• 청정기술
• /
• 제30권1호
• /
• pp.37-46
• /
• 2024

전 세계적으로 플라스틱 폐기물로 인한 환경문제가 지속적으로 제기되었으며, 코로나19 이후 플라스틱 폐기물은 급증하는 추세이다. 특히 PP와 PE는 전체 플라스틱 생산량의 절반 이상을 차지하며 두 소재의 폐기물량은 심각한 수준이다. 이에 따라 국내외적으로 플라스틱 재자원화를 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있으며, 그중 열분해 기술은 한가지 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 PP와 PE의 열분해 생성 기체에 대한 화학 반응론적 거동을 예측하고자 비응축성 기체의 열분해 거동에 관한 수치해석 연구를 수행하였다. 기존의 열분해 문헌 조사를 통해 얻은 다양한 조성의 탄화수소 화학종을 기반으로 온도와 체류시간에 따라 생성물의 거동을 분석하였다. 수치해석 결과, 온도 및 체류시간이 증가함에 따라 비응축성 기체의 전환을 통해 H₂와 고분자 탄화수소의 생성이 증가하였고 동시에 CH₄와 C₆H₆ 화학종은 감소하여 반응에 참여하는 것을 알 수 있었다. 또한 생성률 분석을 통해 C₂H₄의 분해 반응이 H₂ 생성에 지배적인 반응임을 확인하였고, C₂H₄의 함량이 PP 대비 많은 PE에서 C₂H₄의 분해 반응을 통해 H₂ 생성량이 증가하는 경향을 나타냈다. 향후 수치해석 결과에서 도출된 여러 변수를 통해 플라스틱에서 H₂ 및 탄소의 전환율을 높이는 방법을 실험적으로 확인할 계획이다.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제41권3호
• /
• pp.107-115
• /
• 2014

식물지방은 주로 종자에서 생산되는데 인류에게 필수 지방산을 공급하는 식품 뿐 아니라 바이오디젤 등 산업원료로 그 이용가치가 크다. 식물지방의 수요 증가에 따른 식물지방의 생산증대가 필요하다. 식물지방을 종자 이외의 바이오매스가 큰 식물의 잎에서 생산한다면 식물지방 생산 증진이 가능할 것이다. 잎은 지방을 생산하는 기관이 아니며 주로 광합성을 통해 탄소를 고정하여 다른 기관으로 탄소를 공급하는 기능을 하고 있어 지방을 생산 축적하는 기관으로 전환하는 데는 많은 고려가 필요하다. 그럼에도 불구하고 최근 지방합성 조절인자인 WRI 유전자, 지방을 생성하는 acyltransferase인 DGAT 유전자의 발현에 의해 잎에서 지방을 합성할 수 있었다. 또한 지방의 분해를 안정화하는 올레오신 단백질의 추가 도입으로 잎에서 건조중량당 15%의 중성지방 생산을 보여 잎에서 지방생산 가능성을 보여주었다(Vanhercke et al. 2014). 앞으로 바이오매스에서 지방을 생산하는 연구가 활발할 것으로 예측되며 이 기술을 식용작물이 아닌 비식용이며 바이오매스가 큰 거대억새 등에 도입하여 농지로 적합하지 않은 열악한 토지 및 간척지 등에 재배하여 실용화한다면 미래 지속 생산 가능 친환경 바이오 원료 생산 자원으로 사용 가능하리라 사료된다.

• 청정기술
• /
• 제20권2호
• /
• pp.103-107
• /
• 2014

각종 고분자 화합물과 섬유산업에 응용되어왔던 아크릴산은 지금까지 화석원료를 이용하여 생산되어 왔다. 그러나 최근 화석원료의 가격 불안정성과 화석연료 유래 제품의 전주기에 걸친 온실가스 배출로 인해 재생 가능한 바이오매스로부터 아크릴산을 생산하는 공정에 관심이 높아지고 있다. 재생 가능한 탄소원으로부터 경제적으로 아크릴산을 생산하기 위해서는 효율적인 분리공정 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 수용액 내의 아크릴산을 추출하기 위해 3차 아민추출제인 TOA를 사용하여 반응추출을 실시하였다. 각종 변수들이 추출능에 미치는 영향을 알아보고자 희석제의 극성과 TOA의 농도, 수용상에서 아크릴산의 농도에 변화를 주며 실험을 진행하였다. 아크릴산의 추출능은 TOA의 농도와, 알콜의 극성에 비례하였으며 최대 추출능은 95% 이상인 것으로 나타났다. 추출 후 산과 아민의 복합체의 형성을 확인하기 위해 적외선분광법을 실시하였고, 적외선분광법을 바탕으로 평형모델 식을 세워 추출평형 데이터를 해석하였다. 적외선분광법을 통하여 TOA의 농도가 높아질수록 (1, 1) 복합체의 비율이 증가하는 반면 아크릴산 이합체의 비율이 감소하는 것을 확인하였으며 이를 바탕으로 수립된 평형모델은 평형데이터를 잘 모사하였다.

• 청정기술
• /
• 제27권4호
• /
• pp.291-296
• /
• 2021

물에 잔존하는 유기오염물질이 인체 및 환경에 미치는 악영향을 해결하기 위한 방법으로 오염물질을 친환경적으로 분해할 수 있는 광촉매 기술이 대두되고 있다. 대표적인 광촉매 물질로 TiO₂ 입자가 사용되고 있지만 비싼 가격으로 인해 이를 대체하고자 하는 노력이 지속적으로 수행되었다. 본 연구에서는 이러한 노력의 일환으로 미세유체공정을 사용하여 보다 가격경쟁력이 우수한 ZnO입자를 합성하였다. ZnO의 넓은 밴드갭으로 인해 촉매활성이 제한되는 단점을 해결하고자 동일 공정을 사용하여 은(Ag) 나노입자를 ZnO 표면에 증착하여 Ag-ZnO 나노복합체를 생산하였다. 다양한 분석법을 사용하여 나노복합체의 형상, 구조, 및 성분 분석을 진행한 결과 고품질의 Ag-ZnO 나노복합체가 합성됨을 확인했으며, 메틸렌블루 분해 실험을 통해서 광촉매 활성을 측정하였다. Ag-ZnO 나노복합체의 플라스몬 효과와 광반응에 의해 생성된 전자와 정공의 분리 효과에 의해 광촉매 활성 효율이 순수한 ZnO 입자와 비교하여 향상되었음을 확인하였다. Microreactor-assisted nanomaterials (MAN) 공정 기반의 나노복합체는 가격경쟁력이 우수하고 공정이 용이하다는 장점이 있기에 나노복합체 광촉매를 대량 생산하기 위한 잠재력이 우수하다고 사료된다.

• 한국포장학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2022

최근 전 세계적으로 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)의 확산됨에 따라 비대면 서비스가 성장하고 이와 동시에 플라스틱 폐기물 문제가 더욱 심화되고 있다. 동시에 탄소중립과 지속가능한 순환경제와 같은 친환경 정책이 전 세계적으로 추진되고 있고 친환경 제품에 대한 높은 수요로 인해 패키징 업계에서도 PLA, PBAT 등을 사용한 친환경 포장재 개발과 새로운 비즈니스 모델 창출을 시도하고 있다. 본 연구에서는 이러한 환경적 이슈에 우리나라 남해와 제주도 연안에서 매년 대량으로 발생하여 여러 형태의 문제를 야기하고 있는 구멍갈파래(Ulva australis)를 새로운 대체 에너지 원료로서 활용하고자 묽은 산 전처리, 효소 당화, 발효 공정을 거쳐 해조류 바이오매스 유래 Lactic acid를 생산하고자 하였다. 일반적으로 해조류는 종, 수확장소, 시기 등에 따라 탄수화물의 함량과 당의 구성이 다양하며, Cellulose, Alginate, Mannan, Xylan 등의 다당류로 구성되어 있고 리그닌 성분을 함유하고 있지 않아 곡물·목질계 자원보다 유용한 특징이 있다. 구멍갈파래를 구성하고 있는 복합 다당체는 한가지 공정만으로 높은 추출 수율을 기대하기 어려우나 본 연구에서 제시된 묽은 산 및 효소 당화의 융합 공정은 구멍갈파래가 함유하고 있는 대부분의 당 추출이 가능하기 때문에 상업화 규모의 생산 공정 구축 시 높은 Lactic acid 생산 수율을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국포장학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.95-102
• /
• 2023

실내마스크 착용 해제 및 거리 두기 완화에도 불구하고 비대면 서비스가 계속되어 이루어지고 있다. 특히 음·식료품을 비롯한 농·축·수산물의 배송 수요는 증가하고 있어 이에 부가되는 플라스틱 포장 폐기물의 양이 꾸준히 증가하는 추세이다. 이에 따라 EU에서는 포장재 플라스틱의 사용을 규제하려는 방향으로 움직임을 보였다. 이러한 국제 트렌드의 흐름에 대응하여 국내 패키징 업계에서는 PLA, PBAT와 같은 생분해성 물질을 이용한 친환경 포장재 개발 연구를 활발히 진행하고 있다. 본 연구에서는 이러한 이슈에 대응하여 국내 가로수 중 상당 비중을 차지하여 식재된 은행나무의 은행잎을 lactic acid 생산에 관한 새로운 원료로 활용하고자 하였다. 은행잎은 cellulose, mannan, xylan 등의 다당류를 함유하고 있으며 대량의 원료를 얻을 수 있다는 유용한 특징이 있다. 본 연구를 통해 전처리한 은행추출부산물의 glucan은 단일 분획 공정으로는 높은 수율을 기대하기 어렵다고 판단되어지며, 낮은 수욜 문제를 해결하기 위해서는 전처리 가수분해액, 효소당화액을 모두 활용하는 통합 공정이 필수적으로 적용되어야 한다.

• 한국버섯학회지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.274-278
• /
• 2022

큰느타리 대체 재료를 선발하고 자실체 생육특성을 확인하여 안정생산기술 농가 보급을 위한 기초자료로 활용하기 위해 본 연구를 수행하였다. 처리별 배지재료를 달리하여 제조한 배지 성분분석 결과 총탄소함량은 관행(40.86%)대비 처리구에서 42.24~48.22%로 높았고, 총질소함량도 관행(1.39%)대비 처리구에서 1.7~2.29%로 높은 것을 확인하였다. 탄소질소비율은 관행배지에서 27.9%로 가장 높았고 처리구는 19.12~27.88%로 차이를 보였다. 처리별 균사생장은 28일간 배양하였을 때 배지-1과 배지-6에서 11.5 mm와 11.3 mm로 가장 빨랐고, 관행과 배지-3, 배지-11은 10.1~10.3 mm로 유사하였으며, 균사밀도는 처리간 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 병당 수량은 관행배지(152.2 g/병)보다 배지-8(205.95 g/병), 배지-7(178.51 g/병), 배지-11(170.63 g/병)에서 많았다. 자실체 품질은 모든 처리에서 관행과 대등하였다. 위의 결과를 종합하여 배지재료 가격 등 경제적 효과를 분석하고 잔류농약, 유해미생물 등 안전성 연구를 수행하여 안전생산 및 안정생산 기술이 농가에 보급될 수 있도록 추후 면밀한 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.

• 디자인학연구
• /
• 제19권2호
• /
• pp.283-292
• /
• 2006

플라스틱은 19C중반 부족한 자연 재료를 대체하기 위한 물질로 개발되었고, 특히 새롭게 등장한 전기산업 분야에 효율적인 재료로 제공되면서 그 사용성이 확대되었다. 이와 같이 발생 확대된 플라스틱은 제품 디자인 활동과 깊은 연관성을 맺으면서 오늘날 디자인의 주요 재료로 자리하고 있다. 그러나, 플라스틱의 재료적 특성은 디자인 작업과 매우 긴밀하게 연결됨에도 불구하고 재료와 디자인에 대한 면밀한 연구는 거의 볼 수 없다. 본 연구는 플라스틱 재료의 개발이 제품 디자인 활동에 미친 영향에 대해서 고찰함으로써 재료가 미치는 중요성을 밝히기 위함이다. 이를 위해 플라스틱 재료가 개발되어 제품 디자인과 긴밀하게 연결되었던 1920-30년대의 유선형 스타일을 중심으로 고찰하였다. 본 연구를 통해 플라스틱은 제품 디자인 활동과 크게 3가지의 측면에서 깊은 연관성을 맺어 왔음을 알 수 있다. 첫째, 플라스틱의 무형의 재료 특성은 성형 기술과의 긴밀한 관계 속에서 형태화가 가능하며 이러한 특성은 디자인 형태접근에 중요하게 작용하였다. 둘째, 플라스틱은 생산 방식과 재료 특성에서 대량 생산 시스템에 효율적 재료였으며 이러한 특성은 생산비용을 낮추는 경제적인 디자인 방식의 확대를 가져왔다. 셋째, 플라스틱은 다양한 색채와 질감, 광택, 패턴을 만들어 내어 천연 재료의 감각으로부터 인위적인 감각까지 무한히 넓은 변화의 가능성을 가졌으며 따라서 디자인의 다양성의 폭을 넓혔다.

• 청정기술
• /
• 제24권4호
• /
• pp.269-274
• /
• 2018

본 연구에서는 물티슈 제조공정에 대한 전과정평가를 수행하였다. 물티슈 제조공정은 약액을 조제하여 부직포 원단에 투여하고 포장하는 단계로 이루어진다. 특정 업체의 실제 공정을 대상으로 투입 산출물 데이터를 수집하였고, 환경부와 해외 LCI DB를 활용하여 상 하위 흐름을 연결하여 이 공정에 대한 잠재적인 환경영향을 산출하였다. 특성화 결과, 오존층파괴 3.46.E-06 kg $CFC_{11}$, 산성화 5.11.E-01 kg $SO_2$, 자원고갈 $3.52.E+00\;1yr^{-1}$, 지구온난화 1.04.E+02 kg $CO_2$, 부영양화 2.31.E-02 kg ${PO_4}^{3-}$, 광화학산화물생성 2.22.E-02 kg $C_2H_4$, 인간독성 1.55.E+00 kg 1,4 DCB, 생태독성 5.82.E-04 kg 1,4 DCB로 나타났다. 일반적으로 제조공정의 환경영향을 줄이기 위해 공정을 개선하거나 환경영향이 적은 원자재와 포장재로 변경하는 등의 방법이 있다. LCA 결과, 공정에 사용되는 에너지가 주요이슈로 도출되었기 때문에 에너지 효율을 개선한 공정시스템 설계나 환경영향이 낮은 에너지원으로 변경하는 등의 방안이 필요하다. LCA의 특성상 이 연구결과는 사용된 LCI DB 종류에 따라 달라질 수 있고 모든 물티슈 제조공정을 대표할 수 없다.

• 한국광물학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.107-114
• /
• 2009

본 연구는 고령토, 유황, 소다회, 규석 그리고 송진을 원료로 군청안료 제조기술 개발을 위하여 환원소성 방법 및 조건, 산화 조건 규명을 위하여 2 kg/회 규모의 회분식 실험을 수행하였다. 환원 소성 및 산화 공정에서 분말 형태로 소성할 경우 열전도율이 낮아 규모가 커짐에 따라 반응물 내 외부 온도차가 커져 소성 시간이 길어지고 반응 생성물이 불균일한 결과를 보였다. 군청의 색상은 원료 중의 성상, 소성 조건에 대단히 민감하며 동일한 원료에 대해서도 재현성이 낮았다. 환원 소성 시 승온율은 군청 생성에 매우 중요한 인자이며 분말 소성 시 소성 규모에 따라 값이 달라진다. 본 연구에서 사용한 3 ${\ell}$, 용량일 경우 승온율 $0.6^{\circ}C/min$, 반응온도 $850^{\circ}C$ 그리고 반응시간은 4시간 이상이 필요하였다. 녹색군청의 산화 공정에서 필요한 공기 양은 녹색군청 kg당 $500{\sim}550\;{\ell}$ 이고 적정한 반응온도는 $500{\sim}550^{\circ}C$에서 청색($-b^{\ast}$) 값이 가장 높았다.