달 탐사에 대한 관심이 늘어나면서 인공월면토를 포함한 달 지상 환경 모사에 대한 연구가 진행되고 있다. 인공월면토를 포함하여 진공환경을 조성할 때 발생하는 문제점 중의 하나는 토양에서 나오는 탈 가스로 인해 고진공에 도달하는 시간이 길어진다는 것이다. 이러한 탈 가스의 대부분은 수분이며, 진공챔버에 넣기 전 인공월면토의 표면에 붙어있는 수분을 제거하는 전처리 과정을 수행한다면 고진공에 도달하는 시간을 상당히 줄일 수 있다. 기존의 토양 건조 방법을 사용하여 각 방법이 인공월면토의 수분제거에 얼마나 효과적인지 확인하였다. 드라이 오븐을 이용한 방법, 마이크로웨이브 오븐을 이용한 방법, 직접가열 건조하는 방법과 진공 오븐을 이용한 방법을 이용하여 인공월면토 시료의 건조 실험을 수행하였으며, 건조 실험의 결과를 제시하였다. 실험결과 드라이 오븐에서 110℃로 건조하는 방법과 마이크로웨이브 오븐을 이용한 건조 방법은 수분제거 효과가 충분하지 않았으며, 200℃ 이상에서 진공오븐을 이용한 방법과 직접 가열하는 방법은 수분제거 효과가 좋았다.
본 연구에서는 잔류 메틸렌 클로라이드 제거를 위한 마이크로웨이브를 이용한 파클리탁셀 건조에서 유효확산계수 및 물질전달계수를 조사하였다. 모든 온도(35, 45, $55^{\circ}C$)에서 건조 초기에 많은 양의 잔류 메틸렌 클로라이드가 제거되었으며 건조 온도가 증가할수록 건조 효율은 증가하였다. 건조 온도가 증가할수록 파클리탁셀의 유효확산계수($1.299{\times}10^{-13}{\sim}2.571{\times}10^{-13}m^2/s$)와 물질전달계수($1.625{\times}10^{-11}{\sim}4.857{\times}10^{-11}m/s$)는 증가하였다. 또한 낮은 Biot 수(0.0100~0.0151)로부터 건조의 진행이 주로 파클리탁셀의 외부확산에 의해 조절됨을 알 수 있었다.
석탄가스화는 청정석탄이용기술의 한 분야로 최근 국제 유가의 급격한 변동과 더불어 매우 각광을 받고 있는 기술이다. 본 연구에서는 중국 내몽고 지역의 저급석탄을 출발물질로 가스화를 위한 광학적 특성, X선 분광특성, X선 회절특성, 광물학적 특성, 건조특성 등을 분석하였다. 분석결과 석탄의 등급은 slagging성과 fouling성이 매우 낮으며 착화온도가 $250^{\circ}C$ 정도인 brown coal인 것으로 조사되었고, 석영, 능철석, 점토광물 등이 주요 불순물로 혼재하는 것을 알 수 있었다. 또한 초기 수분이 28%로 매우 높기 때문에 이를 쉽게 건조하기 위한 방법으로 열풍건조와 마이크로웨이브 건조기술을 적용하여 비교한 결과, 마이크로웨이브를 이용한 건조가 좀 더 효과적인 것을 알 수 있었다.
마이크로웨이브는 식품의 표면을 투과하여 식품 내부를 매우 신속하게 가열할 수 있으므로 식품의 맛, 냄새, 조직감, 영양가 등에 대하여 최소한의 영향을 미치게 된다(Chandrasekaran 등, 2013; Datta 와 Hu, 1992). 본 실험은 이러한 기능이 있는 마이크로파를 이용한 국내에서 생산가능한 허브 5종의 건조에 따른 품질특성에 있어서의 변화를 알아보고자 하였다. 비조사구와 100 Watt와 600 Watt에서 각각 계속적인 가열건조 방법과 Pulse 방법을 이용한 마이크로파 건조방법을 사용하였으며, 실험결과 조직감 유지 및 갈변화 방지에 매우 효과적인 것으로 나타났다. 또한 CW에 의한 건조 보다는 PW를 활용한 방법이 조직감 유지 및 갈변화 방지, 탈수율에 효과적인 것으로 나타났다. 특히 허브의 총균수 사멸에 있어서 마이크로파는 다른 일반가열보다 짧은 시간 내에 미생물의 사멸효과가 있었으며, CW보다 PW가 미생물의 사멸속도가 빠른 것으로 나타났다. 따라서 마이크로파를 이용한 허브의 건조시 낮은 온도에서의 빠른 건조 발생으로 시간적 향상과 물리적 변화를 최대한 억제시키며 미생물의 성장을 억제하는 작용을 하여 허브 특유의 냄새를 보존시키는 작용으로 앞으로 국내산 허브의 건조저장기술에 마이크로파가 다양하게 이용될 수 있을 것이라 기대된다.
적점토 60 wt%, 석탄회 20 wt%, 석분오니 20 wt%를 혼합하여 제작한 sheet 형태의 소지에 인덴트(indent)를 주고 건조방법, 파쇄방법, 성형방법을 변화시켜 1~5 mm 골재의 파쇄율을 알아보았다. 소지를 건조할 때 실내와 실외에서의 자연건조, 건조기건조, 마이크로웨이브(microwave)건조, 급속건조로 분류하여 비교실험 하였고, 파쇄방법은 볼밀 Ⅰ 파쇄, 볼밀 Ⅱ 파쇄, 낙하파쇄, 기계식 파쇄(롤러밀사용)법으로 변화를 주었다. 성형방법은 인덴트의 간격과 깊이를 변화시키면서 동시에 소지의 두께를 변화시켜 실험하였다. 건조방법에 의한 비교실험 결과는 210초까지 건조시킨 마이크로웨이브건조가 약 42%로. 파쇄방법에서는 볼밀 Ⅱ 파쇄법이 약 65 %로 가장 높은 파쇄율을 보였고, 성형방법에서는 인덴트의 깊이가 깊어질수록(3mm의 소지에서만), 소지의 두께가 증가할수록 크기가 Ф=5 mm보다 큰 골재의 수율은 감소했고 Ф=5 mm 이하인 골재의 수율은 증가했다. 각각의 실험 후 파쇄 된 1~5mm 골재의 aspect ratio를 비교해본 결과 3mm 두께의 소지를 급속건조법에 의해 건조하고 볼밀 Ⅱ법을 이용해 파쇄 한 경우 가장 균일한 골재의 모양으로 파쇄 되었음을 알 수 있었다.
산양삼을 이용한 새로운 고부가가치의 전통 약주를 개발하기 위해 증자 멥쌀에 140%의 물을 혼합하고, 증자쌀 대비 3%의 개량누룩(Rhizopus sp.)과 1.5%의 건조 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 첨가하여 2일간 $20^{\circ}C$에서 발효시켜서 밑술을 제조하였다. 여기에 밑술 대비 200%의 쌀을 첨가한 120%의 물을 혼합하고 정제효소를 0.08% 첨가 한 다음 발효 3일후 산양삼을 첨가하여 $20^{\circ}C$에서 발효시켰다. 산양삼 첨가량에 따른 에탄올 생성량을 조사한 결과 산양삼 1.2%를 첨가했을 때 18.5%의 에탄올이 생성되었고 산양삼의 첨가량이 증가할수록 에탄올 생성량에는 큰 차이가 없었다. 증자 발효와 무증자 발효방법에 따른 알코올 함량은 각각 18.0와 18.5%로 증자 발효와 무증자 발효간에 에탄올 생성능에 차이는 없었다. 산양삼 처리 방법에 따른 전통 약주중의 사포닌 함량 변화를 조사한 결과 마이크로웨이브를 처리한 산양삼을 첨가하여 제조한 산양삼약주의 경우 791 ppm의 사포닌을 함유하고 있었지만 생 산양삼을 첨가한 시료는 460.69 ppm, 증자한 산양삼 첨가의 경우에는 753.02 ppm의 사포닌이 함유되어 있었다. 마이크로웨이브 처리 시간에 따른 산양삼 첨가 약주의 사포닌 함량을 측정할 결과 90초와 120초와는 큰 차이가 나지 않았으며 120초가 넘게 마이크로웨이브를 처리했을 경우 산양삼의 외부 조직이 탄화되어 관능적으로 향이 나빠졌으며 맛에서도 좋지 않았다. 최종적으로 산양삼 1.2%를 첨가했을 때 에탄올 생성량과 기호도가 가장 우수하였고 산양삼을 마이크로웨이브로 90초 처리하여 첨가한 전통 약주가 가장 높은 사포닌 함량을 보였다.
함수율은 목재의 효율적인 가공을 위한 기본적인 정보 중에서 가장 중요한 것의 하나이다. 그러나 기존의 열풍식 전건법으로는 수 시간에서 수일이 소요될 정도로 매우 긴 시간이 소요되므로 산업현장에서 적용하기에는 불편하다. 본 연구에서는 가정용 마이크로웨이브 오븐을 응용하여 수 분~수십 분내에 목재 시편의 함수율을 전건법에 의해 측정할 수 있는 기술을 개발하고자 하였다. 국산 3수종에 대하여 마이크로웨이브-전건실험을 수행한 결과 일반 열풍식 전건법에 비하여 전건시간을 1/7~1/10 수준으로 크게 줄일 수 있었고 일반 열풍식 전건법 과 비교하여 전건상태에서 0.1~0.2 g 정도의 편차만 나타내어 함수율 및 전건무게를 신속하고 정확하게 얻을 수 있도록 해주므로써 효율적인 목재건조를 수행하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
In this study, characteristics of microwave and convective drying are studied by using a multiphase porous media model. Temperature and moisture profiles for hot-air convective heating and microwave heating of 1-D porous media with varying time and space are numerically investigated. This result shows the microwave drying method is more effective than the convective drying method. Comparing to convective drying, microwave drying can increase temperature and evaporation rate significantly since microwave generates internal heat and increases internal pressure, which results in moisture movement toward the surface on which moisture is vaporized.
본 연구는 국내에서 사용되는 건조방법 (열풍, 마이크로웨이브, 진공 등)으로는 물리적 한계에 의해 건조소요에너지, 품질 저하 및 건조속도의 한계 등이 새로운 건조방식의 요구를 만족 시켜주지 못하므로, 비가열 건조를 위해 실험용 초음파 건조기를 개발하였다. 건조조건은 4수준으로 하였으며, No. 1은 초음파 및 열풍 없이 외기, No. 2는 초음파만, No. 3은 열풍만, No. 4는 초음파 및 열풍으로 총 4가지 조건으로 당근 및 인삼 절편을 건조기 내에서 30분간 건조를 하였으며, 전 후의 중량을 측정하여 건조정도를 판단하였다. 초음파 및 열풍으로 건조한 No. 4가 건감율이 가장 높았으며, 당근 절편의 건감율은 22.4% (w.b.)/h 및 인삼 절편은 3.8%(w.b.)/h로 나타났으며, 건조물의 변색 및 절편의 뒤틀림은 거의 열풍만으로 건조한 No. 3과 거의 비슷한 정도로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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