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수록정보
수록범위 : 1권1호(1990)~31권4호(2020) |수록논문 수 : 3,752
공업화학
31권4호(2020년 08월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재 SCOPUS

1중성자 조사재의 미세구조 설계와 모델링

저자 : 장근옥 ( Kunok Chang )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 347-351 (5 pages)

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재료는 방사선과 상호작용을 통해 그 물리적, 화학적 특성이 변화하며 여러 방사선 중에서 전하를 띄고 있지 않아 침투깊이가 깊은 중성자 조사에 의한 금속소재의 조사손상은 원자력발전소의 안전과 관련해서 오랜 기간 동안 집중적인 연구대상이었다. 중성자 조사에 의한 조사손상은 초반 피코 초 스케일에서 벌어지는 원자단위의 점결함의 생성으로 시작되며 그 이후의 전개 양상은 전위 고리나 공극과 같은 미세구조상 결함으로 확인될 수 있다. 이러한 미세구조상 결함의 형상과 분포에 따라 소재의 특성에 미치는 효과는 상이하게 된다. 그러므로 중성자 조건에 따른 미세구조를 예측하는 것은 매우 중요한 일로, 본 논문에서는 중성자 조사에 의한 재료 내의 미세구조 발달에 대해 리뷰한 뒤 조사된 소재의 미세구조 변화 예측에 널리 사용될 수 있는 상장 모델에 대해 간략히 소개하였다.


A material changes its physical and chemical properties through the interaction with radiation and also the neutrons, which is electronically neutral so that the penetration depth is relatively deeper than that of other radioactive way including alpha or beta ray. Therefore, the radiation damage by neutron irradiation has been intensively investigated for a long time with respect to the safety of nuclear power plants. The damage induced by neutron irradiation begins with the creation of point defects in atomic scale in the unit of picoseconds, and their progress pattern can be characterized by microstructural defects, such as dislocation loops and voids. Their morphological characteristics affect the properties of neutron-irradiated materials, therefore, it is very important to predict the microstructure at a given neutron irradiation condition. This paper briefly reviews the evolution of radiation damage induced by neutron irradiation and introduces a phase-field model that can be widely used in predicting the microstructure evolution of irradiated materials.

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2효소 모사 활성 무기 나노입자의 진단 및 치료 응용연구 동향

저자 : 이준수 ( Junsoo Lee ) , 김태연 ( Taeyeon Kim ) , 김봉근 ( Bong-geun Kim ) , 나현빈 ( Hyon Bin Na )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 352-359 (8 pages)

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무기 나노입자는 나노미터 크기에서 유래된 광학 및 자성 성질과 같은 물리적 특성을 활용하여 생명-의학 분야에 적극적으로 응용되어왔다. 최근에는 물리적 성질 이외에 무기 나노입자가 갖는 화학적 성질, 특히 효소와 유사한 촉매 활성을 이용한 새로운 진단법들이 개발되고 있다. 효소 모사 활성의 검증에 집중하던 초기연구에서, 현재는 활성 메커니즘의 이해를 통한 적극적 활성 제어 및 치료 특성의 직접적 응용으로 연구 범위가 확장되고 있다. 본 총설에서는 효소 모사 활성을 갖는 무기 나노입자, 소위 “나노자임”의 촉매 활성 제어와 치료 및 진단 분야에서의 연구성과들에 대한 최근 동향을 정리하였다. 무기 나노입자의 효소 모사 활성은 입자의 고유한 물리적 성질과 결합되어 새로운 진단 및 치료법의 개발로 이어질 것으로 기대한다.


Inorganic nanoparticles have been actively applied to the bio-medical field by utilizing their physical properties derived from the nanometer size regime, such as optical and magnetic properties. In recent years, diagnostic detection methods have been developed by employing chemical activity, particularly enzyme-mimetic activities, as well as physical properties of inorganic nanoparticles. After the initial study of verifying the enzyme-mimetic activities, the scope of research has been expanded to the direct use of therapeutic effects with active control of activity through understanding of the catalytic mechanism. This review summarizes recent research works on the active control of the enzyme-mimetic activities and newly demonstrated applications on the diagnosis and treatment of diseases, focusing on inorganic nanoparticles, so-called “nanozyme”. It is expected that the enzyme-mimetic activity of inorganic nanoparticles will be combined with their inherent physical properties, leading to the development of new diagnostic and therapeutic methods.

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3토양 내 미세플라스틱의 축적경로 및 분석기법 연구 동향

저자 : 최형준 ( Hyung-jun Choi ) , 안진성 ( Jinsung An ) , 최석순 ( Suk Soon Choi )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 360-367 (8 pages)

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본 연구에서는 미세플라스틱의 토양 내 축적경로와 분포현황에 대해 살펴보고, 토양시료 내 미세플라스틱 분석기법을 요약 제시하였다. 토양으로부터 미세플라스틱을 분리해내는 밀도차 선별 및 방해물질 제거과정과 정성/정량분석 기법으로써 pyrolysis gas chromatography mass spectrometry, μ-Raman spectrometry, fourier transform infrared spectrometry와 microscope 방법의 기본원리 및 분석의 한계점에 대해 살펴보았다. 미세플라스틱 매개 유해물질(첨가제 및 흡착물질)의 분석을 위한 화학적 추출방법을 인체 경구 섭취경로에 대한 in vitro 생물학적접근성 평가법을 중심으로 조사하였다. 본 연구에서 제시한 토양 중 미세플라스틱 분석기법의 원리를 바탕으로 매질상태, 오염수준 및 시료수량 등을 고려한 합리적인 분석기법의 선정이 가능하리라 기대된다.


In this study, the accumulation and distribution routes of microplastics in soil environment were examined, and their analytical methodologies were summarized. Density separation and removal process of inhibition materials were introduced for the separation of microplastics in soil and the basic principles and limitations of quantitative and qualitative analyses including pyrolysis gas chromatography mass spectrometry, μ-Raman spectrometry, fourier transform infrared spectrometry, and microscopes were investigated. Chemical extraction methods for the analysis of mediated hazardous substance (additives and sorbed matters) in microplastics were also discussed with focusing on in vitro bioaccessibility assay for the human oral exposure route. Based on the described methodologies for the analysis of microplastics in soil, it is expected that these methods enable to select appropriate analysis techniques in consideration of medium state, contamination level and sample quantity.

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4Platinum Precursor 특성에 따른 Pt/TiO2 촉매의 SO2 산화 반응특성 연구

저자 : 김재관 ( Jae Kwan Kim ) , 박석운 ( Seok Un Park ) , 남기복 ( Ki Bok Nam ) , 홍성창 ( Sung Chang Hong )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 368-376 (9 pages)

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본 연구에서는 SO2를 제어하기 위한 산화 촉매에서 platinum (Pt)을 활성금속으로 하는 촉매의 반응특성에 관한 분석을 수행하였다. Titania (TiO2) 지지체에 다양한 precursor 형태의 Pt를 사용하여 Pt/TiO2 촉매를 제조하여 실험에 사용하였다. Pt/TiO2 상의 Pt2+ 또는 Pt4+와 같은 Pt valence state에 따른 SO2 산화의 성능 차이는 나타나지 않으며, PtClx과 같은 Pt chloride species는 전체적으로 SO2 산화 성능을 감소시킨다. 또한, XPS 분석을 수행하여 SO2 산화 반응 전/후의 촉매 상의 valence state를 분석한 결과 SO2 산화반응 이후 lattice oxygen의 감소 및 surface chemisorbed oxygen의 증가를 확인 할 수 있다. 따라서 Pt/TiO2 촉매의 SO2의 산화 반응은 PtOx에 해당하는 lattice oxygen의 반응과 oxygen vacancy에 의한 산화-환원 반응이 진행되는 Mar-Van Krevelen 메커니즘이 주요한 SO2 산화 반응임을 판단할 수 있으며, 이러한 결과를 통하여 촉매 상에 존재하는 PtOx (Pt2+ 또는 Pt4+)의 oxygen species가 주요한 활성 site로 작용함을 확인할 수 있다.


In this study, an analysis on the reaction characteristics of a catalyst using platinum (Pt) as an active oxidation metal catalyst for controlling SO2 was performed. Pt/TiO2 catalyst was prepared by using Pt as various precursor forms on a titania (TiO2) support, and used for the experiment. There was no difference in performance of SO2 oxidation according to Pt valence states such as Pt2+ or Pt4+ on Pt/TiO2, and Pt chloride species such as PtClx reduces SO2 oxidation performance. In addition, as a result of analyzing the valence state of the catalyst before and after the SO2 oxidation reaction by XPS analysis, a decrease in lattice oxygen and an increase in surface chemisorbed oxygen after the SO2 oxidation reaction were confirmed. Therefore it can be suggested that the oxidation reaction of SO2 when using the Pt/TiO2 catalyst is the major one following the Mar-Van Krevelen mechanism where the reaction of lattice oxygen corresponding to PtOx and the oxidation-reduction reaction by oxygen vacancy occur. Overall, it can be confirmed that the oxygen species of PtOx (Pt2+ or Pt4+) present on the catalyst acts as a major active site.

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5아세틸렌 흡착공정용 MOF-235 합성 최적화를 위한 실험 계획법 적용

저자 : 조형민 ( Hyungmin Cho ) , 유계상 ( Kye Sang Yoo )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 377-382 (6 pages)

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아세틸렌 흡착 공정을 위한 MOF-235 합성의 최적화를 위해 순차적인 실험 계획법을 사용하였다. 이를 위하여 두 가 지 실험 계획법이 적용되었는데, screening을 위한 2단계 요인 설계와 반응표면 분석법 중에 하나인 중심합성 계획이 다. 본 연구에서는 23 요인 설계법을 이용하여 MOF-235의 결정도에 대한 합성 온도, 합성 시간 및 혼합 속도의 영향을 평가하였다. MINITAB 19 소프트웨어에 따라 설계된 16번의 MOF-235 합성 실험을 수행하였다. XRD 분석을 바탕으로 Half-Normal, Pareto, Residual, Main 및 Interaction 효과를 구하였다. 시험 결과의 분산 분석(ANOVA)을 통해 합성 온도 및 시간이 MOF-235의 결정도에 중요한 영향을 미친다는 것을 분석하였다. 이후, 중심합성 계획법을 이용하여 아세틸렌 흡착성능 최적화를 MOF-235의 선정된 합성 조건을 바탕으로 수행하였다. 설계된 9번의 흡착실험을 통해 도출된 결과를 2차 모델 방정식을 이용하여 계산하였다. 아세틸렌의 최대 흡착 용량(18.7 mmol/g)은 86.3 ℃ 및 28.7 h의 최적 의 조건에서 합성된 MOF-235에서 얻을 수 있다고 예측하였다.


A sequential design of experiments was employed to optimize MOF-235 synthesis for acetylene adsorption process. Two experimental designs were applied: a two-level factorial design for screening and a central composite design, one of response surface methodologies (RSM). In this study, 23 factorial design of experiment was used to evaluate the effect of parameters of synthesis temperature and time, and also mixing speed on crystallinity of MOF-235. Experiments were conducted 16 times follwing MINITAB 19 design software for MOF-235 synthesis. Half-normal, pareto, residual, main and interaction effects were drawn based on the XRD results. The analysis of variance (ANOVA) of test results depicts that the synthesis temperature and time have significant effects on the crystallinity of MOF-235 (response variable). After screening, a central composite design was performed to optimize the acetylene adsorption capacity of MOF-235 based on synthesis conditions. From nine runs designed by MINITAB 19, the result was calculated using the second order model equation. It was estimated that the maximum adsorption capacity (18.7 mmol/g) was observed for MOF-235 synthesized at optimum conditions of 86.3 ℃ and 28.7 h.

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6술폰산으로 표면개질된 메조기공 실리카 촉매의 제조 및 Octamethylcyclotetrasiloxane 개환중합에서의 촉매 활성

저자 : 이연송 ( Yeonsong Lee ) , 황하수 ( Ha Soo Hwang ) , 이지영 ( Jiyoung Lee ) , 로누호앙티엔 ( Lo Nu Hoang Tien ) , 느윙티엔지앙 ( Nguyen Tien Giang ) , 이동현 ( Donghyun Lee ) , 박인 ( In Park )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 383-389 (7 pages)

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프로필 술폰산으로 개질된 메조기공 실리카 고체 산 촉매를 octamethylcyclotetrasiloxane (D4)의 양이온 개환중합을 위해 합성하였다. 서로 다른 기공 크기를 갖는 두 세트의 MCM-41 (1.7 및 2.8 nm) 및 SBA-15 (8.1 및 15.9 nm)을 촉매의 지지체로 사용하였고, 이를 (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane으로 표면개질하고 산화시켜 술폰산으로 개질된 고체 산촉매를 제조하였다. 제조된 촉매는 기공 크기와 비표면적, 기공 부피가 약간씩 감소하였음을 X선 회절, 질소흡탈착을 통하여 확인하였다. 또한 적외선분광법과 핵자기공명법의 분광학적 방법을 이용하여 술폰산이 개질되었음을 확인하였다. 입도의 촉매 활성에 대한 효과를 관찰하기 위하여 주사전자현미경으로 관찰하였다. D4의 개환중합을 통한 PDMS 합성을 위하여 촉매를 사용하였으며, 중합 반응의 전환율과 중합 속도는 촉매의 기공 크기, 비표면적, 입자크기 및 입자의 응집도에 의존하였다. 중합 속도의 순서는 8.1 nm의 SBA-15으로 제조한 촉매가 가장 반응속도가 빨랐으며, 가장 좋은 촉매 활성을 보였다.


Mesoporous silica solid catalysts modified with sulfonic acid were prepared for cationic ring-opening polymerization of octamethylcyclotetrasiloxane (D4). Two sets of MCM-41 (1.7 and 2.8 nm) and SBA-15 (8.1 and 15.9 nm) with different pore sizes were used as catalyst supports. The surface of silica materials was modified with (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane by silylation reaction and oxidized to sulfonic acid. The structures of the prepared catalysts were examined by X-ray diffraction and nitrogen adsorption-desorption. The pore size, specific surface area, and pore volume of the modified solid catalysts decreased slightly. In addition, the modification of the sulfonic acid on the silica surface was confirmed by using infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy. To observe the effect of the particle size on the catalytic activity, it was observed with a scanning electron microscope. The catalysts were used to synthesize PDMS through a ring-opening polymerization of D4, and the conversion and polymerization rate of the polymerization reaction depended on the pore size, specific surface area, particle size, and particle agglomeration of the catalysts. In order for the polymerization rate, th

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7Synthesis of Metallic Gold Colored α-Al2O3 Nanoplate-TiO2 Core-Shell Pigments with Robust and Photo-Stable Smooth TiO2 Shell

저자 : Su Jin Lee , Myoung Sang You , Jin Kyoung Park , Bum Jun Park , Sang Hyuk Im

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 390-397 (8 pages)

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To synthesize non-corrosive metallic gold colored α-Al2O3 nanoplate-TiO2 core-shell pigments with controlled roughness, we systematically checked the morphological variation of the TiO2 shell with the mole ratio of TiCl4 and NaOH from 1 : 1 to 1 : 1.5, 1 : 2, 1 : 2.5, 1 : 3, 1 : 3.5, and 1 : 4. The more increased mole ratio of TiCl4 and NaOH resulted in the smoother TiO2 shell due to the promoted formation of anatase TiO2 than that of the rutile one. By the heat-treatment of pigments at 500 ℃, we could improve the adhesiveness between TiO2 shell and α-Al2O3 nanoplates without changing their topology and roughness. In addition, the α-Al2O3 nanoplate with the robust TiO2 by heat-treatment exhibited comparable photo-stability against photo-catalytic degradation by UV exposure compared with the commercially available α-Al2O3/TiO2 lustering pigment.

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8청원 지역 쌀단백질 추출물의 항산화 및 수분 보유력 평가

저자 : 최형철 ( Hyoung-chul Chio ) , 정수현 ( Su-hyun Jung ) , 정노희 ( Noh-hee Jeong )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 398-403 (6 pages)

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본 연구에서는 청원지역에서 재배하고 있는 6품종의 쌀을 당 분해 효소 및 단백질 분해 효소를 이용하여 쌀단백질 추출물을 제조하고, 항산화 효과 및 수분보유력을 비교 분석하였다. 품종별 쌀단백질 추출물의 단백질 함량을 측정한 결과 흑미 추출물이 4900 μg/mL로 가장 높게 나타났고, 향찰현미 추출물이 3700 μg/mL로 가장 낮게 나타났다. 2,2-diphenyl- 1-picryl-hydrazyl-hydrate 라디칼 소거 활성 결과 흑미 추출물과 홍현미 추출물이 2 mg/mL에서 80.0% 이상의 우 수한 소거 활성을 확인하였다. 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) 라디칼 소거 활성은 흑미 추출물과 홍현미 추출물이 2 mg/mL에서 70.0% 이상의 소거 활성을 나타내었다. 수분보유력 평가 결과는 홍현미, 홍찰현미, 흑 미, 향찰현미를 이용한 추출물은 수분보유력이 110% 이상임을 확인하였다. 종합적으로 흑미를 이용한 쌀단백질 추출 물이 항산화 및 수분보유력이 우수한 효과를 나타냄으로써 피부 보습 및 항산화 기능성 화장품 소재로 응용가능성이 있음을 시사한다.


In this study, six kinds of rice grown in Cheongwon area were extracted using glycolytic and proteolytic enzymes, and also antioxidant effects and water holding capacity of rice protein extracts were compared and analyzed. Protein contents of rice cultivars protein extract showed that black rice (BR) extract was the highest at 4,900 μg/mL, and flavored brown rice (FBR) extract was the lowest at 3,700 μg/mL. 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl-hydrate free radical scavenging activity was confirmed the superior activity of more than 80.0% at a concentration of 2 mg/mL with BR and red brown rice (RBR) extracts. 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging activity at a concentration of 2 mg/mL with BR and RBR extracts was more than 70.0% The water holding capacity for extracts using RBR, red-kerneled brown rice (RKBR), BR and FBR was more than 110.0%. Overall, the rice protein extract using BR has excellent antioxidant and water holding capacity which can be used as a potential skin moisturizer and antioxidant functional cosmetic material.

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9회화나무꽃 추출물이 함유된 Cosmeceuticals의 제조: Box-Behnken 설계모델을 이용한 최적화

저자 : 유봉호 ( Bong-ho Yoo ) , 줘청량 ( Chengliang Zuo ) , 이승범 ( Seung Bum Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 404-410 (7 pages)

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본 연구에서는 Box-Behnken 설계모델(BBD-RSM)을 사용하여 회화나무꽃 추출물을 첨가한 cosmeceuticals 유화액의 안정성 조건을 최적화하였다. BBD-RSM의 독립변수로는 유화제의 첨가량, 회화나무꽃 추출물 첨가량, 유화시간, 유화속도 등을 설정하고, 반응치로는 O/W 유화액의 평균액적크기(MDS), 점도 및 유화안정도지수(ESI)를 설정하였다. BBD-RSM 최적화 분석결과 세 가지 반응치를 동시에 부합하는 최적조건은 유화시간(17.8 min), 유화속도(5505 rpm), 유화제의 첨가량(2.28 wt.%), 회화나무꽃 추출물 첨가량(1.05 wt.%)으로 산출되었으며, 이 조건에서의 BBD-RSM 예측결과는 MDS (1875.5 nm), 점도(1789.7 cP), ESI (93.8%)로 얻었다. 또한 이 조건에서 실제 실험을 통해 얻은 결과는 이론 결과에 비래 평균오차율은 5% 이하로 나타났다. 따라서 본 연구에서 BBD-RSM 최적화 분석을 적용할 경우 비교적 높은 유의수준의 만족하는 결과를 얻을 수 있었다.


In this study, the stability criteria of cosmeceuticals emulsion containing Flos Sophorae Immaturus extracts was established using the Box-Behnken design model (BBD-RSM). As optimization conditions of the emulsification using the BBD-RSM, the amount of surfactant and additive, and emulsification time and speed were used as quantitative factors while mean droplet size (MDS), viscosity and emulsion stability index (ESI) were used as reaction values. According to the result of BBD-RSM, optimum conditions for the emulsification were as follows; the emulsification time and speed of 17.8 min and 5505 rpm, respectively and amounts of the emulsifier and additive of 2.28 and 1.05 wt.%, respectively. Under these conditions, the MDS, viscosity, and ESI after 7 days from the reaction were estimated as 1875.5 nm, 1789.7 cP, and 93.8%, respectively. The average error value from our actual experiments for verifying the conclusions was below 5%, which is mainly due to the fact that the BBD-RSM was applied to the optimized cosmeceuticals emulsification.

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10전도성 고분자/리그닌 복합소재를 함유한 하이드로젤의 제조 및 센서 응용

저자 : 박선영 ( Sun Young Park ) , 박소연 ( Soyeon Park ) , 김혜준 ( Hye Jun Kim ) , 임영순 ( Youngsoon Im ) , 배준원 ( Joonwon Bae )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 4호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 411-415 (5 pages)

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이 논문에서는, 주요한 목질 소재의 하나인 리그닌(lignin)의 표면에 전도성고분자를 코팅한 복합체를 제조하고 이를 하이드로젤(hydrogel)에 도입하여 센서(sensor) 소재로의 활용 가능성을 검증하는 연구를 다루고자 한다. 리그닌 표면에 전도성 고분자인 폴리피롤(polypyrrole)을 중합한 후 성공적인 도입 여부는 적외선(FT-IR) 분광기를 통하여 확인하였고 그 형태는 주사전자현미경을 통하여 분석하였다. 얻어진 폴리피롤@리그닌(PPy@lignin) 복합 소재는 하이드로젤과 혼합하여 전도성을 띄는 하이드로젤을 형성하였다. 이어서, 전기적 측정을 통하여 전도성 여부를 검증하였다. 이 하이드로젤이 센서 소재로 활용될 수 있는지 확인하기 위하여, 여러 가지 용매류 및 용액류를 하이드로젤에 도입하여 센서 신호를 얻었고, 그 유효성 여부를 다양한 보완실험과 교차검증을 통하여 확인하였다. 향후 다양한 후속 연구가 필요하겠지만, 현 연구에서는 폴리피롤@리그닌 복합재를 포함한 하이드로젤이 센서 소재로 활용될 가능성이 충분함을 알 수 있었다.


In this article, the preparation of hydrogels containing conducting polymer@lignin hybrids and their application to sensing materials were demonstrated using diverse techniques. A conducting polymer, polypyrrole (PPy) was polymerized on the surface of lignin and successful formation was analyzed with Fourier-transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. Subsequently, PPy@lignin hybrids were mixed with a hydrogel matrix to obtain a conductive hydrogel. The feasibility of using the hydrogel as a sensing material was shown by obtaining reasonable sensing signals using various electrical measurements when adding solvents and solutions to the sensor system. The significance of sensor signals was confirmed with complementary experiments. This study shows that the hydrogel containing the PPy@lignin could be used for sensor applications.

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1연안해역에서 석유오염물질의 세균학적 분해에 관한 연구

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