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수록정보
수록범위 : 1권1호(1990)~30권5호(2019) |수록논문 수 : 3,670
공업화학
30권5호(2019년 10월) 수록논문
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KCI등재 SCOPUS

1유기인 계열 독성화합물 분해를 위한 촉매반응의 최신 연구 동향

저자 : 계영식 ( Young-sik Kye ) , 정근홍 ( Keunhong Jeong ) , 김동욱 ( Dongwook Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 5호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 513-522 (10 pages)

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유기물질, 전이금속 및 유기-금속 구조체(MOFs)를 기반으로 하는 촉매들이 유기인 계열 독성물질들을 분해하고 제거하는데 효과적임이 보고되어 왔다. 최근 20년간 독성물질 분해연구를 위해 다공성 MOFs들이 응용 목적에 맞게 디자인되고 합성되었다. Zr6 기반의 금속노드와 유기결합체를 가지는 MOFs들은 세공크기, 공극률, 표면적, Lewis acidic 자리 그리고 열적 안정성 등과 같은 기본구조내의 변형이 가능하기 때문에 화학작용제, 살충제 및 제초제를 제거하는 촉매로 널리 사용되어왔다. 본 리뷰에서는 구조, 안정성, 입자크기, 연결된 리간드 수, 유기 기능기 등에 따른 MOFs들의 촉매효율과의 연관성을 다루게 될 것이다.


Catalysts based on organic compounds, transition metal and metal-organic frameworks (MOFs) have been applied to degrade or remove organophosphorus toxic compounds (OPs). During the last 20 years, various MOFs were designed and synthesized to suit application purposes. MOFs with Zr6 based metal node and organic linker were widely used as catalysts due to their tunability for the pore size, porosity, surface area, Lewis acidic sites, and thermal stability. In this review, effect on catalytic efficiency between MOFs properties according to the structure, stability, particle size, number of connected-ligand, organic functional group, and so on will be discussed.

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2Display 제조공정 배출가스 처리를 위한 휘발성 유기화합물 전처리 장치 개발

저자 : 문기학 ( Gi-hak Moon ) , 김재용 ( Jae-yong Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 5호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 523-529 (7 pages)

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본 연구에서는 최근 반도체 및 display 산업이 발달함에 따라 문제가 되고 있는 휘발성 유기화합물의 전처리에 관해 조사하였다. 일반적인 VOCs 처리 설비인 직접연소장치에 사용되는 농축기는 display 제조 공정 내 배출가스에 의해 쉽게 오염되어 성능저하를 일으키며 결과적으로 VOCs의 처리 효율을 떨어뜨린다. 배출가스 성분 분석 결과 고비점, 고점도, 고분자량의 Alcohol류 및 Oil 성분이 다량 검출되었다. 이에 전처리 설비 내 열교환기를 이용하여 농축기 성능 저하 물질을 응축시켜 처리하고자 하였고, 대부분의 물질을 90% 이상 처리하였다. 또한 열교환기에서 재 비산되는 고분자 Oil 등은 후처리 설비로 Grease Filter를 장착하여 대부분 처리할 수 있는 것으로 확인되었다.


In this study, we investigated the pretreatment technologies of volatile organic compounds (VOCs) which is a problem as the semiconductor and display industry develops recently. The conventional concentrator used in the direct combustion system, is easily contaminated by the exhaust gas in the manufacturing process of the display, resulting in the low treatment efficiency of generated VOCs. Physical/Chemical analyses of the exhaust gas showed high boiling point and viscosity in addition to a large amount of molecular weight alcohols and oil components. In this study, we tried to treat degrading materials by using the heat exchanger in a pretreatment facility and some materials degrading the concentrator were condensed more than 90%. In addition, it was also confirmed that an auxiliary device of the grease filter could remove the redispersion polymer oil from the heat exchanger.

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3반응표면분석법을 이용한 Coconut Oil 원료 O/W 유화액의 유화안정성 최적화

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

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 5호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 530-535 (6 pages)

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본 연구에서는 coconut oil과 sugar ester를 이용한 유화과정에 대한 최적화공정을 수행하였다. 최적화를 위해 반응표면 분석법 중 중심합성계획모델을 이용하였다. 반응표면분석법의 반응치로는 유화액의 점도, 평균입자크기와 7 days 경과 후 ESI 등을 설정하였으며, 계량인자로는 유화시간, 유화속도 및 유화제의 첨가량을 설정하였다. 중심합성계획모델로 최적화과정을 수행한 결과 계량인자는 유화시간(22.63 min), 유화속도(6,627.41 rpm) 및 유화제의 첨가량(2.29 wt.%)에서 최적실험값인 점도(1,707.56 cP), 평균입자크기(1,877.05 nm) 및 7 days 경과 후 ESI (93.23%)로 종합만족도(D = 0.8848)가 높게 나타났다. 또한 이 조건에서 실제 실험을 통해 얻은 결과는 이론결과와 비해 평균오차율 1.2 ± 0.1%로 작게 나타났다. 따라서 coconut oil의 유화과정에 반응표면분석법 중 중심합성계획법을 적용할 경우 매우 낮은 오차율을 얻을 수 있었다.


In this study, an optimization for the emulsification process with coconut oil and sugar ester was performed in conjunction with the central composite design (CCD) model of response surface methodology (RSM). Response values for the CCD model were the viscosity of the emulsion, mean droplet size, and emulsion stability index (ESI) after 7days from the reaction. On the other hand, the emulsification time, emulsification rate, and amount of emulsifier were selected as quantitative factors. According to the result of CCD, optimum conditions for the emulsification were as follows; the emulsification time of 22.63 min, emulsification speed of 6,627.41 rpm, and amount of emulsifier of 2.29 wt.%. Under these conditions, the viscosity, mean droplet size, and emulsion stability index (ESI) after 7 days from reaction were estimated as 1,707.56 cP, 1877.05 nm, and 93.23%, respectively. The comprehensive satisfaction of the CCD was indicated as 0.8848 with an average error of 1.2 ± 0.1% from the experiment compared to that of the theoretical one. Overall, a very low error rate could be obtained when the central composite model was applied to the optimized coconut oil to water emulsification.

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4Applicability of Composite Beads, Spent Coffee Grounds/Chitosan, for the Adsorptive Removal of Pb(II) from Aqueous Solutions

저자 : Hee-jeong Choi

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 5호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 536-545 (10 pages)

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An experiment was conducted to evaluate the adsorptive removal of Pb(II) from an aqueous solution using a mixture of spent coffee grounds and chitosan on beads (CC-beads). Various parameters affecting the adsorption process of Pb(II) using CC-beads were investigated. Based on the experimental data, the adsorption kinetics and adsorption isotherms were analyzed for their adsorption rate, maximum adsorption capacity, adsorption energy and adsorption strength. Moreover, the entropy, enthalpy and free energy were also calculated by thermodynamic analysis. According to the FT-IR analysis, a CC-bead has a very suitable structure for easy heavy metal adsorption. The process of adsorbing Pb(II) using CC-beads was suitable for pseudo-second order kinetic and Langmuir model, with a maximum adsorption capacity of 163.51 (mg/g). The adsorption of Pb(II) using CC-beads was closer to chemical adsorption than physical adsorption. In addition, the adsorption of Pb(II) on CC-beads was exothermic and spontaneous in nature. CC-beads are economical because they are inexpensive and also the waste can be recycled, which is very significant in terms of the continuous circulation of resources. Thus, CC-beads can compete with other adsorbents.

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5화장로 형상 최적화를 통한 에너지효율개선을 위한 실증연구

저자 : 원용태 ( Yong-tae Won ) , 이승목 ( Seung-mok Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 5호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 546-555 (10 pages)

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본 연구는 국내 화장로 설비의 주류를 이루는 대차방식 화장로의 성능개선을 목표로 하였다. 주연소실 형상 변화를 통해 용적을 증대시키고, 버너연소제어 최적화를 통한 화장시간 단축 및 에너지 사용량 절감기술을 실증설비 기반으로 연구하였다. 1차적으로 열유동해석을 통해 최적화된 구조설계로 주연소실의 체적을 약 70% 증대시키므로 연소배가스의 체류시간이 증대되는 효과를 얻을 수 있었고, 이를 통해 설계한 파이로트 화장로를 제작하여 다양한 운전조건에서 연소거동을 실험하고 주연소실 형상별 최적의 운전방안을 도출하였다. 이렇게 도출된 결과를 반영하여 실증 화장로를 설계하고, P시 Y화장장에 설치하였다. 실증 화장로 조업을 통해 최적 연소조건을 도출할 수 있었고, 고온의 연소배가스의 체류시간 증대에 따른 에너지 효율의 증대효과로 기존대비 화장시간 및 연료사용량을 최소화할 수 있었다. 즉, 화장시간은 기존 화장로 조업대비 44.1% 단축된 38 min이었고, 연료사용량은 기존 화장로 대비 54.4% 절감된 21.8 N㎥이었다.


The purpose of this study was to improve the performance of the bogie-type crematory, which is the mainstream of domestic crematory equipment. A field scale technology was investigated via increasing the volume by changing the shape of the furnace and reducing the cremation time and saving the energy usage through the optimization of burner combustion control. First, the optimized structural design through thermal flow analysis increases the volume of the main combustion chamber by about 70%, which increases the residence time of the combustion flue gas. A designed pilot crematory was then installed and the combustion behavior was tested under various operating conditions and the optimum operating plan was derived from for each furnace shape. Based on the results, the practically applicable crematory was designed and installed at Y crematorium in the P City. Optimal combustion conditions could be derived through operating the demonstration crematory furnace. The crematory time and fuel consumption could be minimized by increasing the energy efficiency by increasing the residence time of high temperature combustion flue gas. In other words, the crematory time and fuel consumption were 38 min and 21.8 N㎥, respectively which were shortened by 44.1 and 54.4% lower than that of the existing crematory, respectively.

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6석유 부산물의 물리화학적 분석을 통한 화재폭발 특성연구

저자 : 김형기 ( Hyeonggi Kim ) , 이영석 ( Young-seak Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 5호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 556-561 (6 pages)

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본 연구에서는 석유 부산물인 열분해잔사유의 화재, 폭발특성을 파악하기 위하여 그 물리·화학적 분석을 실시하고 주요 성분을 선정하였다. GC-SIMDIS 및 MALDI-TOF 분석을 통해 열분해잔사유의 주요 성분 분포영역을 확인하였으며, GC-MS 분석을 통해 주요 성분 분포영역에 대한 정성분석을 실시하였다. 아울러 EA, SARA, TGA 등 다양한 분석 결과를 바탕으로 열분해잔사유의 주요 성분을 선정하였다. 그 결과 benzene, toluene, xylene을 주요 성분을 선정하여 PHAST 분석을 통한 화재·폭발 시 최대 피해영향범위를 고찰하였다. Toluene은 제트 화재 발생 시 227 kW/㎡의 복사열 및 118 m의 영향범위를 나타내어 가장 높은 위험성을 보였으며, xylene과 benzene은 각각 114와 151 kW/㎡의 최대 복사열 수치를 나타내었다, 또한, pasquill 안정도 및 풍속에 따른 피해영향범위를 분석한 결과 benzene에서 풍속에 따라 최대 55% 이상의 복사열이 증가함을 확인하였으며, 이는 영향범위를 증가시키는 주요인자인 것으로 여겨졌다.


In this study, the physical and chemical analyses of petroleum residues (pyrolized fuel oil, PFO) were conducted and major components were selected to investigate their fire and explosion characteristics. Major component distribution areas of the PFO were identified via the GC-SIMDIS and MALDI-TOF analyses. In addition, the qualitative analysis of major component distribution areas was performed by GC-MS analysis. Major components of pyrolysis residue were selected based on the results of various analyses such as EA, SARA and TGA. As a result, benzene, toluene and xylene were selected as major components. Finally, the process hazard analysis software tool (PHAST) analysis was performed to investigate the range of maximum damage effect in case of fire and explosion. Toluene presented the highest risk due to the radiation effect of 227 kW/㎡ and 118 m in the case of jet fire. Xylene and benzene showed the maximum radiant heat values of 114 and 151 kW/㎡, respectively. It was also confirmed from the analysis of pasquill stability and wind speed that the radiant heat increased up to 55% according to wind speed in benzene, which was considered to be a main factor increasing the influence range.

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7Preparation of Calcium Silicate Hydrate Extrudates and Their Phosphate Adsorption Studies

저자 : Phani Brahma Somayajulu Rallapalli , Jeong Hyub Ha

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 5호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 562-568 (7 pages)

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Cylindrical shape extrudates of calcium silicate hydrate (CSH) were prepared using different percentages of polyvinyl alcohol (PVA) / sodium alginate (SA) mixtures as binders and an aqueous solution containing 6% H3BO3 and 3% CaCl2 was used as a cross linking agent. As the quantity of alginate increases, the phosphate removal efficiency and capacity were decreased. Among four different extrudate samples, the sample prepared by 8% PVA + 2% SA showed the highest phosphate removal efficiency (59.59%) and capacity (29.97 mg/g) at an initial phosphate concentration of 100 ppm and 2.0 g/L adsorbent dosage. Effects of the adsorbent dosage, contact time and initial phosphate concentration on the sample were further studied. The removal efficiency and capacity obtained by a 4.0 g/L adsorbent dose at an initial phosphate concentration of 100 ppm in 3 h were 79.38% and 19.96 mg/g, respectively. The experimental data of kinetic and isotherm measurements followed the pseudo-second-order kinetic equation and Langmuir isotherm model, respectively. These results suggested that the phosphate removal was processed via a chemisorption and a monolayer coverage of phosphate anions was on the CSH surface. The maximum adsorption capacity (qmax) was calculated as 23.87 mg/g from Langmuir isotherm model.

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8송화분의 초음파 파쇄 추출 방법에 따른 항염증 효능 및 간 보호 활성

저자 : 김옥주 ( Ok Ju Kim ) , 우영민 ( Young Min Woo ) , 조은솔 ( Eun Sol Jo ) , 조민영 ( Min Young Jo ) , 이춘일 ( Chun-ri Li ) , 이영호 ( Young-ho Lee ) , 안미영 ( Mee Young Ahn ) , 이상현 ( Sang-hyeon Lee ) , 하종명 ( Jong Myung Ha ) , 김안드레 ( Andre Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 5호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 569-579 (11 pages)

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본 연구는 송화분을 probe sonicator (PS)로 초음파 파쇄하여 water, 70% ethanol, ethanol로 추출하여 항산화, 항염증, 간 보호 효과를 측정한 연구이다. 항염증 효과는 lipopolysaccharide (LPS)로 유도된 RAW264.7 세포에서 nitric oxide (NO) 및 cytokine 생성을 측정하였다. 70% ethanol-PS군에서 NO 저해율이 85.99 ± 0.12%로 가장 높게 나타났고 염증 관련 cytokine인 interlukin-1β (IL-1β), tumor necrosis factor-α (TNF-α)의 결과에서도 control군에 비해 약 63, 22%로 저해율로 우수한 효능을 보였다. 간 보호 효능은 HepG2 세포에 타크린을 처리하여 glutamic oxaloacetic transaminase (GOT), lactate dehydrogenase (LDH) 생성을 측정하였다. 70% ethanol-PS군에서 GOT, LDH의 결과에서 negative control군에 비해 약 28, 13%의 높은 저해율을 나타냈다. 따라서 송화분을 70% ethanol로 초음파 파쇄하여 추출하였을 때 항산화, 항염증, 간 보호 효과가 있는 기능성 식품 소재로서의 개발 가능성이 있을 것으로 사료된다.


In this study, the effect anti-oxidant, anti-inflammatory, and liver protective activity was investigated via quick ultrasonic disintegration of pine pollen using a probe sonicator (PS) followed by the extraction with water, 70% ethanol, and 100% ethanol. The anti-inflammatory effect was studied by measuring the production of nitric oxide (NO) and cytokine in RAW264.7 cells induced with lipopolysaccharides (LPS). The cell toxicity was also checked with an 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay, and the experiment was conducted using non-toxic 100 μg/mL. The NO inhibition rate was highest in the 70% ethanol PS group at 85.99 ± 0.12%. Also an excellent efficiency was obtained from the results of interlukin-1 beta (IL-1β) and tumor necrosis factor alpha (TNF-α), which is related to inflammation-related cytokine, with the respective inhibition rates of 63 and 22%. To examine liver protective activity, HepG2 cells were treated with Taclin, and the generation of glutamic oxaloacetic transaminase (GOT) and lactate dehydrogenase (LDH) was measured in the culture solution. From GOT and LDH generation results, the inhibition rates in the 70% ethanol PS group were 28% and 13%, respectively, which was higher compared to that of using negative control group. Our results suggest that pine pollen extracted in 70% ethanol using PS may be used to develop food products that have anti-aging, anti-inflammatory, and liver protective effects.

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9아민기로 관능화된 마그네슘-층상규산염을 이용한 섬유유연제 제조

저자 : 김성열 ( Seong Yeol Kim ) , 최유성 ( Yoo-sung Choi )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 5호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 580-585 (6 pages)

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본 연구에서는 (3-aminopropyl)triethoxysilane을 사용하여 표면을 아민기로 관능화함과 동시에 팔면체와 사면체 구조를 가지는 마그네슘-층상규산염(AF-MgP)을 합성하였다. FT-IR과 XRD 분석을 통해 AF-MgP가 성공적으로 합성되었음과, 입자 표면의 아민기 및 1 : 2 비율의 팔면체와 사면체 구조를 확인하였다. HR-SEM와 EDX 분석을 통해 면섬유 표면에 AF-MgP가 고루 흡착되어 섬유를 코팅하고 있음을 확인하였다. KS 규격에 따른 섬유의 항균력 시험 결과 AF-MgP 입자가 코팅된 면섬유는 피부 상재균에 대해 매우 우수한 항균 활성을 나타내는 것을 확인하였다. 이상의 결과들은 AF-MgP가 섬유에 항균성을 부여해주는 기능성 나노 소재로서 적용될 뿐만 아니라, 화장품이나 의료 소재 분야에서 응용이 가능함을 시사한다.


In this study, we synthesized amine-functionalized magnesium-phyllosilicates (AF-MgP) with an octahedral and tetrahedral structure using (3-aminopropyl)triethoxysilane. The synthesis of AF-MgP, surface functionalization of amine and 1 : 2 ratio of the octahedral and tetrahedral structure were confirmed by FT-IR and XRD analysis. In addition, it was confirmed that AF-MgP was absorbed evenly on the surface of cotton fibers and coated on the cotton fibers from HR-SEM and EDX analysis. The antimicrobial activity test of cotton fibers according to KS confirmed that cotton fibers coated with AF-MgP particles show an enhanced antimicrobial activity against cutaneous microorganisms. Our results suggest that AF-MgP is not only applied as a functional nanomaterial that gives the cotton fiber antimicrobiality, but also can be used in the field of cosmetic and biomedical materials.

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10Fabrication and Evaluation of Polyelectrolyte Complexes of Dextran Derivatives for Drug Coating of Coronary Stents

저자 : Eun-jae Jang , So-youn Lee , In-ho Bae , Dae Sung Park , Myung Ho Jeong , Jun-kyu Park

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 5호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 586-590 (5 pages)

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The aim of this study was to fabricate a dextran polyelectrolyte multi-layer on a bare metal stent (BMS) and to evaluate bio-physical properties of the layer. Diethylaminoethyl-dextran (DEAE-D) as a polycation and dextran sulfate (DS) as a polyanion were successively coated on the bare metal stent by a well-known layer-by-layer procedure. The morphology of the stent surface and its cell adhesion were studied after each coating step by scanning electron microscopy. The stent showed more blotched and slightly rougher morphology after dextran-DS coating. The contact angle of the DEAE-DS group (39.5 ± 0.15°) was significantly higher than that of the BMS group (45.16 ± 0.08°), indicating the improvement of hydrophilic. The SMC proliferation inhibition in the DEAE-DS-coated stent group (20.9 ± 0.04%) was stronger than that in the control group (21.7 ± 0.10% in DS-coated group only). The DEAE-DS coating is desired for stent coating materials with biocompatibility and anti-restenosis effect.

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1연안해역에서 석유오염물질의 세균학적 분해에 관한 연구

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