• 공업화학
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• 제32권2호
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• pp.168-173
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• 2021

본 연구에서는 마이크로웨이브 에너지를 이용하여 항산화성분을 다량 함유하고 있는 레몬그라스로부터 플라보노이드 성분을 추출하였다. 또한 반응표면분석법 중 중심합성계획모델을 이용하여 추출공정을 최적화하였다. 추출공정의 독립변수로는 주정/초순수의 부피비, 마이크로웨이브 조사시간, 마이크로웨이브 조사세기를 설정하였고, 반응치는 추출수율과 플라보노이드 함량을 확인하였다. CCD-RSM 분석 결과 최적조건인 주정/초순수 부피비(56.3 vol.%), 마이크로웨이브 조사시간(6.1 min), 마이크로웨이브 조사세기(574.6 W)에서 추출수율(17.2%)와 플라보노이드 함량(44.7 ㎍ QE/mL dw)의 결과를 얻는 것으로 나타났다. 이때 종합만족도는 D = 0.8562이고, P-value는 추출수율(0.037)과 플라보노이드 함량(0.002)으로 나타났다. 이 조건에서의 실제실험 결과 오차율은 5.0% 이하로 나타나 높은 유의수준의 결과를 얻을 수 있었다.

• 공업화학
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• 제30권4호
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• pp.408-414
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• 2019

본 연구에서는 전통적인 열수추출법과 초음파 추출법을 이용하여 민들레에서 항산화성분을 추출하였다. 추출 후 추출수율과 항산화성분인 플라보노이드 함량을 최적화하기 위해 반응표면분석법 중 Box-Behnken 설계모델을 이용하여 추출하였다. 열수추출법의 경우 추출온도, 주정/초순수 부피비, 추출시간을 변수로 설정하였으며, 초음파 추출법의 경우 초음파 조사세기, 주정/초순수 부피비, 초음파 조사시간을 변수로 설정하였다. 열수추출법의 최적 추출조건은 추출온도($45.76^{\circ}C$), 주정/초순수 부피비(41.92 vol.%), 추출시간(1.75 h)이었다. 또한 초음파 추출법의 최적조건은 초음파 조사세기(512.63 W), 주정/초순수 부피비(56.97 vol.%), 추출시간(20.79 min)이었다. 이 조건에서 예상되는 반응치는 수율(22.09 wt.%), 플라보노이드 함량(28.98 mg QE/mL dw)으로 산출되었다. 또한 실제실험 결과 오차는 3% 이하로 나타나 최적화의 타당성을 입증하였다.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.182-189
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• 2021

입상 활성탄(GAC)에 의한 disperse yellow 3(DY 3) 염료의 흡착을 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH를 흡착변수로 하는 실험을 통해 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 조사하였다. pH 변화실험에서 활성탄에 대한 DY 3의 흡착은 산성영역인 pH 3에서 흡착률이 가장 높았다. 이는 양(+)으로 하전된 활성탄 표면과 DY 3의 음이온(OH^-) 사이의 정전기적 인력에 기인한 것으로 판단되었다. DY 3의 흡착평형자료로부터 Langmuir 등온흡착식에 가장 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(R_L) 값으로부터 활성탄이 DY 3을 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알았다. 또한, Temkin 식의 흡착열 관련 상수의 값이 20 J mol^-1을 넘지 않아 물리 흡착 공정임을 알 수 있었다. 동력학 실험은 농도별 실험과 온도별 실험 모두 유사 이차 속도식이 오차율 10.72% 이내였다. Weber와 Morris의 입자내 확산 모델의 플로트는 두 단계의 직선으로 나타났다. Stage 2(입자내 확산)의 기울기가 stage 1(경계층 확산)의 기울기보다 작게 나타나 입자 내 확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. 활성탄에 의한 DY 3 흡착의 자유에너지 변화는 298 ~ 318 K에서 모두 음의 값을 나타냈으며, 온도가 증가할수록 자발성이 더 높아졌다. 활성탄에 대한 DY 3의 흡착반응의 엔탈피 변화는 0.65 kJ mol^-1 로 흡열반응이었으며, 엔트로피 변화는 2.14 J mol^-1 K^-1로 양의 값(positive value)을 나타냈다.

• 한국조경학회지
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• 제37권3호
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• pp.54-60
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• 2009

본 연구의 목적은 토지피복의 입체적 분포가 도시기온의 변화에 작용하는 영향을 구명하여 열섬현상 완화에 기여할 도시조경의 전략을 모색하는 것이다. 연구대상지는 서울시 24개 AWS 지점별 직경 300m 공간이었고, 대상공간의 여름철 에너지 수지 및 기온에 영향을 미칠 수 있는 다양한 변수의 자료를 구득하였다. 또한, 춘천시에서 연구목적을 고려한 6개 지점을 선정하여 기온을 실측하고, 기온변화에 더 민감하게 반응할 30m 소공간의 지점별 토지피복을 실사하여 서울시 의 경우와 비교하였다. 서울시 AWS 지점의 여름철 기온을 추정하는 단순회귀모델을 도출한 결과, 식생체적, 녹지면적, 건물체적, 건물면적, 인구밀도, 포장로면적 등의 변수가 통계적으로 유의하게 여름철 기온변화에 기여하는 것으로 나타났다. 이들 중 기온변화의 설명력이 가장 높은 변수는 식생체적과 건물체적이었다. 기온변화에 유의한 변수들을 조합하여 유도한 다중회귀모델에서도 식생체적과 건물체적의 양 변수가 통계적으로 가장 적합한 모델을 생성하였다. 이 다중회귀모델에 따르면 식생체적의 10% 증가는 기온을 약 0.14% 감소시킨 반면, 건물체적의 10% 증가는 기온을 0.26% 증가시켰다. 소공간스케일에서 실측한 춘천시의 여름철 기온과 토지피복 간의 상관성 역시, 기온은 식생체적, 녹지면적 등의 증가에 따라 감소하는 반면 하드스케이프 면적의 증가에 비례하여 상승하는 경향이었다. 식생체적 변수를 적용하여 가장 적합한 단순회귀모델을 도출한 결과, 소공간스케일의 여름철 기온은 서울시 AWS 지점의 단순회귀모델과 유사하게 식생체적을 10% 증가시킴에 따라 0.32%($0.08^{\circ}C$)씩 감소하였다. 본 연구에 근거하면, 여름철 기온저감을 지향하는 도시조경은 식생체적을 증가시키면서 동시에 건물체적을 감소시키는 전략이 요구된다. 서울시 AWS 지점의 기온변화에 기여하는 건물체적의 영향력은 식생체적보다 약 2배 큰 것으로 분석된다. 따라서, 자연지반에서는 다층식재를 추진하여 식생체적을 확충하되, 건물의 입체적 표면에 의한 대기 가열을 제어하기 위해 벽면과 옥상의 녹화로 식물의 차양 및 증발산 효과를 증진해야 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권11호
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• pp.1186-1191
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• 2006

본 연구에서는 독성 3가 비소의 효율적인 처리를 위한 여과시스템 구성조건을 찾기 위해 모래표면에 산화망간이 코팅된 MCS(Manganese-coated sand)와 산화철이 코팅된 ICS(Iron-coated sand)를 여과재질로 사용하여 MCS 단층, ICS 단층 그리고 ICS와 MCS의 충전비를 달리한 여러 칼럼반응기내에서의 비소 산화 및 흡착실험을 실시하였다. MCS 만을 사용한 경우 다른 반응기에서 보다 빨리 비소의 파과가 시작되었지만 유출수내의 비소는 대부분 AS(V)로서 MCS가 3가 비소를 효과적으로 산화시킴을 알 수 있었다. 반면 ICS 만을 사용한 경우 3가 비소의 산화는 확인되지 않았지만 총 비소의 파과시간은 MCS 만을 사용한 것보다 5배 이상 지연되어 나타났다. 완전파과가 이루어졌을 때 1 kg의 ICS에 의해 제거된 3가 비소는 36.1 mg이었다. MCS와 ICS를 병합 사용한 칼럼반응기의 최적 구성조건 도출을 위해 ICS의 충전량은 고정시키고 세가지 다른 ICS/MCS 비 조건에서 칼럼실험을 실시하였다. ICS/MCS 충전비의 변화에도 불구하고 비소의 파과시간은 비슷하였지만 ICS/MCS 충전비가 감소할수록 비소 파과곡선이 상대적으로 완만하게 나탄났다. 그리고 ICS/MCS 충전비가 감소할수록 유출수내의 3가 비소농도는 점차 낮아졌으며 ICS와 MCS를 동일량 충전시킨 칼럼의 유출수내 3가 비소 농도는 모든 반응시간대에서 50 ppb 이하로 존재하였다. 이것은 3가 비소 산화효율은 MCS 충전량과 관계가 있음을 제시하는 것이다. 동일량의 ICS와 MCS를 충전시킨 칼럼반응기에 의한 비소제거량을 여과재질의 다위 kg당으로 환산하면 68.5 mg에 해당하였다.운전 방법 보다 오존의 투입농도를 증가시키거나 오존 접촉조의 체류시간을 증가시켜 운전하는 방식이 1,4-dioxane 제거에 대해 효과적인 운전 방법으로 조사되었다. flux 감소에 대한 NOM의 분자량 분포 영향을 살펴본 결과, 전반적으로 2,000 g/mol 이하의 분자량 범위에서 90% 이상의 분포범위를 나타내고 있어 투과 flux 감소에 대한 유기물 분자량 크기분포의 영향은 없는 것으로 나타났다. 하류에 위치한 취수 원수에 미치는 영향은 미미한 것으로 판단되었다. 수 있었다.문에, 이 연구에서 개발된 수치모델은 퇴적물에서 일어나는 미량 오염 물질의 거동을 파악하기 위해 유용하게 사용되어질 수 있을 것으로 사료된다.on between instantaneous attack angle of blade section and the resultants real time force components. Through these investigation it is found out that the conventional imagination that the 7cull motion should be effective in generating lift force must be reconsidered because the attack angle of scull blade are too great to free from stall phenomena during the sculling operation.잠119>잠113>잠120의 순이었다.지방산의 조성이 많은 차이를 보였다.{2+}$ 26 및 $Na^+$ 26 mg $L^{-1}$이었다. 양액 재배 후 버려지는

• 한국식품영양과학회지
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• 제44권4호
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• pp.592-601
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• 2015

복분자 와인의 제조를 위하여 복분자 과실 및 엑기스로부터 야생효모 Saccharomyces cerevisiae BA29를 분리 및 동정하였으며, 생화학적 특성 및 biogenic amine 생성 여부, 배양학적 특성 및 알코올 발효능과 알코올, 당, 아황산 저항성을 조사하였다. 또한 S. cerevisiae BA29의 산업적 공정 적용을 위한 균체량 증가를 위하여 통계학적 방법인 반응표면분석법을 사용하여 배양 배지 조성의 최적화를 수행하였다. 실험계획법은 중심합성계획을 사용하여 모델을 설정하였고, 산업적 공정 적용 시 비용 대비 효율성이 높은 molasses를 대체 탄소원으로 사용하여 실험을 수행하였다. 통계프로그램을 이용하여 분석한 결과 최대 균체 성장을 위한 배지 조성으로는 molasses 200 g/L, peptone 30 g/L, yeast extract 40 g/L로 예측되었으며, 이때의 최대 균체량은 20.6565 g/L로 예측되었다. 모델의 검증실험 결과 기본 배양 배지와 비교하였을 때 6.39 g/L에서 $20.9167{\pm}0.7925g/L$로 약 3.27배 증가하였다. 최종적으로 S. cerevisiae BA29를 사용하여 복분자 와인을 제조한 결과 20.33%의 알코올 생성능을 나타냈다. 이로써 복분자 과실로부터 분리한 효모 S. cerevisiae BA29를 이용한 우수한 복분자 와인 제조의 가능성을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권1호
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• pp.7-12
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• 2014

망간산화물이 코팅된 활성탄(MOAC)에 의한 Pb와 Cu 흡착의 동역학적 특성과 등온흡착 특성을 규명하기 위해 회분식 실험을 수행하였다. MOAC는 화학적 침전법(CP), 수열법(HT)과 초임계법(SC)으로 제조하였으며 제조방법별 중금속 흡착특성을 비교하였다. 실험된 흡착소재에 의한 Pb와 Cu의 흡착은 2차 반응속도 모델과 Langmuir 모델에 의해 적절하게 설명될 수 있는 것으로 나타나 흡착소재의 단분자층에서 이루어지는 균일한 흡착임을 알 수 있었다. Pb와 Cu 흡착용량은 활성탄(AC)에 망간산화물을 코팅시킴으로써 크게 증가하는 것으로 나타났으며 MOAC의 제조방법에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. CP, HT, SC의 순으로 활성탄 표면에 코팅된 망간산화물의 양과 균일성이 증가하며 그로인해 흡착용량이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 MOAC가 중금속으로 오염된 환경을 정화시키기 위해 적절하게 활용될 수 있음을 보여준다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1123-1129
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• 2015

자동차부품 세척장비는 엔진과 변속기 블록 등의 가공과정에서 잔류하는 기름때를 제거하며, 잦은 수류방향 전환과 고압수의 분사를 위해 한 쌍의 2 방향 밸브를 사용한다. 그러나 정교한 밸브제어장치 없이 2 방향 밸브를 사용하는 경우 급격한 수류방향 전환에 따른 맥동현상이 발생하여 사용에 어려움이 따른다. 대안으로 하나의 3 방향 절환밸브를 사용하는 방법은 정교한 제어장치 없이도 정확한 수류방향 절환이 원활히 이루어져 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 그러나 복잡한 유로 및 바텀플러그 형상으로 인해 유속변화가 심하게 발생하여 공동현상이 나타날 수 있다. 본 연구에서는 3 방향 절환밸브 내의 유동특성을 해석적으로 평가하였으며, 바텀플러그 하부에서 나타나는 공동현상을 공동화지표와 POC(Percent of cavitation)를 도입하여 정량화하였다. 공동현상의 저감을 위해 바텀플러그 형상을 매개변수화하고, 해석의 수렴성 개선과 해석시간을 단축시킬 수 있는 단순 유한요소모델을 이용하여 유동해석을 통한 형상최적설계를 실시하였다. 완전요인배치법을 통한 실험계획법과 인공신경망 기반 반응표면모델을 적용하여 공동현상이 발생하지 않는 POC 가 30% 미만인 바텀플러그의 형상을 제시하였다. 얻어진 최적해는 POC 27%에 대하여 바텀플러그의 허리길이와 꼬리길이가 각각 6.42mm 및 6.96mm 이다.

• 유기물자원화
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• 제29권4호
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• pp.55-65
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• 2021

본 연구는 독일 유기물분해율 표준시험법인 VDI4630 시험을 통해 메탄 생성 및 유기물의 분해율을 조사하였으며 시험을 위해 농업 분야의 11개의 폐기물 바이오매스를 공시재료로 선택하여 시험하였다. 본 연구의 목적은 초기에 빠르게 분해되는 생분해성 유기물과 이후 천천히 지속적으로 분해되는 유기물의 비율을 계산하기 위해 Double first-order kinetics 모델을 이용하여 유기물의 분포를 추정하고자 하였다. 그 결과로 본 연구에 적용된 모든 바이오매스는 초기 단계에서 빠른 분해를 보이다가 이후 분해 속도가 일정 시간 느려지기 시작하여 초기 분해 속도보다 10배 이상 느려지는 결과를 보였다. 이러한 분해율 변화 경향은 바이오매스 분해의 전형적인 형태이며 쉽게 분해되는 인자(k₁)는 채소 작물에서 0.097~0.152 day^-1 범위였고, 분해에 저항성을 가지는 인자(k₂)는 0.002~0.024 day^-1 사이에 위치하였다. 유기물 분해율이 높을수록 k₁ 상수 값이 더 크게 나타났으나 (0.152, 0.144day^-1) 오이와 파프리카 열매와 같이 표면에 왁스층이 존재하는 부산물은 k₁ 값이 오히려 줄기보다 낮았고 (0.002, 0.005day^-1), 무와 귤껍질도 k₁ 각각 0.097과 0.094 day^-1로 낮은 분해율과 k₁ 값을 보여 유기물의 분해율은 이분해성 유기물 분해 상수인 k₁ 값에 크게 영향을 미치는 것으로 분석되었다.

• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.79-93
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• 2022

본 연구에서는 Part I에서 제안한 첨단 전자산업 폐수처리시설 특화 Water Digital Twin모델인 e-ASM을 이용하여 랩-파일럿 처리장 데이터를 바탕으로 모델 보정(Calibration), 유입 성상에 따른 제거 효율, 유출수 예측 및 최적 공법 선정을 수행하였다. 첨단 전자산업 폐수처리시설의 특화 모델링을 위하여, 민감도 분석을 통해 e-ASM 모델의 정합성과 상관성이 높은 동역학적 파라미터를 선정하였고, 다중반응표면분석법 (Multiple response surface methodology, MRS)을 이용하여 동역학적 파라미터를 보정하였다. e-ASM 모델의 보정 결과, Lab-scale, Pilot-scale 단위의 실험데이터와 90% 이상의 높은 정합성을 보였다. 그리고 4가지 유기폐수 처리처리공법인 MLE, A2/O, 4-stage MLE-MBR, Bardenpho-MBR을 제안한 Water Digital Twin으로 구현하여 유입 폐수의 성상별 운전조건에 따라 제거효율을 분석하였으며, Bardenpho-MBR이 C/N ratio 변화에서도 안정적으로 COD (Chemical oxygen demand)를 90% 이상 제거하며 높은 총 질소 제거 효율을 보였다. 그리고 유입 폐수의 조건별 Bardenpho-MBR공정의 수리학적 체류시간(Hydraulic retention time, HRT)이 3일 이상일 때 1,800 mg L-1의 고농도 TMAH 폐수를 98% 이상 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 본 연구에서 개발한 e-ASM은 전자산업 제조시설별, 유입 폐수의 성상별 특화 모델링을 통해 높은 정합성을 가진 전자산업 폐수처리공정의 Water Digital Twin를 구현할 수 있고, 최적운전, Water AI, 최적가용기법 선정 등의 응용 가능성을 바탕으로 지속 가능한 첨단전자 산업을 위해 활용될 수 있을 것으로 사료된다.