• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.109-115
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• 2023

목질계 바이오매스 가수분해액에 존재하는 알코올 발효 저해물질인 페놀화합물 중 물리화학적 유사성이 높은 페놀케톤 3종에 대한 추출 및 흡착 특성을 조사하였다. 반응추출을 이용하여 페놀케톤 3종으로 부터 acetosyringone을 선택적으로 분리하는 데 가장 적합한 염기성 추출제가 trioctylphosphine oxide라는 것이 밝혀졌다. 또한, 고분자 중성수지 흡착제인 XAD16을 이용한 흡착 또는 hexane을 이용한 물리추출이 4'-hydroxyacetophenone (HAP)과 acetovanillone (AVO)의 분리에 적합한 분리 방법임을 알 수 있었다. 동등한 질량백분율로 존재하는 페놀케톤 3종을 분리 및 농축하기 위하여 위에서 언급한 추출 및 흡착을 포함한 5단계 분별화 공정이 처음으로 제안되었다. 분별화 공정의 단계 4와 5로서 hexane에 의한 물리추출 및 NaOH 용액에 의한 역추출이 각각 사용되었을 때, 페놀케톤 3종의 순도를 거의 70% 이상 얻는 것이 가능하였다.

• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.153-160
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• 2023

본 논문에서는 미이용 바이오매스로부터 바이오차를 생산하고 메틸렌블루 흡착 특성을 평가하였다. 바이오매스는 주로 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 구성되어 있으며 회분의 함량은 벌채부산물에서 가장 높았다. 탄화 온도가 증가할수록 탄화 수율은 감소하였으며, 수소와 산소 함량도 감소하였다. 반면, 탄소 함량은 증가하였다. 탄화 온도가 증가할수록 바이오차의 비표면적과 미세기공은 증가하였다. 바이오차 비표면적은 탄화 온도 600 ℃에서 가장 높았다(216.15~301.80 m² /g). 600 ℃에서 탄화한 바이오차를 이용하여 메틸렌블루 흡착 실험을 수행한 결과, 참나무, 벌채부산물, 사과 전정가지의 흡착 거동은 Freundlich model, 복숭아 전정가지는 Langmuir model에 적합하였다. 흡착 동역학에서 참나무와 복숭아 전정가지는 pseudo-first-order model, 벌채부산물과 사과 전정가지는 pseudo-second-order model에 적합하였다.

• 공업화학
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• 제35권1호
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• pp.37-41
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• 2024

열대성 과일로 널리 재배되고 있는 코코넛(coconut)의 독특한 껍질(shell)은 과육 섭취 후 얻어지는 부산물로 활용 가치가 클 것으로 기대된다. 이 코코넛 껍질을 전도성 고분자와 혼합하여 복합소재를 간단한 방식으로 제조하고 섭씨 600도 정도의 상대적 저온에서 탄화하여 수득되는 소재의 전기화학적 특성 및 활용 가능성을 고찰하였다. 먼저, 외형적 요소를 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 관찰하였다. 탄소의 미세구조를 라만(Raman) 분광 분석을 통하여 추론하였다. 전기전도 가능성을 간단한 옴의 관계(Ohmic relation)를 통하여 확인하였다. 나아가, 탄화된 재료가 리튬 이차 전지의 음극(anode) 소재로 활용될 수 있는지 여부를 반쪽 전지(half-cell) 충방전(charge/discharge) 테스트를 통해 살펴보았으며, 최대 충전 용량은 약 750 mAh로 높게 나타났으나, 충전이 진행됨에 따라 빠른 감소를 보였다. 본 연구는 향후 목질계 폐기물의 활용에 대한 중요한 정보를 제공할 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.577-584
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• 2018

본 연구는 목질계 섬유판 제조에 있어 목섬유에 대한 도계부산물인 닭털의 부분적 대체화 가능성을 검토하기 위하여 수행하였다. 닭털은 주로 케라틴계 단백질로 구성되어 있으며, 외형적으로 목섬유와 큰 차이는 없었다. 닭털의 전처리 방법에 따른 포름알데히드 흡착능을 비교한 결과, 닭털을 고온/고압에서 처리하고 분쇄한 우모분에서 가장 높았다. 한편 일반 가위로 절단한 닭털과 이를 가정용 믹서로 고해시킨 닭털의 폼알데히드 흡착량을 dinitrophenylhydrazine법으로 측정한 결과 차이는 없었다. 닭털, 고해 닭털, 우모분을 각각 목섬유의 전건무게를 기준으로 5 wt%로 혼합하여 제조한 중밀도섬유판(MDF)의 물성과 폼알데히드방출량은 닭털의 전처리 조건에 영향을 받지 않았다. 그러나 이 측정치를 목섬유만으로 제조한 MDF와 비교하였을 때, 두께팽윤율과 폼알데히드방출량은 크게 개선되었다. 따라서 현재 생산 현장에서 적용되고 있는 요소수지를 이용한 MDF 제조에 있어 목섬유와 함께 일정한 양의 닭털, 고해 닭털 또는 우모분을 첨가할 경우 치수안전성과 폼알데히드방출량이 개선된 MDF의 제조가 가능할 것으로 예상된다. 그러나 MDF제조에 있어 닭털의 사용은 현재 상황에서 목섬유와 비교하여 원료 확보의 어려움과 높은 단가로 경제성이 낮은 것으로 조사되었다. 경제성 향상을 위하여 중소형 도계장에서 발생하는 닭털을 이용하거나, 동물성 사료의 금지에 대한 대비책 및 인플루엔자 감염 조류에 대한 환경적 처리 방안으로 닭털의 섬유판 원료에 대한 부분적 대체화 기술은 향후 사용 가능성이 충분할 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제21권4호
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• pp.261-268
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• 2002

Monochlorophenol인 2-, 3- 및 4-chlorophenol에 대해서 D. concentrica, T. versicolor, P. ostreatus 3균주를 이용하여 저항성, 분해능, 분해산물 등을 비교 분석하였다. T. versicolor는 monochlorophenol의 종류 및 농도의 증가에 따라 전혀 영향을 받지 않고 균사 생장이 이뤄지며, D. concentrica는 3-, 4-chlorophenol에서 100 mg/L 이상으로 농도가 증가하면 균사 생장이 느려져 제한을 받고 있는 것으로 나타났다. P. ostreatus는 두 균주와 달리 대조구 자체의 생장이 14일 정도로 상당히 느렸으나 2-, 3-chlorophenol을 첨가했을 때 오히려 1$\sim$2일 정도씩 생장이 촉진되는 결과를 나타냈다. 2-Chloro- phenol 이나 3-chlorophenol에서는 P. ostreatus가 제일 우수한 분해능을 보였으며 4-chlorophenol의 경우는 T. versicolor가 2균주에 비하여 월등하게 우수하게 나타나 균주에 따른 mono- chlorophenol의 분해능에 있어서 차이가 있고, 염소의 치환 위치에 따라 ortho나 meta 보다는 para 위치에 염소가 치환된 4-chlorophenol이 D. concentrica나 P. ostreatus의 경우 분해가 느린 것으로 나타났다. 그러나 T. versicolor는 2-, 3- 및 4-chlorophenol의 저항성 시험에서 균사 생장이 제한을 받지 않고 우수한 생장력을 갖고 있는 것처럼 분해능 시험에 있어서도 우수하였다. 균주별로 pH와 균사량은 P. ostreatus > T. versicolor > D. concentrica 순으로 높았으며, 균주내에서 배양일수별로 pH의 변이는 유동적이었고 균사량은 조금씩 증가하였으나 뚜렷한 차이는 없었다. 즉, 2-, 3- 또는 4-chlorophenol의 목질분해균을 이용한 분해에 있어서 pH 및 균사량은 monochlorophenol의 분해능과는 상관관계가 낮은 것으로 나타났다. T. versicolor와 P. ostreatus의 경우는 높은 laccase의 유도 효과를 나타내면서 monochlorophenol의 분해에 영향을 주는 것으로 생각된다. Monochlorophenol의 분해산물로는 1,3,5-trihydroxyl benzene, 1-ethyl-1-hydroxyl poltane, 2-pro-penoicacid, methylmalonic acid, 2-methyl-4-keto-pentan-2-ol 등과 지방산의 일종인 tetradecanoic acid, hexadecane, hept-adecanoic acid, octadecanoic acid 등이 확인되었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제45권1호
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• pp.126-138
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• 2017

본 연구는 주원료로 도계부산물인 닭털의 NaOH 가수분해물, 경화제로 닭털의 $H_2SO_4$ 가수분해물 및 폼알데히드계가교제를 반응시켜 접착제를 제조하고, 이에 대한 물성 및 내수성 실험을 통하여 닭털의 목질계 판상재용 접착제의 원료화 가능성을 확인하기 위하여 수행하였다. 닭털은 주로 케라틴계 단백질로 구성되어 있었으며, 중금속의 함유량이 매우 낮거나 검출되지 않았다. 알칼리에 대한 닭털의 가수분해율은 수용액 내의 NaOH 농도가 증가함에 따라 계속 증가하였으나, 과도한 가수분해에 따른 단백질 고유의 접착능 손실을 최소화하고 적정한 가수분해 조건을 찾기 위하여 닭털의 가수분해제 내의 NaOH 농도를 5%, 7.5%, 10%로 결정하였다. 접착제의 조성을 보면, 고형분 함량을 기준으로 70%의 닭털 NaOH 가수분해물 또는/그리고 경화제로 닭털의 $H_2SO_4$ 가수분해물 및 30%의 가교제로 조제하였는데, 이 접착제의 고형분 함량은 가수분해 조건 및 가교제의 종류에 따라 28.3 - 44.8% 범위에 존재하였다. 이 접착제의 점도는 상온에서 전반적으로 높았으나, $50^{\circ}C$에서 측정한 결과 분사형 접착제로서 적용이 가능한 것으로 조사되었다. 접착제의 내수성을 비교하기 위하여 측정된 열수 불용해율은 5% 농도의 NaOH 수용액에서 반응시킨 닭털의 알칼리 가수분해물(CF-AK-5%)에 경화제로 5% 농도의 $H_2SO_4$ 수용액에서 반응시킨 닭털의 산가수분해물(CF-AC-5%)을 고형분함량 기준 10% 이상 첨가하여 제조하고 경화시킨 접착제에서 높았다. 또한 접착제 제조시 고형분 함량을 기준으로 30%가 첨가된 가교제별 열수 불용해율은 phenol-formaldehyde (PF), melamine-urea-formaldehyde (MUF), formalin 순으로 조사되었다. 닭털 접착제의 열수 불용해율을 섬유판 제조에 사용되고 있는 석유화학계 합성수지와 비교한 결과, CF-AC-5%에 가교제로 PF를 그리고 경화제로 CF-AC-5%를 첨가하여 조제한 접착제는 기존 멜라민-요소수지의 열수불용해율과 통계학적으로 차이가 없었으며, 가교제로 PF를 사용한 모든 접착제와 고형분 함량을 기준으로 55%의 CF-AK-5%, 15%의 CF-AC-5% 그리고 가교제로 30%의 MUF와 함께 제조한 접착제는 기존 요소수지를 대체할 수 있는 것으로 조사되었다. 이 결과를 토대로 적정한 조건에서 가수분해한 닭털은 목질계 판상재용 접착제의 원료로 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제13권3호
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• pp.49-53
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• 1985

The effects of pre-treatments, the hot water extraction of wood meal and the addition of chemical ($CaCl_2$) to wood-cement water system on the properties of wood-cement composite such as modulus of rupture (MOR), modulus of elasticity (MOE), water sorption ratio and swelling ratio of resulting boards were studied in this experiment. The wood meals through 0.83mm(20 mesh) and retained on 0.42mm(35 mesh) screen were prepared from Pinus densiflora S. at Z. and Larix leptolepsis G. For hot water extraction, 500 grams of wood meal for each species were heated to boiling with 1,500ml of distilled water in 2-liter beaker for 6 hours. Every 2 hours, the wood meals were washed with boiling distil1ed water and reheated to boiling again. After 6 hours boiling, the boiled wood particles were collected by pouring this particles on 200 mesh screen. The collected particles then washed twice with hot distilled water and dried for 24 hours in an oven at $109{\pm}20^{\circ}C$. A mixture of 663.4 grams of cement with 331.7 grams of wood meal based on oven-dry weight were dry-mixed in a plastic vessel. The mixture was kneaded with 497.6ml of distilled water in the ratio of 1.5ml of water to a gram of wood meal. To add calcium chloride to the mixture as an accelerator, $CaCl_2$ 4% solution by weight per volume, was added to pine-or larch-cement board in the ratio of 3% to cement weight. To set wood-cement board, this mixture was clamped at 30cm ${\times}$ 30cm, in thickness of 1.5cm for 3 days at room temperature, declamped and then placed at open condition for 17 days. The target density was 1.0. The four specimens sized to 5cm in width and 28cm in length were used for MOR and MOE test for each treatment. After MOR test, the tested specimens were cut to the size of 5cm ${\times}$ 5cm for water sorption and swelling test. The twenty specimens used to measure the water sorption ratio (soaking 24 hours) and ten of these were used for swelling ratio measurement The results obtained were as follows: 1) Larch was not suitable for wood-cement boards because larch-cement board developed no strength, but pine showed 97.9kg/$cm^2$ by hot water extraction. 2) To increase MOR, hot water extraction was more effective than the addition of $CaCl_2$ in pine and larch because the $CaCl_2$ addition was seemed to speed up the ratio of cement hydration without reacting with the wood substances. 3) The water sorption ratio was lowered by the addition of $CaCl_2$ to wood-cement system because the chemical additive accelerated the rate of cement hydration. 4) In pine-cement board, the swelling ratio from 0.37 to 0.42 percent was observed in length and the swelling ratio from 0.88 to 2.0 percent in thickness. As a rule, the swelling ratio of wood-cement board was very low and the swelling ratio in thickness was higher than in length.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권3호
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• pp.450-458
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• 2012

최근 정부는 국가 온실가스를 효율적으로 감축시켜 국제적인 기후변화에 대응하기 위하여 여러 부문에서 기술개발을 진행 중에 있다. 이를 달성하기 위하여 정부는 화석연료를 대체하고 이산화탄소를 감축시키는 수단으로 바이오연료를 저탄소와 탄소중립자원으로 검토하고 있는 실정이다. 일반적으로, 목질계로부터 생산된 2세대 바이오연료는 수송부문에서 기존 화석연료를 대체하고 온실가스를 감축하는데 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로 정부는 목질계 기반 바이오매스 액화연료(biomass-to-liquid fuel)에 대해 파일럿 수준으로 기술개발 중에 있다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스액화연료 생산을 위한 동일공정으로 합성된 F-T(Fischer-Tropsch) 디젤의 연료적 특성을 연구하였다. 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있는 장점으로 인해 자동차용 경유엔진에 사용될 수 있다. 그 이유는 합성 F-T 디젤이 자동차용 경유와 비슷한 물리적 특성을 가지기 때문이다. 본 연구에 사용된 F-T 디젤은 Fischer-Tropsch (F-T) 공정을 이용하여 저온($240^{\circ}C$)에서 철 촉매를 가지고 합성되었다. 합성 F-T 디젤은 n-파라핀과 iso-파라핀을 함유하고, 등유와 경유 성분을 가진 $C_{12}{\sim}C_{23+}$ 분포로 이루어졌다. 합성 F-T 디젤은 합성 F-T 연료부터 증류를 통해 분리된 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 비해 세탄가가 높으며, 방향족화합물은 매우 낮고, 황함량는 초저황(sulfur free) 수준으로 평가되었다. 또한 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유와 비교하여 황과 방향족 화합물의 함량이 낮기 때문에 윤활성이 열악함을 보였다.

• KSBB Journal
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• 제24권5호
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• pp.439-445
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• 2009

목질계 바이오매스 전처리시 발생하는 저해물질로써 퓨란류, 유기산류, 페놀류를 포함한 발효에 있어, S. cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009가 에탄올 생산에 미치는 영향을 중심으로 연구를 수행하였다. 본 연구에 사용된 두 균주 모두 24시간 내에 100 g/L의 glucose를 모두 소비하였으며, 40 g/L 이상의 에탄올을 생산하였다. 저해물질로 퓨란 (5-HMF, furfural)류가 1-2 g/L 존재시, S. cerevisiae K35는 furfural에 비해 5-HMF에 의한 저해영향을 높았으며, P. stipitis KCCM 12009는 그와 반대의 경향을 보였다. Acetate가 5 g/L 이상 존재하는 경우, S. cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009 두 균주 모두에 균체량 및 에탄올 생산에 대한 저해정도가 가장 높았다. 또한, 페놀류 (syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid)가 각각 1-2 g/L 존재시, S. cerevisiae K35는 비교적 적은 세포성장 저해영향과 소량 증가하는 에탄올 생산량을 보인 반면, P. stipitis KCCM 12009는 전반적으로 S. cerevisiae K35의 세포성장과 에탄올 생산에 있어 유사한 경향을 보였으나, syringaldehyde와 vanillic acid가 2 g/L 존재시에는 24시간에 균생장이 급격히 감소함과 동시에 에탄올 생산량도 감소함을 보였고, 48시간 배양 후 저해물질의 영향에서 벗어나 정상적인 세포성장과 에탄올을 생산하는 경향을 보였다. S. cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009에 동일한 농도의 저해물질이 존재시 저해영향의 차이를 보이는 것은 균주 자체의 특성 차이로 인한 저해물질에 대한 민감도를 나타내는 것으로 보인다. 본 연구를 통해 두 균주를 이용한 바이오에탄올 생산시 발생되는 저해물질의 농도별 선택적 특이성을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 목질계 바이오매스 전처리시 발생되는 저해물질의 적정농도를 확인할 수 있었다.

• 한국산림과학회지
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• 제26권1호
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• pp.57-65
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• 1975

섬유판공업(纖維板工業)의 목질자원(木質資源)의 부족(不足)을 타개(打開)하고저 단벌기임업(短伐期林業)에서 생산(生産)되는 목질섬유(木質纖維)는 미성숙재(未成熟材)가 점(占)하는 비율(比率)이 차차 많아져 유령목(幼齡木)을 원료(原料)로 한 섬유판(纖維板)의 원료적부(原料適否) 및 그 제조조건(製造條件)에 관한 연구가 요청(要請)되었다. 따라서 본(本) 연구(硏究)는 우선 버즘나무 유령목(幼齡木)을 이용(利用)한 경질섬유판(硬質纖維板)(S-1-S)의 제조조건(製造條件) 및 그 재질(材質)에 대한 보오드의 성상(性狀) 및 수획기(收獲期)의 판정(判定) 나아가서는 그 재질(材質)을 개선(改善)하기 위한 자료(資料)를 삼고저 검토(檢討)한 것이다. 그 시험결과(試驗結果)는 다음과 같이 요약(要約)될 수 있다. 1. 펄프수율(收率)은 해섬조건(解纖條件)에 있어 예열시간(豫熱時間)에 유의차(有意差)가 인정(認定)되고 수령간(樹齡間)에 펄프수율(收率)은 2<4<6<8년순(年順)이다. 2. 비중(比重)은 열압조건(熱壓條件)에 있어 온도간(溫度間)에, 그리고 해섬(解纖)의 예열시간(豫熱時間) 간(間)에 유의성(有意性)이 인정(認定)되고 접착제(接着劑)와 방수제(防水劑)들 간(間)에는 유의성(有意性)이 없다. 그리고 모든 처리하(處理下)에서 비중규정(比重規定) 0.8 이상(以上)을 유지하고 있다. 3. 함수율(含水率)은 모든 처리하(處理下)에서 함수율규정(含水率規定) 13 %이하(以下)를 나타내고 예열시간(豫熱時間) 접착제(接着劑) 및 열압온도간(熱壓溫度間)에 유의성(有意性)이 인정(認定)되고 수령간(樹齡間)에 함수율(含水率)은 2<4<6<8년순(年順)으로 나타났다. 4. 흡수율(吸水率)과 후팽창율(厚膨脹率)은 해섬조건(解纖條件)의 처리간(處理間), 부원료(副原料)(접착제(接着劑) 및 방수제(防水劑))조건(條件)의 처리간(處理間), 열압조건(熱壓條件)의 처리간(處理間)에 고도(高度)의 유의성(有意性)이 인정(認定)되었고 수령간(樹齡間)에는 8<6<4<2년순(年順)으로 나타났다. 5. 곡강도(曲强度)는 모든 처리하(處理下)에서 곡강도규정(曲强度規定) $200kg/cm^2$를 유지 하였고 해섬조건(解纖條件)<원료조건(原料條件)<열압조건순(熱壓條件順)으로 나타났으며 특(特)히 곡강도(曲强度)에는 열압조건(熱壓條件)이 크게 작용(作用)하였다. 6. 유령(幼齡) 버즘나무재(材)를 이용(利用)하여 비중규정(比重規定) 0.8 이상(以上), 곡강도규정(曲强度規定) $200kg/cm^2$이상(以上)의 경질섬유판(硬質纖維板) 제조(製造)가 가능(可能)하다고 여겨진다.