• 한국결정성장학회지
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• 제32권2호
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• pp.77-82
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• 2022

고효율의 수전해 촉매는 낮은 전압에서 빠른 속도로 산화반응이 가능하기에 반응 활성이 높은 촉매설계 및 제조 공정이 필요하다. 현재 귀금속 촉매가 산소 발생 반응 성능에 있어서 우수한 특성을 보여주고 있지만 높은 가격과 낮은 반응성에 의한 효율 한계성으로 인해 상용화에 큰 어려움을 겪고 있다. 최근 귀금속 촉매를 대체하기 위해 저비용/고효율 수전해 촉매 개발연구가 활발하게 진행되고 있는데, 본 연구에서는 가격적인 측면에서 부담이 적고 산소활성 반응이 뛰어난 니켈 금속과 전기전도성이 뛰어난 multi walled carbon nanotube(MWCNT)를 이용하고 pulsed laser ablation in Liquid(PLAL) 공정을 적용하여 MWCNT 구조내에 Ni 을 성공적으로 dopping하여 Ni-MWCNT 촉매를 제작하고자 하였다. High resolution-transmission electron microscopy(HR-TEM) 분석 및 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) 분석을 통하여 개발된 수전해 촉매의 구조 및 화학적 조성을 확인하였으며, 촉매 산소발생반응 평가는 선형 주사 전위법(Linear sweep voltammetry; LSV) 과전압 특성, 타펠 기울기(Tafel slope), 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical impedance spectroscopy; EIS), 순환 전압 전류법(Cyclic voltammetry; CV) 및 Chronoamperometry(CA) 측정법으로 진행하였다.

• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.648-652
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• 2010

고정층 상압 흐름 반응기에서 메탄의 부분산화반응를 수행하여 메탄으로부터 수소제조 위한 촉매의 활성도를 평가하였고, BET, XPS, XRD를 사용하여 촉매의 특성을 분석하였다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매의 BET 표면적, Horvath-Kawaze의 기공부피와 기공폭, t-플롯 미세기공 면적과 부피는 각각 $284m^2/g$, $0.233cm^3/g$, 3.9 nm, $30m^2/g$ $0.015cm^3/g$과 $396m^2/g$, $0.324cm^3/g$, 3.7 nm, $119m^2/g$, $0.055cm^3/g$이었다. 촉매는 히스테리시스가 잘 발달된 IV형 임을 $N_2$-흡착등온선으로부터 확인할 수 있었다. XPS분석으로부터 SPK에 Ti와 Zr이 부분 치환된 Ti-SPK과 Zr-SPK의 Si 2p과 O 1s 피크는 SPK의 Si 2p와 O 1s 피크 보다 낮은 결합에너지 쪽으로 화학 이동함을 알 수 있었고, 촉매표면의 Pd의 산화상태는 $Pd^0$와 $Pd^{+2}$이었다. XRD의 결정 피크는 반응 전에 무정형인 촉매가 반응 후에는 결정상으로 변함을 보여주었다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매의 메탄의 전화율과 수소의 선택도는 973 K, $CH_4/O_2$ = 2, GHSV = $8.4{\times}10^4mL/g_{cat}{\cdot}h$. 반응조건에서 각각 77, 84%와 78, 72%이었고, 반응 시작 후 3일까지도 촉매의 활성이 거의 일정하게 유지되었다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매는 메탄의 부분산화반응에서 활성도와 열 안정성 및 물리화학적 성질이 우수하였다.

• 미생물학회지
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• 제43권4호
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• pp.325-330
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• 2007

대장균의 필수적인 리보핵산 내부분해효소인 RNase E는세포내에서 여러 RNA의 분해와 가공과정에서 중요한 역할을 하며, 이 단백질의 효소활성부위를 포함하는 N-말단부위의 498 아미노산(N-Rne)만의 발현으로도 세포의 생장을 가능하게 한다. 이러한 RNase E의 특성을 활용하여 다양한 표현형을 가지는 N-Rne 돌연변이체들을 분리, 동정할 수 있는 효율적인 유전학적 시스템을 개발하였다. 이 시스템을 이용하여 얻어진 효소활성부위 돌연변이체들을 표현형으로 분류하여 분석한 결과, S1 도메인의 6번째 아미노산의 치환(I6T)을 가진 변이체는 야생형 N-Rne의 기능을 대체하지 못하였고, Small 도메인의 488번째 아미노산의 치환(R488C)을 가진 변이체는 야생형 N-Rne의 발현양보다 현저히 작게 발현시켜도 세포의 생장을 정상적으로 가능하게 하였다. 또한 DNase I 도메 인의 305번째 아미노산의 치환(N305D)을 가진 변이체는 야생형 N-Rne의 발현양보다 과발현시켰을 때만 세포의 생장을 가능하게 하였다. 각각의 아미노산 치환을 포함하는 N-Rne를 한정적으로 과발현시켰을 때의 ColEl-타입 플라스미드의 복제 수에 대한 영향을 측정한 결과, 돌연변이체 N-Rne의 세포생장에 대한 영향은 이 변이체들의 세포 내 효소활성 정도에 기인하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 실험결과는 이 연구에서 개발한 유전학적 시스템을 이용하여 다양한 표현형을 가진 RNase E 변이체를 선별할 수 있으며, 이 변이체들의 특성을 분석함으로써 RNase E가 RNA의 안정성을 조절하는데 있어서 각각의 세부 도메인의 역할을 규명할 수 있으리라는 것을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제19권9호
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• pp.1226-1231
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• 2009

페닐케톤뇨증은 상염색체 열성으로 유전되며, phenylalanine-4-hydroxylase (PAH, EC 1.14.16.1)의 돌연변이에 의해 효소 불활성화를 초래하는 질환이다. 최근 유전자 재조합된 phenylalanine ammonia-lyse (PAL)에 의한 효소 대체요법이 보고된 바 있다. 이 효소를 경구용 약제로 개발하기 위하여 효소활성을 나타내기 위한 최적 조건들을 알아야 하며, 위장관내 소화효소에 의해 분해되지 않는 구조적 안정성을 유지하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 PAL의 생화학적 특성을 규명하고, 이를 바탕으로 위장관내 소화효소로부터 저항할 수 있는 변이형들을 만들고자 하였으며, 이러한 구조적 변화를 통하여 효소의 특이 활성도가 유지될 수 있는지를 보고자 하였다. PAL의 특이 활성도를 측정하였고, 효소 활성을 나타내기 위한 최적 pH, 온도 변화에 따른 효소 활성도, 단백분해효소에 의한 활성도 변화를 측정하였다. PAL의 Vmax는 페닐알라닌과 티로신에 대하여 각각 1.77, $0.47{\mu}mol$/ mg x protein로 나타났으며, Km은 페닐알라닌에 대하여 $4.77{\times}10^{-4}\;M$,티로신에 대하여 $4.37{\times}10^{-4}\;M$로 나타났다. 또한 pH 8.5에서 가장 높은 활성을 나타내었는데, 이는 소장의 평균 pH와 유사하다. PAL의 효소 활성은 $-80^{\circ}C$에서 5개월 동안 유지되었으며, $4^{\circ}C$에서 1주일 동안 93.4%의 활성을 유지하였다. PAL은 키모트립신에 의해 쉽게 분해되었으며, 이보다 약한 정도로 트립신, elastase, carboxypeptidase A, B에 의해 분해 되었다. 췌장 소화효소에 대한 저항성을 증가시키기 위하여 트립신, 키모트립신 절단부위 아미노산을 변이시켜 유전자 변이형을 만들었고, 효소 활성도를 측정하였다. 6개의 유전자 변이형은 모두 저하된 효소 활성도를 나타내었는데, Y110H는 0.084, Y110A와 Y110L은 0, R123A는 0.11, R123H는 0.074, R123Q는 0.033으로 나타났다. 이러한 결과는 트립신 및 키모트립신 절단부위 아미노산이 PAL의 효소 활성에 필수적인 역할을 하고 있음을 나타낸다. PAL 변이형은 단백분해작용으로부터 보호할 수 있는 전처치 방법이지만, 페닐알라닌을 효과적으로 저하시키기 위해서 효소활성을 유지할 수 있는 다음 단계의 처치가 필요하다.

• 공업화학
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• 제29권4호
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• pp.461-467
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• 2018

본 연구에서는 $(n-BuCp)_2ZrCl_2$를 $SiO_2/MgCl_2$ 이원 지지체에 담지시켰다. 촉매를 담지하기 전, $SiO_2/MgCl_2$ 이원 지지체를 3종의 알킬알루미늄 화합물, 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄 또는 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드로 표면처리 하였다. 합성된 표면 처리된 $SiO_2/MgCl_2$에 담지된 메탈로센 촉매로 에틸렌 및 1-헥센의 공중합을 하였다. 촉매 특성 및 성능을 BET, XPS 분석, ICP-AES 분석 및 FE-SEM을 통해 비교 분석하였다. 생성된 공중합체를 DSC 분석, GPC 분석, 13C-NMR 분석 및 FE-SEM을 통해 비교 분석하였다. 합성된 $SiO_2/MgCl_2$ 담지된 메탈로센 촉매의 분석은 이들 촉매의 Zr 함량이 $SiO_2$에 담지된 촉매에 비해 상대적으로 낮다는 것을 보여 주었다. 이것은 재결정된 $MgCl_2$ 및 알킬알루미늄의 존재로 인한 $SiO_2$의 표면적 감소에 기인할 수 있다. 또한, $SiO_2/MgCl_2$ 담지된 메탈로센 촉매는 $SiO_2$에 담지된 메탈로센 촉매보다 활성이 높았으며 이 중 EASC-표면 처리 이원 지지체에 담지된 메탈로센촉매가 1.9 kg PE/($mmol-Zr^*hr$)의 가장 높은 활성을 보였다. 이것은 EASC가 강한 루이스 산으로 작용하기 때문이다. 또한, 사용된 알킬알루미늄의 리간드가 클수록 생성된 중합체의 입자 표면이 더 거칠었다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.9-16
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• 2021

Active Matrix Organic Light-Emitting Diode (AMOLED) 봉지 공정은 수분과 산소에 매우 취약하기 때문에, 수분과 산소의 함량이 최소화된 고순도의 질소를 사용하여야 한다. 본 연구의 목적은 AMOLED 봉지 공정에 사용하는 질소에서 산소를 제거하기 위한 용도로 사용되는 구리계 촉매를 최적화하는 것이다. CuO, Al2O3, 또는 ZnO의 조성으로 이루어진 2성분계 및 3성분계 촉매를 공침법을 통해서 제조하였다. 제조된 촉매들을 BET, XRD, TPR, XRF의 분석장비를 활용하여 촉매의 특성을 분석하였다. 촉매의 산소 제거 성능을 확인하기 위해 고정층 반응기에서 촉매 산소 제거 반응 실험을 수행하고 산소 분석기를 통해 산소 함량을 측정하였다. 또한 사용된 촉매의 반복 재생을 통해 촉매의 재사용 성능을 검증하였다. CuO와 Al2O3 비율이 6 : 4, 7 : 3 및 8:2로 제조된 2 성분계 촉매의 특성과 산소 제거 능력을 비교하였다. CuO와 Al2O3의 비율이 8:2인 촉매의 환원성이 가장 높았는데, 이는 CuO의 분산도가 가장 높기 때문이다. 결과적으로, 2성분계 촉매 중에서 CuO와 Al2O3의 비율이 8 : 2 인 촉매의 산소 제거 능력이 가장 우수한 것으로 나타났다. CuO : Al2O3 의 비율이 8:2인 촉매에 ZnO를 2 wt% 넣어준 촉매가 3성분계 촉매 중에는 가장 우수한 산소제거 능력을 보였으며, 이는 뛰어난 환원성에 기인한다고 할 수 있다. 또한 이 촉매는 재생 실험을 통해서도 산소 제거능력이 유지된다는 것을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.269-277
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• 2022

생물학적 효소 반응 산업의 발전으로 인해 바이오매스 자원으로부터 젖산을 대량 생산하는 것이 가능해짐에 따라 젖산의 추가적인 탈수 반응을 통해 고흡수성 수지 SAP, 디스플레이의 점접착제 등의 원료가 되는 아크릴산을 생산하는 친환경 공정이 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 젖산 탈수 반응에서 높은 활성을 가지나, 비활성화가 빠른 단점을 가지는 NaY 제올라이트 촉매의 산점 및 염기점을 조절하여, 높은 아크릴산 선택도를 장시간 유지 가능한 촉매를 개발하고자 하였다. 첫번째로 NaY 모촉매에 부분적으로 칼슘을 치환하여 산/염기도를 변화시키고자 하였으며, 이온 교환법과 초기습식 함침법을 모두 적용하여 그 효과를 탐색하였다. 그 결과 직접적으로 Ca를 함침하는 것이 선택도 및 안정성 측면에서 우수한 것을 확인하였으며, 16시간 반응 동안 40% 수율의 AA를 안정적으로 생산하였다. 산/염기 특성 분석 결과, 함침된 Ca는 주로 CaO 형태로 촉매 외피에 존재하면서, 젖산 탈수 반응을 위한 추가적인 염기점으로 작용하는 것으로 나타났다. 추가적으로 NaY 모촉매의 산세기를 약화시키면서 기공 내외적으로 Ca을 고르게 분산시키기 위해, KOH 처리를 통한 탈규소화 후, Ca를 함침하였다. 그러나 기존 Ca-NaY 촉매 대비 아크릴산 선택도가 증진되는 효과는 관찰하지 못하였다. 최종적으로 KOH 처리 촉매에서 Ca 담지양을 1 wt%에서 5 wt%로 증가시켜 염기점 양을 증진시켜 보았다. 그 결과, 기존 1 wt% Ca가 함침된 촉매에 비해 아크릴산 선택도를 65%까지 증진시킬 수 있었으며, 24시간 반응 동안 촉매 안정성 또한 꾸준하게 유지되어, 젖산 탈수 반응에서 염기점 조절이 선택도 및 안정성 향상에 중요한 변수임을 제시하였다.