고자 한다. (중략)

• 한국식품영양과학회지
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• 제45권2호
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• pp.230-238
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• 2016

본 연구는 공기를 이용한 송풍식과 초저온 에탄올을 이용한 침지식 냉동방법 및 저온 송풍식과 유수식 해동방법을 조합하고 저장 중 냉동-해동 반복에 따른 한우 설도의 품질에 미치는 영향을 살펴보았다. 송풍식 냉동은 냉동이 완료되는데 약 800분이 소요됐지만 침지식 냉동방법은 8분에 한우 시료를 급속하게 동결시켰다. 한편 송풍식 해동은 한우 시료가 해동이 완료되는 데 약 350분 소요되었지만, 유수식 해동은 약 70분으로 해동시간이 280분 단축되었다. 송풍식 냉동시료는 송풍식 해동과 유수식 해동에 의해 4.05와 4.54%의 드립 감량이 발생했지만 침지식 냉동시료는 송풍식 해동과 유수식 해동에 의한 드립 감량이 2.59와 2.09%로 냉동방법에 따라 유의적(P<0.05) 차이를 보였다. 냉동과 해동 처리로 한우 설도의 보수력은 64.40~66.05%로 감소하였지만 냉동과 해동 조건에 따른 차이가 거의 나타나지 않았다. 송풍식 냉동-송풍식 해동과 침지식 냉동-송풍식 해동 처리구의 TBARS 값은 각각 1.12와 1.18 mg MDA/kg으로 송풍식 냉동-유수식 해동 처리구와 침지식 냉동-유수식 해동 처리구의 0.82와 0.77 mg MDA/kg과 비교하여 높은 값을 나타냈다. 휘발성 염기질소 함량은 TBARS 결과와 유사하게 송풍식 해동 처리구가 유수식 해동 처리구보다 높은 값을 보였다. 냉동과 해동이 조합된 모든 처리구의 총 호기성 세균수는 4.45~4.67 log CFU/g으로 냉동 및 해동 방법에 따라 유의적(P<0.05) 차이는 나타나지 않았다. 송풍식 냉동된 한우육은 해동 후 근섬유 조직이 불균일하게 찢어지거나 근섬유 간의 간격이 더 넓어졌지만, 침지식 냉동된 한우육은 송풍식 해동 또는 유수식 해동 후 조직의 구조적 손상이나 변화가 훨씬 적은 것으로 나타났다. 한편 저장 중 냉동-해동의 3반복 처리로 드립 감량 증가, 보수력 감소, TBARS 값 및 휘발성 염기질소 함량 증가, 근섬유 조직 손상 등 품질 저하가 발생하였다. 앞으로 고품질 냉동 한우육의 생산 및 유통을 위한 부위별, 포장단위별 중량에 따른 냉동 및 해동 방법에 따른 이화학적 품질에 미치는 영향, 관능평가 등의 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제37권2호
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• pp.113-118
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• 2004

혈관재건술에 사용되는 냉동 보존된 동종동맥편에 대한 지금까지의 연구는 주로 냉동방법, 냉동전처치, 보존온도에 관심이 집중되어 있었으나, 최근에 해동방법이 균열발생의 중요한 인자가 된다는 연구가 있었다. 이에 저자들은, 같은 조건으로 냉동 보존된 대동맥조직을 서로 다른 두 가지 방법으로 해동시켜, 조직손상 정도를 비교함으로써 이상적인 조직의 해동방법을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 2,500 g의 토끼에서 대동맥편을 획득한 후, 일반적인 방법에 따라 냉동 보존한 뒤 37$^{\circ}C$의 온수에 급속 해동한 군(RT)과 1$^{\circ}C$/min의 속도로 완속 해동시킨 군(ST)으로 나누고, 각 군에서 apoptosis 발생을 평가하기 위해 각 군의 전체 세포 중 TUNEL (＋) 세포의 비를 비교하였고, 광학현미경하에서 해동된 조직편의 조직학적 특성을 비교 관찰하였다. 결과: 1. TUNEL test상, RT군에서 ST군에 비해 TUNEL (＋) 세포의 비가 유의하게 높았다. 2. 광학현미경하 조직소견상, RT군에서 세포부종과 혈관내피층의 박탈, 소수포 형성, 그리고 이형성세포 등의 소견이 ST군에 비해 더 많이 관찰되었다. 결론: 냉동 보존된 토끼의 대동맥조직에 대한 해동방법의 차이에서, 완속 해동방법이 조직의 형태학적 손상과 apoptosis발생을 감소시켰다. 따라서, 향후 냉동조직을 이용한 이식술에서 술 후 합병증의 발생을 감소시키고 예후를 개선하기 위해서는 기존의 급속 해동하는 방법보다 완속 해동하는 방법의 사용을 고려해야 할 것이다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제34권6호
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• pp.491-499
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• 2009

본 연구의 목적은 구강상피세포를 배양한후 각기 다른 조건의 냉동 보존법으로 6일간 보존시 각각의 세포의 활성도를 Cell counting, WST-1, Clonogenic capacity의 방법을 이용하여 비교 평가하기 위함이다. 각 실험군당 $1\times10^6$개의 세포를 다음의 방법으로 6일간 냉동 보존한다. Freezing container에 담아 $1^{\circ}C$/min의 냉동속도로 $-70^{\circ}C$까지 냉동 후 $-196^{\circ}C$에 냉동하여 보관한 일반 냉동 보존군, 세포를 바로 $-196^{\circ}C$의 액화질소에 넣어 냉동한 급속 냉동 보존군, $4^{\circ}C$에서 $-35^{\circ}C$까지 $-0.5^{\circ}C$/min속도로 서서히 냉동시킨 뒤 $-196^{\circ}C$에 냉동한 저속 냉동 보존군, 2 Mpa, 3 Mpa의 압력을 가하고 $-0.5^{\circ}C$/min속도로 $4^{\circ}C$에서 $-35^{\circ}C$까지 서서히 냉동시킨 뒤 $-196^{\circ}C$에 냉동한 2 Mpa, 3 Mpa압력 저속 냉동 보존군으로 나누었다. 6일 후 냉동되었던 세포를 급속 해빙하여 각각의 Cell counting, WST-1, Clonogenic capacity 값을 측정하여 비교하였다. 실험 결과 2 Mpa혹은 3 Mpa의 압력을 이용한 저속 냉동법이 저속 냉동법 및 급속 냉동법 보다 세포 활성도에 있어 우수한 경향을 나타내었다.

• 한국식품과학회지
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• 제20권4호
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• pp.536-540
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• 1988

Blanching시간, chemical dipping, 냉동방법 및 저장기간이 냉동양송이의 texture, 색깔 및 수율에 미치는 영향을 연구한 결과는 다음과 같다. Whole mushroom의 경우 5분간 blanching한 것은 1-2분간 blanching한 것 보다 shear press값이 현저히 높았으며, 저장기간이 연장됨에 따라 shear press값이 매우 유의성 있게 증가했다. 그러나 냉동방법은 texture에 유의성 있는 영향을 주지 않았다. Sliced mushroom의 경우 blanching시간이 길어짐에 따라 shear press 값이 증가하기는 하나 유의성은 없었으며, 저장기간이 연장됨에 따라 texture가 현저히 tough 해짐을 알 수 있었다. 그리고 시료의 texture를 관능적으로 측정한 결과는 대체적으로 shear press 결과와 유사한 경향을 보였다. Chemical dipping 방법은 blanching 시간을 짧게하여 냉동양송이의 수율을 높히면서 저장중 색깔의 변화를 방지하는데 효과적이었으며, 특히 whole mushroom의 수율은 상당히 증진시킬 수 있었다. Sliced mushroom의 경우는 blanching time을 2분이하로 단축시키면 rotary slicer로 절단작업을 할 때 조직이 부스러져 생기는 중량손실이 증가하므로 2분 또는 그 이상의 blanching time이 필요했다.

• Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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• 제32권1호
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• pp.65-70
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• 2005

본 연구는 이식 후 남은 잉여의 포배기 배아를 두 번의 냉동과 융해 과정을 반복적으로 실시한 후 이식한 결과에 관한 보고이다. 사람 포배기 배아의 동결보존에서 높은 생존율과 성공적인 임신율이 보고되고 있으나 미성숙 난자로부터 발달한 포배기 배아에 두 번의 초급속 냉동 방법을 실시한 후 이식한 보고는 되어 있지 않다. 이에 본 연구에서는 다낭성 난소 증후군 환자에게서 얻은 미성숙 난자로부터 발달한 포배기 배아를 artificial shrinkage 후 초급속 냉동함으로써 생존율을 높이는 방법을 이용하여 재냉동 이식하였을 때 임신에 성공한 증례를 보고하고자 한다. 29세의 환자로부터 채취한 55개의 미성숙 난자들(germinal vesicle stage oocytes)을 체외배양 하여 성숙한 37개의 난자들로부터 30개의 수정란을 얻을 수 있었다. 12개의 배아가 포배기 배아까지 발달하였으며 이 중 3개의 양질의 포배기 배아를 선별하여 이식하였고, 이식을 한 후에 남은 9개의 포배기 배아들은 artificial shrinkage의 과정을 마친 후에 초급속 냉동 방법을 이용하여 동결보존 하였다. 그 중, 4개의 포배기 배아들을 융해한 후 이식을 하지 않고 다시 재냉동을 하여 보관하였고 이 후 재냉동 되었던 4개의 포배기 배아들을 다시 융해 하여 이식을 한 결과 임신이 되어 건강한 남아를 분만하였다. 이로써 미성숙 난자로부터 얻은 포배기 배아가 두 번의 냉동과 융해의 과정을 통해 크게 손상을 입지 않고 생존할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 그러므로 융해이식 후 남은 잉여의 포배기 배아를 다시 냉동 보관하여 다음 주기에 이용함으로써 축적된 임신율을 증가시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제58권1호
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• pp.55-60
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• 2015

수출용 냉동딸기 제조 시 미생물학적 안전성 확보를 위한 수단으로 이산화염소수와 acetic acid 병합처리를 최적 비가열 전처리 기술로써 적용하여 -20, -70, $-196^{\circ}C$로 냉동한 후 미생물 수, 품질변화 및 관능평가를 조사하였다. 냉동방법 및 세척 처리에 따른 색도 차이는 나타나지 않았고, 비타민 C 함량은 $-70^{\circ}C$ 냉동에서 35.33 mg/100 g FW로 가장 대조구와 유사하였으며, drip loss도 $-70^{\circ}C$ 냉동이 14.39%로 가장 낮게 나타났다. 관능평가 역시 $-70^{\circ}C$ 냉동이 -20, $-196^{\circ}C$ 냉동보다 높은 점수를 받았으며, 세척처리는 비타민 C 함량, drip loss 및 관능평가에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났다. 또한, 냉동딸기에 50 ppm 이산화염소수와 1% acetic acid를 병합 처리하여 냉동 후 미생물 수 변화를 측정한 결과, 냉동 전과 같이 병합처리 된 딸기 시료에서 미생물이 검출되지 않았다. 따라서 저장성이 높은 수출용 냉동딸기 생산을 위해서는 gas nitrogen convection chamber를 이용한 $-70^{\circ}C$에서의 급속냉동 처리가 보다 효과적인 냉동방법이며, 냉동 처리만으로는 미생물 제어가 어렵기 때문에 냉동 전 비가열 전처리를 통해서 냉동딸기의 미생물학적 안전성을 확보해야 한다고 판단된다.