염화탄화수소 열분해와 생성물분포 특성을 고찰하기 위해 등온 관형 반응기를 이용해 두 가지 실험을 수행하였다. 첫 번째는 반응분위기에 따른 열분해 특성을 파악하기 위해 $H_2$ 또는 Ar 반응분위기에서 dichloromethane ($CH_2Cl_2$) 분해율과 생성물분포 특성을 고찰하였다. Ar 반응분위기($CH_2Cl_2$/Ar 반응계)에서 보다 $H_2$ 반응분위기($CH_2Cl_2/H_2$ 반응계)에서 $CH_2Cl_2$ 분해율이 더 높았다. 이는 반응성 기체인 $H_2$ 분위기에서 $CH_2Cl_2$ 분해를 촉진시키며 수소 첨가 탈염소반응을 통해 탈염소화된 탄화수소화합물을 생성시키며, 다환방향족탄화수소 (polycyclic aromatic hydrocarbon: PAH)와 soot 생성을 억제하기 때문이다. $CH_2Cl_2/H_2$ 반응계에서 주요생성물로 탈염소화합물인 $CH_3Cl,\;CH_4,\;C_2H_6,\;C_2H_4,\;HCl$ 등이 생성되었으며, 미량 생성물로 chloroethylene이 검출되었다. $CH_2Cl_2$/Ar 반응계에서는 탄소물질수지가 낮았으며 특히 반응온도 $750^{\circ}C$ 이상에서 탄소물질 수지가 더 낮게 나타났다. 주요 생성물로는 chloroethylene과 HCl이 검출되었으며, 미량 생성물로는 $CH_3Cl$과 $C_2H_2$이 검출되었다. 고온 Ar 반응분위기에서 $CH_4$ 주입에 따른 chloroform($CHCl_3$) 분해와 생성물분포 특성을 비교 고찰하였다. $CHCl_3$ 분해율을 비교해 보면 $CH_4$을 주입할 경우($CHCl_3/CH_4/Ar$ 반응계)가 $CH_4$을 주입하지 않았을 경우($CHCl_3$/Ar 반응계)보다 분해율이 낮았다. 이는 $CHCl_3$가 분해되면서 생성되는 활성도가 큰 이중라디칼(diradical)인 :$CCl_2$가 첨가물로 주입된 $CH_4$와 반응하여 소모됨으로써 $CHCl_3$ 분해율이 상대적으로 감소되기 때문이다. Ar 반응분위기에서 $CH_4$ 첨가 여부에 따라 $CHCl_3$이 분해되면서 생성되는 생성물 분포는 큰 차이를 나타내고 있었다. 앞에서 고찰된 각 반응계에서 분해율 비교와 생성물 분포특성을 고려하고 열화학이론 및 반응속도론을 기초로 주요 반응경로를 제시하였다.
본 논문에서는 nitroxide 매개 리빙라디칼 중합법을 이용한 isoprene의 중합 특성에 관하여 연구하였다. 중합 첨가제로 acetol이 첨가된 경우, 생성되는 고분자의 분자량이 전환율에 따라 직선적으로 증가하고, 제조된 고분자의 분자량 분포값이 1.5 이하의 값을 보임으로써, 성공적인 리빙라디칼 중합이 이루어졌음을 알 수 있었다. 제조된 polyisoprene은 약 22%의 3, 4구조, 약 30%의 1, 4-cis구조, 약 48%의 1, 4-trans 구조로 구성되어 있었다. 중합은 145 $^{circ}C$에서 최선의 결과를 보였으며, 이보다 낮은 온도에서는 진행되지 않았다. Nitroxide의 경우, non-cyclic nitroxide인 di-tert-butyl nitroxide (DTBN)의 경우 리빙라디칼 중합을 매개하지 못하였으나, 2, 2, 6, 6-tetramethyl-1-peperidine 1-oxyl (TEMPO)와 4-oxo-2, 2, 6, 6-tetramethyl-1-peperidine 1-oxyl (oxoTEMPO)의 경우 성공적으로 리빙라디칼 중합을 매개하였다. 그러나, 주어진 중합조건 내에서 일부 isoprene은 Diels-Alder 이량화 반응(dimerization)에 의하여 고분자가 아닌 limonene 등으로 전환되는 것으로 관찰되었다. 주어진 중합조건하에서 isoprene의 자동열개시 반응도 가능하였으나, 별도의 중합개시제를 사용할 경우 그 정도는 무시할 수 있을 정도의 양인 것으로 판단되었다.
초임계유체로써 물, 28% 암모니아 수용액, 암모니아에 대한 폐타이어의 전환율과 오일수율을 비교하였다. 같은 온도와 압력에서 초임계암모니아에 의한 전환율이 가장 높았다. 본 논문에서는 전환율이 가장 높은 초임계암모니아를 주용매로 사용하였고 오일수율을 극대화할 수 있는 공용매로서 수소공여체 물질인 테트라린을 사용하였다. 테트라린의 함량이 증가할수록 오일의 수율은 증가하였다. 초임계암모니아 단독으로 폐타이어를 추출했을 때, 오일의 수율은 $280^{\circ}C$, 22.3MPa에서 48.8%인 반면에 폐타이어에 대한 테트라린의 무게비(데트라린무게/폐타이어무게)가 5일 때 오일의 수율은 $280^{\circ}C$, 22.3MPa에서 61.2%였다. 이런 현상은 초임계상태의 열분해에서 생성된 라디칼이 수소공여체물질에 의해 안정화되어 생성물의 고분자화 또는 이차분해가 억제되는 것으로 보여진다. 테트라린에 팽윤시킨 폐타이어는 적은 데트라린 소모로도 높은 오일수율을 얻을 수 있었다.
악취물질 중 특히 황계열 물질인 Dimethyl sulfide(DMS)을 가시광선 조사아래 실내환경조건에서 광촉매 제거효율을 평가하였다. 농도에 의한 영향에서 1000, 20000$\mu$g/m$^3$에서 램프를 켜자마자 활성이 저하되는 것을 발견하였다. 이는 촉매 산화반응에 의한 부산물의 흡착 때문이다. 습도에 의한 영향평가에서 습도가 낮을 수로 제거율도 떨어졌다. 이는 유기물 산화를 일으키는 라디칼이 물분자에 의해 생성되기 때문에 낮은 습도에서 OH 의 공급원인 물분자의 결핍이 생겨 Dimethyl sulfide(DMS)제거효율을 떨어뜨렸다.
대기중 가스상 $H_2O_2$(Hydrogen Peroxide)는 액상 화학반응과 기상 라디칼반응사이에 연결고리의 역할을 할 뿐만 아니라, 대기중의 $SO_2$를 $H_2SO_4$로 산화시키는 산화제로서 구름, 안개, 이슬 및 빗물의 산화에 중요한 역할을 담당한다. 또한 가스상 $H_2O_2$는 연쇄종결자와 $HO_2$.(hydroperoxyl radical)농도의 지표로서 광화학 스모그에 있어 중요한 화학종이기도 하다. $H_2O_2$농도의 증가는 결국 대기의 산화율 및 속도를 증가시키고 대류권내의 액상중에서 $H_2SO_4$ 생성을 가속화시킨다는 것은 이미 잘 알려져 있는 사실이다. (중략)
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제30권8호
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pp.853-862
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2006
The present study is numerically investigated the flame structure of non-premixed counterflow jet flames using the laminar flamelet model Detailed flame structures with the fuel composition of 40% CO, 30% $H_2$. 30% $N_2$ and an oxidizer composition of 79% $N_2$ and 21% $O_2$ in a non-premixed counterflow flame are studied numerically. This study is aimed to investigate the effects of axial velocity gradient and combustion atmosphere pressure on flame structure. The results show that the role of axial velocity gradient on combustion processes is globally opposite to that of combustion atmosphere pressure. That is, chemical nonequilibrium effects become dominant with increasing axial velocity gradient, but are suppressed with increasing ambient pressure. Also, the flame strength is globally weakened by the increase of axial velocity gradient but is augmented by the increase of ambient pressure. However, flame extinction is described better on the basis of only chemical reaction and in this study axial velocity gradient and ambient pressure play a similar role conceptually such that the increase of axial velocity gradient and ambient pressure cause flame not to be extinguished and extend the extinction limit, respectively. Consequently it is suggested that a combustion process like flame extinction is mainly influenced by the competition between the radical formation reaction and the third-body recombination reaction.
[ $TiO_2$ ] 광촉매에 의한 분해 반응의 활성을 높이기 위한 다양한 연구가 진행되었다. 광촉매 반응은 1차 반응을 따랐으며 초기농도가 높을수록 분해효율이 감소하는 경향을 보였다. 본 연구에서는 산화제로 과산화수소가 주입되었을 경우 분해효율을 조사하였으며, 과산화수소를 주입하였을 경우가 그렇지 않은 경우보다 더 높은 분해효율을 보였다. 또한 과산화수소 주입량을 달리했을 때, 주입량이 증가할수록 효율이 높아지다가 일정량 이상에서는 오히려 효율이 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 과산화수소 최적첨가량이 존재함을 알 수 있었다. 한편 $TiO_2$에 전이금속을 첨가하여 전이금속이 $TiO_2$ 촉매의 분해효율에 미치는 영향을 알아보았다. Pt(0.5%)-$TiO_2$가 가장 높은 분해효을을 보였으며, Pt첨가함량이 더 큰 Pt(2%)-$TiO_2$는 함량이 증가했음에도 불구하고 큰 차이는 아니지만 오히려 효율이 감소하였다. 따라서 촉매표면에서 전자와 정공이 생성되었을 때, Pt가 전자를 포획함으로써 전자와 정공의 재결합율을 감소시켜 OH라디칼을 생성할 수 있는 정공이 많아져 반응효율을 증가되는 것을 알 수 있었고, 금속에 따른 최적 첨가함량이 존재함을 알 수 있다. 반면에 Pd를 첨가했을 경우는 첨가 함량에 관계없이 모두 분해효율이 오히려 감소하는 경향을 나타냈으며 이는 전이금속 고유의 성질이나, 또는 대상물질에 따라 각기 다른 경향이 존재함을 나타내며 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다.
본 연구는 생리활성이 우수하다고 알려진 향신료 중 샐러리 종자 80% 에탄올 추출물의 항산화능과 산화안정성을 관찰하였다. 샐러리 종자 80% 에탄올 추출물의 처리에 의해 DPPH 라디칼 소거능은 농도 의존적으로 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한 ABTS 양이온 라디칼 소거활성 역시 농도 의존적으로 라디칼 소거활성이 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 총 페놀 함량은 $8.2{\pm}2.3mol$ 타닌산 당량/g extract로 나타났고, FRAP 환원력은 $195.0{\pm}12.6mol$ 아스코브산 당량/g extract로 나타났다. 수중유적형 유화계에서의 헤드드스페이스 산소 함량은 대조군의 산소 잔존율 보다 샐러리 종자 80% 에탄올 추출물 처리군 산소 잔존율이 유의적으로 높았고, CDA가는 광산화가 진행됨에 따라 대조군에 비해 지방산화시 발생되는 conjugated dienes의 생성량이 유의적으로 감소하였으며, 지방질 하이드로과산화물의 양 역시 샐러리 종자 80% 에탄올 추출물 처리군이 대조군 보다 유의적으로 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 샐러리 종자의 항산화 및 수중유적형에서의 산화안정성은 샐러리 종자 80% 에탄올 추출물에 존재하는 향기성분들에 의해 유래된 것으로 사료된다. 이와 같은 결과로 샐러리 종자 에탄올 추출물은 항산화능이 우수하여 산화안정성이 중시되는 식품에 천연항산화제로서 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
옻나무의 속과 껍질부분을 분리해 $170,200,220^{\circ}C$로 온도를 달리하여 볶은 후 $100^{\circ}C$에서 열수 추출하여 얻은 추출물의 과산화지질생성 억제능, DPPH 유리라디칼 소거능 및 4종류의 인체유래의 암세포 즉 간암세포 HepG2, 위암세포 SNU-1, 유방암세포 MCF-7 및 대장암세포 WiDr에 대한 성장저지효과를 알아보았다. 저농도보다 고농도에서, 속보다 껍질부분이, $170\~200^{\circ}C$범위로 볶음처리를 한 시료의 과산화지질생성 억제능, 유리라디칼 소거능 및 암세포의 성장 저지효과가 높았다 가장 높은 과산화지질생성 억제능은 $200^{\circ}C$에서 볶은 속과 껍질추출물을 $500\mu g/mL$의 농도로 첨가 시 50.9, $56.5\%$였고, 유리라디칼 소거능은 각각 200, $170^{\circ}C$에서 볶은 속과 껍질추출물을 $500\mu g/mL$의 농도로 첨가 시 79.0, $8.4\%$였다. 또한 암세포 생존율은 $1,000\mu g/mL$의 농도로 첨가 시 가장 낮았는데 속과 껍질추출물 첨가군의 생존율은 WiDr세포가 $170^{\circ}C$에서 볶음처리 시 41.5, $36.0\%$로 가장 낮았고 ,다음은 HepG2세포로 $200^{\circ}C$에서 볶음처리 시 61.5, $44.3\%$, 이어서 MCF-7세포가 $170^{\circ}C$에서 닥음처리 시 92.0, $69.2\%$였으며, SNU-1세포는 볶음처리와 상관없이 100, $100\%$의 순으로 높아 특히 WiDr세포에 대한 성장저지효과가 현저하게 높음을 알 수 있었다. 또한 WiDr세포에 대해서는 $1,000\mu g/mL$의 농도에서 볶음처리를 하지 않은 속과 껍질추출물에서도 63.9, $6.8\%$의 낮은 생존율을 보여 옻나무는 사용한 암세포 중 대장암세포에서 강한 암세포성장 저지활성을 나타내었다.
본 연구에서 사용된 와송(Orostachys japonica A. Berger)은 암 치료를 위한 민간요법으로 오랫동안 사용되어 온 약초이다. 본 연구에서는 와송(Orostachys japonica A. Berger) 에틸아세테이트 분획물의 항산화 효능 활성에 대하여 실험한 결과를 보고한다. 와송(Orostachys japonica A. Berger) 에틸아세테이트 분획물의 항산화 효능은 0.10 mg/mL 농도에서 78.54%의 DPPH 라디칼 소거활성을 보였고, 73.48%의 ABTS+ 라디칼 소거활성을 나타내어 항산화 효과가 있는 것을 확인하였다. 또한 대체실험동물 모델인 제브라피쉬를 이용한 독성실험 결과에서는 모든 농도에서 100%의 배아 생존율을 보이고 응고 또는 부화지연을 관찰할 수 없어 독성이 없는 것으로 나타났으며, UV-B조사에 의해 유도된 ROS생성은 와송 에틸아세테이트 분획물을 처리한 모든 larvae에서 전체적으로 형광강도가 감소하였다. 특히 3 ㎍/mL 농도에서 양성대조군 대비 35.7%의 감소율을 보여 효과적으로 ROS 생성을 억제하였음을 확인하였다. 위와 같은 결과로 미루어보아, 와송 에틸아세테이트 분획물은 천연 항산화제로서 화장품 분야에서 응용 가능성이 있을 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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