• 한국식생활문화학회지
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• 제25권5호
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• pp.615-624
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• 2010

This study was conducted to investigate the use of sugar alcohols as alternative sweeteners for replacing sucrose in sponge cake. The sponge cakes were prepared with only sucrose or a 50% replacement of sucrose with various sugar alcohols (erythritol, sorbitol, and xylitol). The specific gravity of cake batter containing only sucrose was significantly higher and the viscosity was significantly lower than those containing sugar alcohol (p<0.001). Among sugar alcohols, xylitol was the most similar to sucrose. The thermal characteristics, as assessed by differential scanning calorimetry, showed that sucrose delayed gelatinization of cake batter more than sugar alcohol, as the onset temperature and the peak temperature of cake batter containing only sucrose were higher than those containing sugar alcohol. The moisture content of cake containing sorbitol was the highest and that containing only sucrose was the lowest among cakes. The specific volume of cakes containing only sucrose and xylitol were higher and the baking loss rate of those were lower than other sugar alcohols. The volume and symmetry index of cake containing only sucrose were the highest among cakes (p<0.001), and xylitol was similar to sucrose for the above indices. The redness (a) and yellowness (b) values of crust containing only sucrose were significantly higher than those containing sugar alcohols (p<0.001). The a and b values of crumb containing erythritol were the lowest among cakes, showing a pale yellowish color. The microstructure, as assessed by scanning electron microscopy, showed that the cake containing only sucrose had more uniformly and finely distributed pores and a smoother cross section than that containing sugar alcohols. Cake containing xylitol was similar to cake containing only sucrose. Hardness, chewiness, and gumminess of cake containing only sucrose were higher than those containing sugar alcohols, whereas the adhesiveness of cakes containing sugar alcohols were higher than those containing only sucrose (p<0.01). Among sugar alcohols, xylitol was the most similar to sucrose in textural properties. In a sensory quality test, the tenderness and moistness of cakes containing sorbitol and erythritol were higher than those containing only sucrose and xylitol. The overall acceptance of cakes containing xylitol and only sucrose were higher than those containing sorbitol and erythritol (p<0.001). Thus, xylitol is more appropriate as a 50% replacement for sucrose than erythritol and sorbitol when preparing sponge cake.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.77-84
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• 2023

태양광 패널의 설치가 가속화됨에 따라 사용수명이 종료된 태양광 패널도 증가하고 있다. 그러나 사용수명이 종료된 태양광 패널은 잠재적으로 위험한 물질을 포함하고 쉽게 재활용되지 않으므로 문제를 야기하고 있다. 사용수명이 종료된 태양광 패널의 효과적인 수거, 폐기 및 재활용 방법과 같은 대처 방안이 요구된다. 따라서 사용수명이 종료된 태양광 패널 재활용 기술 개발에 많은 연구가 진행되고 있다. 건설 분야에서 적용할 수 있는 태양광 패널의 재활용 기술 중 하나로, 사용수명이 종료된 태양광 패널에서 분리한 강화유리를 건설재료로 적용하는 것이 있다. 따라서 본 연구에서는 사용수명이 종료된 태양광 패널의 분리 기술을 정리하고 추출된 강화유리를 잔골재로 사용하여 모르타르의 역학적 성능을 평가하였다. 그 결과, 강화유리를 모르타르의 잔골재로 사용할 경우, 사용수명이 종료된 태양광 패널의 분리 기술과 관계없이 압축강도, 휨강도 및 1~3 ㎛, 200~300 ㎛ 범위의 거시공극이 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히, 화학 처리된 강화유리를 사용한 모르타르는 화학반응으로 인해 소산된 K₂O와 CuO로 인해 주목할 만한 역학적 성능의 저하가 발생하는 것으로 나타났다. 한편, 플라이애시를 결합재로 사용할 경우, 모르타르의 역학적 성능 저하를 완화할 수 있는 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제29권4호
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• pp.237-243
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• 2023

에어로젤은 지금까지 알려진 가장 단열성이 우수한 소재이지만 유연성이 없고 강도가 매우 낮아 부직포나 섬유에 에어로젤을 담지한 블랭킷이 현실적으로 가장 활용이 가능한 형태이다. 그러나 에어로젤 블랭킷도 분말 발생을 피할 수 없고 유연성이 부족하고 변형 가능성이 있는 문제가 있으므로 아직은 범용으로 사용되지는 못하고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 진공 처리, 표면 처리, 복합 소재화 기술을 적용하였고 일부 시제품도 제작하였다. 에어로젤 블랭킷을 알루미늄 시트로 감싼 다음 네 끝을 봉하고 진공을 뽑으면 단열성이 블랭킷 자체보다도 우수한 소재가 될 수 있다. 에어로젤 블랭킷을 수지로 도포하여 표면 처리하면 에어로젤 성형체를 만들 수 있다. 에어로젤 블랭킷에 여러 겹으로 수지나 섬유로 라미네이팅하여 복합체로 만들면 유연성을 지닌 단열소재로 활용할 수 있다. 특히 기공이 조절된 테플론 멤브레인을 활용한 복합체는 투습 및 방수 기능까지 보유하여 의복에 사용할 수 있다. 수지와 섬유의 에어로젤 블랭킷 복합체를 활용하여 방한화용 깔창과 야외용 깔개 시제품도 제작하였다. 에어로젤을 활용하여 제작한 깔창 및 야외 깔개의 열전도는 20 mW m^-1 K^-1 이하로 단열성이 뛰어났으며, 유연성과 내구성도 우수하였다.

• 청정기술
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• 제29권4호
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• pp.272-278
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• 2023

흡착을 이용한 오염물질 정화 방법에 많은 관심이 집중되고 있으며, 최근에는 바이오차를 이용하여 유기 및 무기오염물질 제거에도 이용할 수 있다는 연구가 진행되고 있다. 특히 폐자원 바이오매스로 폐목재는 바이오매스 재활용 방안이 필요한 상황으로 폐목재를 이용하여 생성된 바이오차를 흡착용량을 증가하기 위한 방법이 필요하다. 저온고압을 이용하여 에너지 소비가 낮고 수분 제거 전처리가 필요없는 열수가압탄화(Hydrothermal Carbonization, HTC)를 이용하여 탄화하여 바이오차를 생성하고, KOH, NaOH, ZnCl₂ 약품을 이용한 화학적 활성화법으로 생성된 바이오차를 약품별 활성화에 따른 요오드 흡착능, 비표면적, 세공크기, 세공부피, 세공분포 및 SEM을 분석하여 흡착특성을 파악하였다. HTC 300℃, 4 hr에서 생성된 바이오차를 KOH, NaOH, ZnCl₂ 약품별로 활성화로 생성된 바이오차 중 요오드흡착능이 높은 바이오차를 선정하여 비표면적, 세공부피, 세공크기 및 세공분포를 분석한 결과, 비표면적은 774~1.387 m²/g으로 활성탄과 같은 높은 비표면적을 나타냈으며, 평균세공크기 21~24 Å 범위의 미세공이 형성되었음을 확인하였다. 또한 SEM 관찰한 결과 활성화에 따라 표면이 일정한 형태의 균일한 세공이 발달되고 세공의 수가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.9-15
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• 2023

이 연구에서는 적층시험체 제작 방식에 따른 시멘트계 복합재료의 적층성능과 강도특성을 분석하였다. 레이어 높이에 따른 적층성능평가결과, 직선부과 곡선부에서 레이어 높이가 10 mm일 때 가장 높은 치수 안정성을 나타내었다. 몰드 타설 시험체와 Printing-Z 시험체의 재령 28일 압축강도는 동일한 압축강도 성능을 나타내었다. 반면, Printing-X 시험체의 재령 28일 압축강도는 71.72 MPa로 가장 낮았으며, 몰 드 제작 시험체와 Printing-Z시험체 대비 평균 8%가 낮은 압축강도를 나타내었다. 적층시험체의 쪼갬인장강도는 몰드 제작 시험체와 유사한 성능을 나타낼 수 있으나, 하중 가력방향에 대한 레이어의 방향과 시험체 내 레이어의 개수에 따라 10% 이상의 강도성능 저하현상이 나타날 수 있다. X-ray CT 분석을 통한 적층시험체의 계면 분석결과, 레이어의 계면을 따라 일정한 크기의 공극이 분포함을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권6호
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• pp.288-293
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• 2023

STS316L 합금의 Laser powder bed fusion 공정 최적화를 위하여 Laser power, Scan speed 및 Hatching distance의 공정조건을 제어하면서 투입 레이저 에너지 밀도와 조형체의 상대밀도와의 상관관계를 연구했고, 최적조건으로 제작된 조형체의 적층 방향에 따른 인장특성 변화를 분석했다. STS316L 분말을 에너지밀도가 55.6 J/mm³, 83.3 J/mm³ 및 111.1 J/mm³인 조건에서 적층 성형한 결과, 투입 레이저 에너지밀도가 83.3 J/mm³이며, Power 및 Scan speed 각각 225 W, 1000 mm/s인 조건에서 가장 안정적으로 고밀도 STS316L 샘플을 제작할 수 있었다. 최적공정조건을 이용해 적층 방향과 인장방향이 각각 0°, 45°, 90°인 인장시험편을 제작하여 인장특성을 비교한 결과 적층 방향과 인장방향이 수직인 시험편의 항복강도, 인장강도 및 연신율이 가장 우수한 것이 확인되었다. 적층 방향과 수직 방향으로의 이방성을 가지는 기공 및 Lack of fusion 결함이 응력집중을 야기하여 인장특성을 열화 시키기 때문인 것으로 추정된다.

• 한국표면공학회지
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• 제56권6호
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• pp.412-419
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• 2023

Anion exchange membrane electrolysis is considered a promising next-generation hydrogen production technology that can produce low-cost, clean hydrogen. However, anion exchange membrane electrolysis technology is in its early stages of development and requires intensive research on electrodes, which are a key component of the catalyst-system interface. In this study, we optimized the pressure conditions of the hot-pressing process to manufacture cobalt oxide electrodes for the development of a high uniformity and high adhesion electrode production process for the oxygen evolution reaction. As the pressure increased, the reduction of pores within the electrode and increased densification of catalytic particles led to the formation of a uniform electrode surface. The cobalt oxide electrode optimized for pressure conditions exhibited improved catalytic activity and durability. The optimized electrode was used as the anode in an AEMWE single cell, exhibiting a current density of 1.53 A cm^-2 at a cell voltage of 1.85 V. In a durability test conducted for 100 h at a constant current density of 500 mA cm^-2, it demonstrated excellent durability with a low degradation rate of 15.9 mV kh^-1, maintaining 99% of its initial performance.

• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.38-49
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• 2024

본 연구에서는 분리막 생물반응기(membrane bioreactor, MBR)에서 발생되는 생물막오염 완화에 탁월한 효과를 가진 분리막을 개발할 목적으로, 친수성 산소 기능기가 많은 탄소나노구체(carbon nanosphere, CNS)를 합성한 뒤, 이를 첨가제로 활용하여 친수성과 다공성 기공 구조를 갖는 고성능 한외여과막을 제조하였다. CNS는 막 표면에 초승달 모양의 기공을 형성하였고, CNS 함량을 4.6 wt%까지 증가시킴에 따라 최대기공 크기보다 큰 결함을 야기하지 않으면서 평균 표면 기공 크기를 약 40% 증가시키는 것으로 나타났다. 또한, CNS 복합막의 다공성 기공 구조는 CNS의 등방성 형태와 상대적으로 낮은 입자 수밀도 덕분에 CNS 첨가에 따른 고분자 용액의 점도 급등이 방지됐기 때문이라고 판단된다. 그러나 너무 다공성이 커지게 되면 기계적 물성이 저하되므로, 기공구조와 기계적 성질을 포함한 종합적인 고려를 했을 때 CNS2.3이 가장 우수하다고 관측되었다. CNS2.3은 CNS0에 비해 수투과도가 2배 이상 높을 뿐만 아니라, MBR 공정에서 분리막 세정이 요구될 때까지의 운전 시간도 5배 이상 연장시킨 것으로 확인되었다.

• 공업화학
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• 제35권2호
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• pp.140-147
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• 2024

바이오매스 활용을 높이기 위하여, 열처리 공정을 통해 강아지풀 기반 리튬 이온 이차 전지용 탄소음극재(SV-C)를 제조한 뒤 전기화학적 성능을 고찰하였다. 강아지풀의 열처리 온도가 750 ℃로 낮을 때 낮은 결정성과 높은 비표면적(126 m²/g)과 함께, 표면에 많이 존재하는 산소의 (-) 전하가 리튬을 끌어당김으로 인하여 비정전용량(1003.3 mAh/g, at 0.1 C)이 높지만, 용량 유지율은 61.0% (at 500 cycles and 1 C)로 낮아지는 것으로 여겨진다. 또한, 열처리온도가 1150 ℃로 증가하면 탄소층이 축합되어 배열이 우수해짐에 따라 구조 결함이 감소하여 기공이 크게 줄어 비표면적(32 m²/g)이 감소한 것으로 확인되었다. 또한, 음극재 표면결함이 감소하여 결정성이 높아지게 되면, 용량 유지율은 89.7% (at 500 cycles and 1 C)로 높지만, 결함 정도가 작아 활성점이 줄어들어 비정전용량이 471.7 mAh/g로 매우 낮은 것으로 여겨진다. 본 연구 범위에서, 열처리 온도에 따라 제조된 강아지풀 기반 탄소음극재의 경우, 비표면적에 비해 표면 산소 함량과 결정성 등이 음극재의 전기화학적 특성에 더 높은 신뢰도를 갖는 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.162-169
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• 2024

본 논문에서는 습식 방사 공정을 통한 PAN(polyacrylonitrile)계 전구체 섬유의 형태학적 제어 및 2종의 흑연화 촉진제(Ca, Ni)가 도입된 PAN계 탄소섬유의 흑연화 거동을 조사하였다. 흑연화 촉진제는 습식방사된 PAN 계 전구체 섬유의 열수 연신시 형성된 기공으로 도입되었으며, 결정구조 및 라만 분석을 통해 흑연화 촉진효과를 검토하였다. 1500℃의 상대적으로 낮은 온도에서는 흑연화에 큰 영향을 주지 않은 반면에, 2400℃의 고온에 서는 흑연화 촉진제 미처리 섬유와 비교하여 I_D/I_G 비율이 최대 2배까지 감소하는(GF-AS 0.54: GF-Ni100 0.28) 경향을 나타냈다. 흑연화도(degree of graphitization)는 Ca 흑연화 촉진제와 비교하여 Ni 흑연화 촉진제가 더 큰 영향을 끼침을 I_D/I_G 비율을 비교하여(GF-Ca100 0.42: GF-Ni100 0.28) 확인할 수 있었다. 또한, 2D band의 존재로부터 흑연평면구조가 다층으로 구성되어 있음을 알 수 있었다. 흑연결정의 결정면간거리(d₀₀₂)에 대한 흑연화 촉진제 효과는 미비하였으나, 특히 Ca 흑연화 촉진제 처리된 흑연섬유(GF-Ca100)의 경우 최대 ~5 nm 결정 크기가 증가함이 확인되었다.