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총설 : 1,3-프로판디올의 생물학적 생산을 위한 분리공정
홍연기 ( Yeon Ki Hong ) 한국화학공학회 2012 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.50 No.5
바이오 디젤 생산량 증가에 따라 공정 중에 부산물로 발생하는 글리세린의 과잉공급 및 가격 하락이 이루어지고 있다. 이에 따라 글리세린에 기반한 다양한 화학제품생산과 관련된 연구가 활발히 진행되고 있으며 글리세린을 탄소원으로 한 1,3-프로판디올의 생물학적 생산은 그 중 하나이다. 1,3-프로판디올은 지금까지 화학적인 방법을 통해 생산되어 왔으나 생물학적인 방법을 통해 생산될 경우 공정의 친환경성 및 경제성 확보와 더불어 1,3-프로판디올을 중합원료로 하는 PTT (Poly(trimethylene terephthalate))의 바이오폴리머로서의 활용을 가능하게 한다. 그럼에도 글리세린 유래 1,3-프로판디올의 생물학적 생산의 경제성에 있어 핵심은 경제적인 분리공정의 수립에 있다. 본 총설에서는 1,3-프로판 디올을 분리하기 위한 공정들에 대한 연구 동향을 소개하고 최근 에너지 절감과 더불어 1,3-프로판디올 분리와 부산물 제거를 동시에 달성할 있는 공정으로 주목 받고 있는 수상이성분계 추출에 대한 연구개발 동향 및 전망을 제시하고자 한다. As the biodiesel production is increasing rapidly, the crude glycerol, which is principal by-product of biodiesel production, has also been generated in a large amount. Many research studies on value-added utilization of glycerol are under investigation. 1,3-Propandiol is a promising chemical which can be produced from fermentation of glycerol because the application of 1,3-propanediol is mainly in the production of bio-PTT (Poly(trimethylene terephthalate). However, the cost of downstream processes in the biological production of 1, 3-propanediol can make a high portion in the total production cost. This review summarizes the present state of separation processes in each step studied for the removal of impurities and the recovery of 1, 3-propanediol from its fermentation broth. Furthermore, ATPE (Aqueous Two Phases Extraction) process is suggested as an attractive alternative for the primary separation process of 1,3-propanediol because ATPE is convenient for the simultaneous removal of microbial cells and impurities such as salts of organic acids and the separation of 1,3-propanediol from fermentation broth.
레이저산란패턴 기반 나노 래핑 표면 거칠기의 실험적 모델링 및 추정에 관한 연구
홍연기(Yeon Ki Hong),김경범(Gyung Bum Kim) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.1
본 논문에서는 나노 래핑 표면의 형상과 레이저산란 패턴 사이의 실험적 모델링에 관한 연구를 하였다. 우선, 반사표면에서 나타나는 산란광 속성들을 고찰하여 암시야 기반의 레이저산란 검사 메커니즘을 구성하였다. 이 메커니즘을 이용한 레이저산란 패턴 분석의 경우, 나노 래핑 표면 형상으로부터 산란된 레이저산란 성분은 불규칙하게 사선형태로 교차됨을 알 수 있다. 또한, 실험 계획법을 기반으로 도출된 매개변수로 적용된 최적의 레이저산란 영상에서 나노 래핑 표면 거칠기와 레이저산란 성분 사이의 상관관계를 회귀분석법을 이용하여 수학적 모델링을 시도 하였다. 이 모델의 검증을 위해 나노 래핑 표면 3 종류의 거칠기에 대해 50 번의 반복실험을 수행한 결과, 제시된 수학적 모델은 실제 거칠기 값에 근접하게 추정할 수 있음을 보였다. In this study, a correlation between the roughness of nanoscale lapping surface and its laser scattering pattern has been identified experimentally. The characteristics of laser scattering on a reflected surface are investigated, and a laser scattering mechanism is newly designed by adopting the dark-field method. Laser scattering patterns resulting from nanoscale lapping shape are in the shape of crossed irregular lattice. In addition, optimum laser scattering images are obtained by the design of experiment, and the roughness of nanoscale lapping surface is estimated using regression analysis certain useful features of the laser scattering patterns. The results of fifty experiments on three types of nanoscale lapping surfaces show that the roughness of nanoscale lapping surfaces can be accurately estimated by the proposed mathematical modeling method.
레이저 산란 영상을 이용한 표면거칠기의 실험적 규명에 관한 연구
홍연기(Yeon Ki Hong),김경범(Gyung Bum Kim) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.1
본 논문에서는 레이저 산란 영상을 이용하여 표면거칠기를 실험적으로 규명하였다. 우선, 레이저 산란 매개변수들과 표면형상에 따라 나타나는 광로의 편향성에 대해 고찰하였고, 이를 이용하여 레이저 산란 검사시스템을 구성하였다. 연삭표면에서 획득한 레이저 산란 영상을 분석한 결과 영상에서 수직방향으로 나타나는 산란광 분포영역이 증가와 감소를 반복하는 특징이 나타났다. 이러한 차별적 특징을 표현하는 레이저 산란 영상을 획득하기 위해 실험계획법을 이용하여 레이저 산란변수들의 최적조건을 선정하였고, 연삭표면에서 표면거칠기가 증가함에 따라 레이저 산란 영상 내에서 수직방향으로 나타나는 산란광 분포 영역이 선형적으로 증가함을 알 수 있었다. 이러한 정보는 마이크로 표면의 평가 및 거칠기 측정 시 주요한 인자로 사용될 수 있을 것이다. In this paper, surface roughness has been experimentally identified using laser scattering images. The parameters and optical deflected rays of laser scattering are investigated on laser scattering system, and then their optimum parameters on grinding surfaces are selected using design of experiment. The application of the optimum parameters results in featured laser scattering images, in which the mean of vertical scattering distributions is regarded as a feature. It is shown that the feature of laser scattering distributions is linearly increased according to grinding surface roughness and so the information can be used as important factor for the measurement and evaluation of various surface roughness. In the future, the performance of the proposed laser scattering method will be evaluated using AFM.
홍연기 ( Yeon Ki Hong ),전문수 ( Mun Soo Chon ) 한국액체미립화학회 2008 한국액체미립화학회지 Vol.13 No.1
The objective of this study was to investigate the spray characteristics of commercial biodiesel fuel at various fuel injection conditions. To examine the effect of various factors on the development of a biodiesel sprays, experiments were conducted at the various injection pressures, ambient pressures and blending ratio of bio-diesel fuels. As a result of experimental study, it was shown that the increase of blending ratio of biodiesel had little influence on spray behaviors under applied fuel injection condition in this study. Because macroscopic characteristics of biodiesel-blended diesel fuel were almost same as that of petrodiesel fuels, it was found that the commercial biodisel is applicable to conventional diesel engine.
레이저산란패턴 기반 나노 래핑 표면 거칠기의 실험적 모델링 및 추정에 관한 연구
홍연기(Yeon Ki Hong),김경범(Gyung Bum Kim) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.6
본 논문에서는 나노 래핑 표면의 형상과 레이저산란 패턴 사이의 실험적 모델링에 관한 연구를 하였다. 우선, 반사표면에서 나타나는 산란광 속성들을 고찰하여 암시야 기반의 레이저산란 검사 메커니즘을 구성하였다. 이 메커니즘을 이용한 레이저산란 패턴 분석의 경우, 나노 래핑 표면 형상으로부터 산란된 레이저산란 성분은 불규칙하게 사선형태로 교차됨을 알 수 있다. 또한, 실험 계획법을 기반으로 도출된 매개변수로 적용된 최적의 레이저산란 영상에서 나노 래핑 표면 거칠기와 레이저산란 성분 사이의 상관관계를 회귀분석법을 이용하여 수학적 모델링을 시도 하였다. 이 모델의 검증을 위해 나노 래핑 표면 3 종류의 거칠기에 대해 50 번의 반복실험을 수행한 결과, 제시된 수학적 모델은 실제 거칠기 값에 근접하게 추정할 수 있음을 보였다. In this paper, an experimental modelling between nano-lapping shape and its laser scattering pattern has been studied. Laser scattering attributes on reflected surface are investigated and then laser scattering mechanism is implemented based on dark-field method. When it comes to the investigation of laser scattering patterns, scattering components resulting from nano-lapping shape are appeared in the shape of crossed irregular lattice. In addition, the correlation between nano-lapping surface roughness and its laser scattering features is identified using regression analysis, in optimum laser scattering images from the design of experiment. As a result of fifty times experiments against three kinds of nano-lapping surface roughness, it is shown that the presented mathematical modelling can be estimated up to real roughness values.