Background: The root of Angelica gigas Nakai is used as a traditional herbal medicine in Korea for the treatment of many diseases. However, the poor water solubility of the active components in A. gigas Nakai is a major obstacle to its bioavailability. Methods and Results: This work aimed at enhancing the solubility of the active compounds of A. gigas Nakai by a chemical (using a surfactant) and physical (hot melt extrusion, HME) crosslinking method. Fourier transform infrared spectroscopy revealed multiple peaks in the case of the extrudate solids, attributable to new functional groups including carboxylic acid, alkynes, and benzene derivatives. Differential scanning calorimetry analysis showed that the extrudate soilid had a lower glass transition temperature ($T_g$) and enthalpy (${\Delta}H$) ($T_g:43^{\circ}C$, ${\Delta}H$ : < 6 J/g) as compared to the non-extrudate ($T_g:68.5^{\circ}C$, ${\Delta}H:123.2$) formulations. X-ray powder diffraction analysis revealed the amorphization of crystalline materials in the extrudate solid. In addition, enhanced solubility (53%), nanonization (403 nm), and a higher amount of extracted phenolic compounds were achieved in the extrudate solid than in the non-extrudate (solubility : 36%, nanonization : 1,499 nm) formulation. Among the different extrudates, acetic acid and span 80 mediated formulations showed superior extractions efficiency. Conclusions: HME successfully enhanced the production of amorphous nano dispersions of phenolic compound including decursin from extrudate solid formulations.
입상 활성탄을 사용하여 수용액으로부터 Rhodamine-B 염료의 흡착에 대해 조사하였다. 회분식 실험은 흡착제의 양, pH 초기농도와 접촉시간과 온도를 흡착변수로 사용하여 수행하였다. 흡착평형자료는 Langmuir 등온식에 잘 맞았다. 평가된 Langmuir 분리계수($R_L$ = 0.0164~0.0314)로부터 이 흡착공정이 적절한 처리방법이 될 수 있음을 알았다. 흡착속도실험결과는 유사 1차 반응속도식에 잘 맞는 것으로 나타났다. 음수값의 Gibbs 자유에너지(-4.51~-13.44 kJ/mol)와 양수값의 엔탈피(128.97 kJ/mol)는 흡착이 자발적이고 흡열공정으로 진행된다는 것을 나타냈다. 등량흡착열은 흡착된 염료분자들의 측면상호작용에 따라 표면부하량이 증가할수록 커졌다.
수치해석적으로 열교환기의 열성능 평가를 하기 위하여는 온도, 압력, 비체적, 엔탈피, 엔트로피 등의 열역학적 성질들의 수치값을 필요로 한다. 그러나 열역학적 성질들 사이의 관계를 나타내는 증기표나 선도를 수치 해석에 직접적으로 이용할 수는 없기 때문에 모델링하여야 한다. 본 연구에서는 2차 스플라인 보간법과 비교함으로써, 물의 과열증기 모델링에 신경회로망의 적용 가능성을 검토하였다. 신경회로망은 온도와 압력 2개의 노드로 구성된 입력층, 각각 15개와 25개의 노드로 구성된 2개의 은닉층, 비체적, 엔탈피, 엔트로피 등 3개의 노드로 구성된 출력층으로 이루어 진다. 스플라인 보간법에는 2차 다항식을 사용하였다. 소구간으로 구성된 스플라인 보간법과 비교하여 신경회로망은 훨씬 더 많은 데이터에 대하여 작은 백분율 오차를 보여 주었으며, 이 결과로부터 신경회로망이 과열증기의 열역학적 성질들을 모델링하는데 아주 강력한 방법이 될 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 미래 에너지로서 가스 하이드레이트를 이해하기 위해, 가스 하이드레이트의 구조, 물리/화학적 특성, 생성 기원과 세계 분포, 매장량과 생산기법, 하이드레이트의 지구환경적 영향에 대해 논의하였다. 하이드레이트의 구조에 대한 명확한 이해는 자연계에 매장된 하이드레이트의 특성 분석, 분포와 매장량 산출에 필수적일 것으로 판단된다. 안정적인 에너지 회수를 위해 고려해야 할 하이드레이트의 물리/화학적 특성으로는 하이드레이트의 상평형, 해리 엔탈피, 열전도도, 비열, 열확산도, 유체투과율 등이 있다. 하이드레이트의 물리/화학적 특성을 고려하여 개발된 생산기법으로는 감압법, 열자극법, 억제제 주입법, 맞교환기법이 있으며, 감압법이 현재까지 해상 및 육상 하이드레이트에 대해 모두 시험생산에 적용된 유일한 기법이다. 또한, 하이드레이트의 해리에 따른 온실가스 배출에 의한 지구환경적 영향의 가능성에 대해서도 고찰하였다.
1M $NaCIO_4$용액에서 다중몰리브덴산염 음이온 평형에 대한 온도의 영향을 20~50$^{\circ}$C온도 범위 내에서 고찰해 보았다. 이 온도 범위에서 생성된 다중몰리브덴산염 음이온은 평형 온도에 관계없이 헵타몰리브덴산염($Mo_7O_{24}^{-6}$) 이온과 헵타몰리브덴산염의 양성자화된 꼴($H_LMo_7O_{24}^{(6-L)-}$) 이었다. 실렌의 방법을 사용하여 계산한 헵타몰리브덴산염 형성에 대한 평형상수는 지적한 평형 온도에서 각각 다음과 같다. $8H^{+}+7MoO_4^{2-}=Mo_7O_{24}^{6-}+4H_2O$, $k_{7.8}=2.77{\times}10^{53}:20^{\circ}C= 9.29{\times}10^{51}:40^{\circ}C$,$k_{7.8}= 4.22{\times}10^{52}:30^{\circ}C = 9.29{\times}10^{51}:50^{\circ}C$ 위 반응에 대하여 반트호프 방정식을 이용하여 계산한 엔탈피 변화는 31.50kcal/mole이었다. 프로톤화헵타몰리브덴산염 이온 형성에 대한 평형상수 계산법을 유도하여 프로톤화헵타몰리브덴산염 형성에 대한 평형상수를 계산하였으며 그 결과는 다음과 같다.$ LH + Mo_7O_{24}^{-6} = H_LMo_7O_{24}^{(6-L)-} : L = 1\;or\;2$, $k_1 = 2.31{\times}10^4=2.53{\times}10^4=2.76{\times}10^4= 3.10{\times}10^4$, $k_2 = 6.19{\times}10^7\;20^{\circ}C = 7.80{\times}10^7\;30^{\circ}C = 1.22{\times}10^8\;40^{\circ}C = 2.03{\times}10^8\;50^{\circ}C$ 다음 단계 반응에 대하여 반트호프 방정식에 의하여 계산한 엔탈피 변화는 다음과 같다. $H^{+}+Mo_7O_{24}^{6-}= HMo_7O_{24}^{5-}\;{\Delta}H^{\circ}=1.900 kcal/mole$, $2H^{+}+Mo_7O_{24}^{6-}=H_2Mo_7O_{24}^{4-}\;{\Delta}H^{\circ}=7.500kcal/mole$
알칼리 침지법에 의하여 박피한 밤 전분과 박피하지 않은 밤 전분의 이화학적 특성, 가열 및 알칼리에 의한 호화특성을 각각 분석한 결과는 다음과 같다. 물결합력은 박피한 A전분의 경우86.9%, 박피하지 않은 B전분은 80.66%로 박피한 A전분이 더 높은 물결합력을 나타냈다. A전분과 B전분의 팽윤력은 $60^{\circ}C$에서 급격히 증가하기 시작하여 $80^{\circ}C$까지 증가하다가 그 이후는 완만하게 변하였고, 용해도는 $60^{\circ}C$에서부터 증가하기 시작하여 온도가 상승함에 따라 점점 증가하는 특성을 보였으며, A전분이 B전분보다 팽윤력과 용해도가 더 높게 나타났다. 요오드 반응은 A전분이 B전분보다 더 높게 났다. X-선 회절도는 A전분은 $C_b$도형, B전분은 B도형으로 나타났고, 상대적 결정화도는 A전분이 36.2%, B전분은 37.0%로 B전분이 더 높게 나타났다. DSC에 의하여 측정한 호화온도 및 호화엔탈피는 A전분의 경우 $66.95^{\circ}C{\sim}77.5^{\circ}C$, 2.04 cal/g, B전분의 경우 $67.09^{\circ}C{\sim}77.5^{\circ}C$, 2.29 cal/g으로 나타났다. 6.5% 밤 전분의 아밀로그램 특성은 A전분보다 B전분이 호화개시 온도가 더 높았고, peak viscosity, break-down, setback은 A전분이 B전분보다 더 높았다. 알칼리에 의한 호화특성에서 A전분이 B전분보다 점도, gel 부피 및 광투과도가 더 높게 나타났다.
생리적 기능을 가지며 식품뿐만 아니라 광범위한 분야에서 이용되고 있는 한천을 시료로, 용융점을 인위적으로 낮추어 상변화에 필요한 열전이를 감소시킴으로서 이용을 간편화하기 위하여, 분무 건조 (spray dry) 및 압출 성형 (extrusion)과 같은 건조 방법이 한천의 물리 화학적 변화에 미치는 영향에 대하여 검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. 압출성형 건조한천이 다른 건조 방법의 한천보다 겔 강도가 낮았고, 점도는 열풍건조 한천이 $45^{\circ}C$에서 400.000ps로 가장 높았으며 다른 건조방법의 한천은 변화가 거의 없었다. 용융점과 응고점 그리고 흡열최대 온도 및 엔탈값은 압출성형 건조 한천이 다른 건조방법의 한천보다 낮았으며, 그 값은 각각 $80.01^{\circ}C,\;36.05^{\circ}C,\;61.72^{\circ}C$ 그리고 0.73cal/g이었다. 그러나, 겔화후에 재가열한 경우는 건조방법에 따른 이들 값의 차이는 없었다. 주사 전자현미경 (SEM)으로 한천의 표면 구조를 관찰한 결과는 압출 성형 건조 한천이 수분침투가 용이한, 가장 불안정한 구조를 하고 있었다. 이상의 결과로 부터, 한천을 완전히 용해한 졸 상태에서 분무 건조나 압출 성형 건조로 수분을 급속히 제거하여 건조시키면, 한천 본래의 물리 화학적 및 물성적 특성이 변화하여 용해되기 쉬운 상태로 전환되며, 이 특성을 이용하면 식품의 특성에 적합한 물성을 갖는 한천의 제조가 가능하리라고 생각된다.
연구목적: 신규로 사용되는 바이오연료를 기존 연료와 혼합하여 사용하는 경우 발생하는 위험성과 물성 변화를 열분석 방법(DSC, TGA)을 사용하여 화학 화재의 원인물질의 위험성을 확인하고, 평가할 방법과 그에 따른 물질의 위험성 관련 데이터를 확보함으로써 화재 원인 감식과 감정에 활용하기 위함이다. 연구방법: 본 실험에 사용된 연구 방법으로는 시차주사열량계(DSC : Differential Scanning Calorimeter)에 의하여 피크의 위치, 모양, 개수, 피크의 면적으로부터 열량 변화의 정량적인 정보를 통하여 열유속 차이(Difference in heat flux)를 측정하였고, 열중량분석(TGA : Analyzer)을 시행함으로써 특정한 온도에서 분해열 등에 의해 발생한 무게 변화를 연속적으로 측정하였다. 연구결과: 먼저 열 유속의 그래프에서 물질의 끓는점과 물질이 가지고 있는 고유 특성치 또는 분해에 필요한 에너지를 확인할 수 있다. 둘째 바이오디젤의 함량이 증가할수록 많은 피크를 확인 할 수 있었다. 셋째 비점이 낮은 물질들이 함유하고 있다는 것을 분석 결과로 확인할 수 있었다. 결론: 현재 새로운 에너지원으로 사용되고 있는 바이오디젤의 위험성을 다양한 물리·화학적 분석기법(DSC+TGA)을 통하여 사용함으로써 물질의 물적 위험성을 평가할 수 있음을 보여주었다. 아울러 본 연구의 시험방법별 차이의 비교와 실험에 대한 노하우를 축적하고 활용한다면 향후 위험물의 물성 연구와 물질 위험성 평가 연구에 있어 도움이 되리라 기대한다.
2차 전지의 양극(anode)으로 사용되는 Li-AGICs를 혼합가압법에 의하여 Li의 함유량에 따라 합성하였다. 이들 합성된 화합물을 X-선회절법, UV/VIS 분광학적 분석법 및 DSC 열분석법을 이용하여 특성화하였다. X-선회절분석 결과에 의하면 리튬의 함유량이 증가함에 따라 낮은 stage가 관찰되었으나, 각각의 화합물들은 혼재된 stage를 가지고 있음이 나타났다. $Li_{30wt%}$-AGIC의 경우 지배적으로 1 stage의 구조가 나타났지만 순수한 1 stage의 화합물은 얻을 수가 없었는데, 이것은 인조 흑연의 구조적 특성 때문에 예상할 수 있다. UV/VIS 분광학적 특성에 의하면 Li-AGIC의 흡수 spectra가 활성적으로 나타나지는 않았지만, $Li_{30wt%}$-AGIC의 경우 뚜렷한 $R(%)_{min}$의 형성과 함께 특징적인 흡수영역을 나타내고 있다. DSC에 의한 열역학적 결과로부터 화합물에 대하여 엔탈피의 변화량(${\Delta}H$)과 엔트로피의 변화량(${\Delta}S$)을 구하였다. 이들로부터 Li-AGIC의 발열반응과 흡열반응의 결과들은 인조 흑연 사이에 존재하던 리튬이 열에 의해 deintercalation이 일어날 때의 열적 안정성과 관련이 있음을 알 수 있다. 또한 열적 변이가 일어나는 동안 $Li_{30wt%}$-AGIC의 구조 변화에 대하여 토론하였다.
양이온성 계면활성제 (DTAB, TTAB 및 CTAB)에 의한 아닐린의 가용화현상을 연구하기 위하여 UV-Vis법을 이용하여 가용화상수(Ks)와 열역학 함수들을 계산하고 비교하였다. 그리고 이온염과 유기물의 첨가가 가용화상수에 어떠한 영향을 미치는지를 조사하였다. 또한 온도변화에 따른 Ks값의 변화를 계면활성제 종류별로 비교하고 분석하였으며, 가용화상수로부터 구한 여러 열역학적 함수를 비교하고 검토함으로써 아닐린의 가용화현상을 미시적으로 분석하고 해석하고자 하였다. 그 결과 양이온성 계면활성제에 의한 아닐린의 가용화현상에 대한 Gibbs 자유에너지와 엔탈피 변화 값은 모두 음의 값을 그리고 엔트로피 변화값은 모두 양의 값을 나타내었다. 가용화상수 값은 온도가 증가함에 따라 감소하고 계면활성제의 탄소사슬의 길이가 증가할수록 증가하였다. 이온염의 농도가 증가함에 따라 가용화에 대한 Gibbs 자유에너지값은 증가하다가 감소하는 경향을 보였다. 그리고 n-부탄올의 농도가 증가함에 따라 Gibbs 자유에너지는 계속 증가하는 경향을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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