폴리프로필렌/셀룰로오스 나노 섬유 복합체의 열적 및 기계적 물성

윤혁준(Hyeok Jun Yoon),길보민(Bo Min Gil),이종혁(Hyeok Lee),박정은(Jeong Eun Park),임종휘(Jonghwi Lim),조명준(Myeong Jun Jo),정경호(KyungHo Jung),위정재(Jeong Jae Wie) 한국고분자학회 2020 폴리머 Vol.44 No.3

최근, 가장 풍부한 천연고분자 중 하나인 셀룰로오스를 사용하기 위해 제지산업, 분리막, 보강재 등에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 소비자 포장재, 자동차 산업 등 산업에서 가장 많이 쓰이고 있는 플라스틱 중 하나인 폴리프로필렌(polypropylene, PP)의 기계적 물성을 증가시키기 위해 셀룰로오스 나노 섬유(cellulose nanofiber, CNF)를 사용해 복합체를 제조했다. 무극성인 폴리프로필렌에 극성인 CNF를 분산시키기 위해 무수말레인산 폴리프로필렌(maleic anhydride polypropylene, MAPP)을 상용화제로 첨가했다. CNF가 첨가되면서 인장강도와 굴곡강도는 크게 향상됐으며 충격강도는 감소했다. SEM 분석 결과 PP/MAPP 매트릭스와 CNF 사이의 상호작용이 확인됐고 인장강도와 굴곡강도는 매트릭스와 CNF 간의 상호작용이 크게 작용해 증가한 반면 충격강도는 기공과 CNF로 인한 응력집중에 의해 감소함을 확인했다. TGA 분석결과 CNF가 열적으로 불안정하기 때문에 CNF의 함량이 증가할수록 복합체의 열적 안정도는 낮아졌다. 또한 높은 함량의 CNF 샘플에서 결합수로 인해 기공이 증가하는 현상을 관측했다. Recently, one of the most abundant natural polymers in the earth, cellulose has been studied in various fields. In this study, polymer composites were produced through introduction of cellulose nanofiber (CNF) into polypropylene (PP) which is one of the most commercially utilized polymer for enhanced mechanical properties. Also, maleic anhydride polypropylene (MAPP) was added to PP/CNF composites for compatibility improvement between non-polar PP and polar CNF. Both tensile strength and flexural strength were increased with the addition of CNF, but, on the other hand, impact strength was decreased. As a result of SEM analysis, the interaction between PP/MAPP matrix and CNF was created, and the tensile and flexural stress were influenced by the interaction between PP/MAPP matrix and CNF. Impact stress confirmed that it decreases by pore and stress concentration by CNF. The TGA analysis confirmed that composites are thermally unstable by CNF. Therefore, as CNF contents increased, the initial and final decomposition temperature of the composites are decreased. We also observed increase of porosity because of bound water in the case of high CNF contents.

국내 전력시장의 직접구매제도 개선방안에 관한 연구

윤혁준(Hyeok Jun Yoon) 에너지경제연구원 2021 에너지경제연구 Vol.20 No.2

한국전력시장에서 복합발전기의 운전조합별 비용함수의 계통한계가격(SMP) 결정메커니즘 영향에 관한 연구

윤혁준 ( Hyeok Jun Yoon ) 한국환경경제학회·한국자원경제학회(구 한국환경경제학회) 2021 자원·환경경제연구 Vol.30 No.1

우리나라 전력시장에서 한계비용 기반의 가격결정메커니즘에 관한 논의가 이루어질 때 마다 한계발전기의 수익 감소는 가장 큰 장애물로 인식되었다. 하지만 수익감소는 한계비용 기반의 가격결정메커니즘의 한계점이 아니라 시장개설 초기 CBP체제의 단기 운영 계획, 발전계획프로그램의 기능 부재, 성능시험의 구조적 결함이 결합된 문제이다. 다조합 복합발전기에 운전조합별 비용함수를 적용할 경우 고출력구간에서 한계비용이 평균비용을 초과할 수 있으며, 이것은 비용함수를 산정하는 방식에 따라 가격결정메커니즘 제도개선을 가로막았던 구조적인 장애물을 극복할 수 있는 기회를 제공할 수 있다. 실시간 시장, 계통운영보조서비스 시장 등 재생에너지 확대를 수용하기 위한 전력시장 개선 및 DR, ESS 등 새로운 자원들의 시장참여 확대 등 향후 전력시장의 복잡성은 더욱 증가할 것으로 전망된다. 전력시장이 복잡해질수록 합리적인 가격신호를 제공하는 것이 바로 전력시장의 가장 중요한 역할이며 한계비용 기반의 가격결정메커니즘이 바로 전력시장 선진화의 출발점이 될 것이다. It has been recognized that implementing the marginal price mechanism to CBP is not acceptable due to the lack of revenue of the marginal generators. This study shows that it is not the problem of marginal price mechanism but the structural problems originated by the suspension of restructuring, the technical limits of RSC program and inaccuracy of the generation cost estimation method. This study explains the method to calculate the cost function in operating modes of the CC generators and proposes the modeling for the CC generators in RSC program. To implementing the cost function in operating modes could give an opportunity to change the price setting mechanism from average to marginal cost. The price setting mechanism based on the marginal cost will be one of the main points to provide the right price signals and to introduce a real-time and A/S markets to prepare the energy transition era.

복합화력발전기의 운전조합별 비용함수에 관한 연구

이재희(Jaehee Lee),윤혁준(Hyeok-Jun Yoon),오창진(Chang-Jin Oh),노유림(Yu-Rim Noh),주성관(Sung-Kwan Joo),유상민(Sangmin Ryu),위영민(Young-Min Wi) 대한전기학회 2018 전기학회논문지 Vol.67 No.3

In this study, the theoretical methodology is presented for estimating cost function based on operating modes for Combined Cycle Power Plant. The proposed method has estimated cost functions using the relationship between the gas turbine heat input and the output ratio of the steam turbine. In order to verify the proposed method, a regression analysis was performed using the single cost function estimated by the existing performance test method and the cost function for each operating mode estimated by the proposed method. The results of case studies using the 2016 generator input and output data are presented to show the effectiveness of the proposed method.

유전자조작, 균주분리 갯메꽃 뿌리로부터 분리된 내생진균의 식물생장촉진활성

유영현 ( Young Hyun You ),윤혁준 ( Hyeok Jun Yoon ),우주리 ( Ju Ri Woo ),서영교 ( Yeong Gyo Seo ),신재호 ( Jae Ho Shin ),추연식 ( Yeon Sik Choo ),이인중 ( In Jung Lee ),김종국 ( Jong Guk Kim ) 한국미생물생명공학회 2011 한국미생물·생명공학회지 Vol.39 No.4

Eight endophytic fungal strains were isolated from the roots of Calystegia soldanella from the western coast of South Korea. The culture filtrate of the eight endophytic fungi were applied to waito-c rice seedlings in order to verify potential plant growth promotion activities. The results of bioassay indicated that the Cs-9-7 fungal strain possessed the highest plant growht promotion activity. Fungal culture filtrates were analyzed to verify secondary metabolites using gas chromatography and mass spectroscopy with selected ion monitoring (GC/MS-SIM). The culture filtrate of the Cs-9-7 fungal strain was confirmed to contain gibberellins GA3 (1.229 ng/mL), GA4 (3.535 ng/mL), GA7 (1.408 ng/mL) and GA12 (0.378 ng/mL). Polymerase chain reactions (PCR) were performed so as to determine the internal transcribed spacer (ITS) regions for the identification of isolated strains with universal primers ITS-1 and ITS-4. The Cs-9-7 fungal strain, isolated from the root of C. soldanella, has been named Aspergillus tubingensis Cs-9-7.

보문: 고창갯벌의 염생식물 뿌리로부터 분리된 내생진균의 다양성

유영현 ( Young Hyun You ),윤혁준 ( Hyeok Jun Yoon ),우주리 ( Ju Ri Woo ),서영교 ( Yeong Gyo Seo ),김미애 ( Mi Ae Kim ),이경민 ( Gyeong Min Lee ),김종국 ( Jong Guk Kim ) 한국균학회 2012 韓國菌學會誌 Vol.40 No.2

염생식물인 칠면초, 갈대, 갯질경, 해홍나물을 고창갯벌로부터 채집하였으며, 39점의 내생진균을 염 습지에 자생하고 있는 염생식물의 뿌리로부터 분리하였다. 내생진균들은 ITS1, 5.8s와 ITS2를 포함하는 ITS-rDNA 영역에 의해 분석되었다. 다양한 내생진균은 Eurotiales (36%), Pleosporales (26%), Hypocreales (18%), Incertae sedis (8%), Glomerellales (5%), Sordariales (2%), Xylariales (2%), Capnodiales (3%)등 8종류 목에 속하는 것으로 확인되었다. 39점의 내생진균은 속(genus)단계에서 Alternaria, Aspergillus, Chaetomium, Cladosporium, Colletotrichum, Coniothyrium, Dothideomycete, Fusarium, Gibberella, Macrophoma, Penicillium, Pestalotiopsis, Phaeosphaeria, Phoma, Pleosporales, Pseudozyma, Talaromyces, 그리고 Termitomyces에 포함되는 것으로 분석되었다. 그리고 내생진균은 Eurotiales목의 Penicillium속이 가장 많이 분포하고 있는 것으로 분석되었다. Halophyte samples, such as Suaeda japonica, Phragmites australis, Limonium tetragonum, Suaeda maritima were collected from Go-chang salt marsh. Thirty-nine endophytic fungal strains were isolated from the roots of halophytes naturally growing in salt marsh. All endophytic fungal strains isolated were analyzed by internal transcribed spacer (ITS) containing ITS1, 5.8 s and ITS2 region. Endophytic fungal strains belong to eight orders, i.e., Eurotiales (36%), Pleosporales (26%), Hypocreales (18%), Incertae sedis (8%), Glomerellales (5%), Sordariales (2%), Xylariales (2%), and Capnodiales (3%). On genus level, they were composed of Alternaria, Aspergillus, Chaetomium, Cladosporium, Colletotrichum, Coniothyrium, Dothideomycete, Fusarium, Gibberella, Macrophoma, Penicillium, Pestalotiopsis, Phaeosphaeria, Phoma, Pleosporales, Pseudozyma, Talaromyces, and Termitomyces. Of them, Penicillium (26%), Fusarium (13%) of Eurotiales and Hypocreales were predominant.

단보 : 송이버섯과 공생하는 소나무 세근으로부터 분리된 내생균의 다양성

유영현 ( Young Hyun You ),윤혁준 ( Hyeok Jun Yoon ),우주리 ( Ju Ri Woo ),임순옥 ( Soon Ok Rim ),이진형 ( Jin Hyung Lee ),공원식 ( Won Sik Kong ),김종국 ( Jong Guk Kim ) 한국균학회 2011 韓國菌學會誌 Vol.39 No.3

Endophytic fungi were isolated from the Pinus densiflora rootlet colonized by ectomycorrhizal fungus Tricholoma matsutake. Eighteen species of endophytic fungi were identified by analyzing rDNA-ITS sequence. As the result of the rDNA-ITS analysis, ascomycota of 15 species and Mucoromycotina of 3 species were isolated. Of all the endophytic fungi isolated, Penicillium sp. was confirmed as the highest frequency.

열가소성 폴리우레탄과 미세결정 셀룰로오스 복합체의 제조 및 기계적 물성 분석

김용주(Yongju Kim),윤혁준(Hyeok Jun Yoon),이상연(Sang Yeon Lee),이종혁(Jong Hyeok Lee),문성박(Seong Bak Moon),남정민(Jeong Min Nam),정경호(Kyongho Jung),위정재(Jeong Jae Wie) 한국고분자학회 2020 폴리머 Vol.44 No.6

셀룰로오스는 식물 세포벽의 기본 구조 성분으로 자연에서 추출할 수 있는 가장 풍부한 천연고분자이다. 셀룰로오스는 열분해성 및 생분해성이 뛰어나며 가벼운 무게 대비 높은 기계적 물성을 나타내는 특성으로 인해, 고분자-셀룰로오스 복합체를 통해 자동차 경량화 소재, 신발, 코팅 및 건축용 소재 등의 다양한 산업 분야에 적용하기 위한 연구가 널리 진행되고 있다. 본 연구에서는 가볍고 신축성이 좋은 열가소성 폴리우레탄(TPU)의 낮은 기계적 강도를 증가시키고 미세 플라스틱에 의한 환경오염을 방지하기 위해 미세결정 셀룰로오스(MCC)를 보강재로 사용하여 친환경 복합체를 제조하고자 한다. 사용된 MCC의 사이즈는 입도 분석기(PSA)로 측정 시 88.4 μm로 측정되었으며 TPU의 우레탄기와 MCC의 수산기 사이의 수소결합을 통한 상호작용은 적외선 분광분석(FTIR)을 통해 확인했다. 열중량분석(TGA)을 통해 열안정성을 측정한 결과 MCC의 열안정성이 낮기 때문에 TPU-MCC 복합체의 MCC 함량이 증가할수록 열안정성은 감소함을 나타냈다. 주사전자현미경(SEM) 측정결과 0.5 wt% 함량에서는 MCC가 매트릭스 내부에 골고루 분산된 모습이 관찰되었으나 1wt% 이상의 함량에서는 응집이 발생하는 현상을 관찰했다. 만능재료시험기(UTM) 측정 결과 0.5 wt%와 같은 소량의 MCC 함량 첨가는 인장강도 12.7%, 연신율 36.7%, 그리고 인성 25.9%가 증가함을 확인했지만 1 wt% 이상의 MCC 함량에서는 기계적 물성이 감소하는 경향을 나타냈다. 결론적으로 보강재를 소량 첨가함으로써 매트릭스 물질의 기계적 물성을 증가시킬 수 있음을 확인했다. Cellulose is the most abundant polymer found in nature. Owing to the lightweight mechanical properties and biodegradability of cellulose, polymer-cellulose composites have widely been investigated for various applications. In this study, microcrystalline cellulose (MCC) is employed as a reinforcement agent for eco-friendly TPU-MCC composites to enhance the mechanical strength of thermoplastic polyurethane (TPU). The size of the MCC was measured to be 88.4 μm by particle size analyzer, and the hydrogen bonding between the urethane group of TPU and the hydroxyl group of MCC was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy. As evident from SEM analysis, MCC was evenly dispersed in TPU matrix at 0.5 wt% MCC loading, but we observed the aggregation at 1 wt% or higher MCC loading. From the universal testing machine analysis, we observed an increase in tensile strength by 12.7%, elongation by 36.7%, and toughness by 25.9% at a small amount of 0.5 wt% MCC content.

부안갯벌 생태계 복원을 위한 칠면초와 해홍나물의 내생진균류에 대한 유전학적 다양성 분석

유영현 ( Young Hyun You ),윤혁준 ( Hyeok Jun Yoon ),서영교 ( Yeong Gyo Seo ),김미애 ( Mi Ae Kim ),신재호 ( Jae Ho Shin ),이인중 ( In Jung Lee ),추연식 ( Yeon Sik Choo ),김종국 ( Jong Guk Kim ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2012 한국미생물·생명공학회지 Vol.40 No.4

부안갯벌에서 채집된 염생식물 칠면초와 해홍나물의 뿌리로부터 84종의 내생진균을 분리 및 동정하였다. 염생식물 샘플은 칠면초와 해홍나물이 부안갯벌로부터 분리되었다. 모든 내생진균류들은 ITS1, 5.8s와 ITS2를 포함하는 ITS영역의 서열에 의해 분석되었다. 내생진균류들은 Pleosporales(45%), Eurotiales (27%), Incertae sedis (11%), Dothideales(6%), Capnodiales (5%), Hypocreales (5%), 및 Agaricales(1%)에 해당하는 것을 확인하였다. 내생진균류는 자낭균문과 담자균문의 Alternaria속, Ascomycota속, Aspergillus속, Aureobasidium속, Cladosporium속, Eupenicillium속, Fusarium속, Gibberella속, Hocrea속, Lewia속, Macrophoma속, Penicillium속, Peyronellaea속, Phoma속, Pleospora속, Pleosporales속, Pseudeurotium속, Schizophyllum속, 그리고 Talaromyces속이 포함되는 것을 확인하였다. 그리고 alternaria(21%)와 Penicillium (13%)이 우점종인 것을 확인하였다. 본 연구에서는 칠면초와 해홍나물로부터 내생진균을 분리한 결과 Pleosporales 목과 Eurotiales 목의 Alternaria (21%)와 Penicillium (13%)이 가장 많이 분포하는 것으로 나타났다. Eighty-four endophytic fungal strains were isolated and identified from the roots of halophytes collected in Buan salt marsh. All halophyte samples, such as Suaeda japonica, and Suaeda maritima were isolated from Buan salt marsh. All endophytic fungi isolated were analyzed by sequences of internal transcribed spacer (ITS) containing ITS1, 5.8s and ITS2 region. All endophytic fungi expressed that fungal strains belong to eight orders; Pleosporales (45%), Eurotiales (27%), Incertae sedis (11%), Dothideales (6%), Capnodiales (5%), Hypocreales (5%), and Agaricales (1%). All endophytic fungi were confirmed at the genus level of Ascomycota and Basidiomycota, containing Alternaria, Ascomycota, Aspergillus, Aureobasidium, Cladosporium, Eupenicillium, Fusarium, Gibberella, Hypocrea, Lewia, Macrophoma, Penicillium, Peyronellaea, Phoma, Pleospora, Pleosporales, Pseudeurotium, Schizophyllum, and Talaromyces. Alternaria (21%) and Penicillium (13%) were the dominant endophytic fungal strains. In this study, endophytic fungal strains analyzed from S. japonica and S. maritime, Alternaria (21%), and Penicillium (13%) of Pleosporales and Eurotiales in halophytes were very abundant.

나일론66-미세결정 셀룰로오스 결정 특성 및 기계적 물성

이재경(Jae Gyeong Lee),김용주(Yongju Kim),이영동(Young Dong Lee),윤혁준(Hyeok Jun Yoon),박정은(Jeong Eun Park),정경호(Kyongho Jung),위정재(Jeong Jae Wie) 한국고분자학회 2021 폴리머 Vol.45 No.2

미세결정 셀룰로오스(microcrystalline cellulose, MCC)는 가벼우면서도 높은 기계적 물성을 유도할 수 있어 고분자 복합체를 활용하는 다양한 산업 분야에 적용되고 있으며 복합체의 경량화를 위한 보강재로 주목받고 있다. 또한 고분자 매트릭스로 사용가능한 나일론66의 경우도 열적 특성이 좋으며 기계적 물성이 강하여 여러 보강재와 함께 제조되어 쓰이고 있다. 본 연구에서는 나일론66의 아미드 결합부분과 MCC의 수산기와 수소결합을 유도하여 기계적 물성을 향상시키고자 했다. 압출과 사출공정을 통해 나일론66-MCC 복합체를 neat 고분자부터 MCC 함량을 0.5, 1, 2, 5 wt%까지 총 5가지로 제조했다. 열중량분석(TGA)을 통하여 복합체의 열적 물성을 확인할 수 있었으며 시차주사 열량분석법(DSC)을 통하여 유리전이온도와 결정화 온도를 측정했다. 만능재료시험기(UTM)를 이용하여 인장강도, 파단연신율, 인성을 측정했으며 아이조드 충격시험(IZOD impact strength test)을 통하여 충격강도를 측정했다. MCC의 함유량이 0.5 wt%일 때 파단연신율, 인성, 충격강도의 수치가 가장 높게 나왔다. 충격강도시험을 진행한 후 파단면을 주사전사현미경(SEM)으로 관찰한 결과, MCC의 함량이 증가할수록 MCC 분자들의 응집 현상이 있음을 확인했다. 보강재의 함유량을 달리한 각각의 복합체 결정 분석은 X-선 회절 분석법(XRD)을 통해 확인했다. 결과적으로 소량의 보강재 첨가만으로 복합체의 물성을 증가시켰으며 경량 보강재를 이용하여 복합체를 제조했다. Microcrystalline cellulose (MCC) has drawn a great attention toward lightweight yet mechanically robust polymer composites for applications in various industrial fields. In this study, the nylon66-MCC composites were manufactured through extrusion and injection process to improve mechanical properties by inducing hydrogen bonds between the amide bond of nylon66 and the hydroxyl group of MCC. As the MCC content increased, the elongation at break and toughness were measured the highest at the 0.5 wt% of MCC measured by UTM and the tensile strength decreased. Impact strength which was also the highest at the 0.5 wt% of MCC was measured by IZOD impact strength test. The crystallization was analyzed by XRD. As a result, the mechanical properties of the composites were increased only by the addition of a small amount of light weight reinforcement agent.