염화아연(ZnCl₂) 부활법에 의해 제조한 목재 활성탄의 특성

권구중,권성민,김남훈,Kwon, Gu-Joong,Kwon, Sung-Min,Kim, Nam-Hun 강원대학교 산림과학연구소 2007 Journal of Forest Science Vol.23 No.1

본 연구는 염화아연을 이용한 화학약품 부활법으로 잣나무재 활성탄을 제조하기 위해 원료에 대한 화학약품부활제 비율의 영향을 검토하였다. 염화아연과 혼합한 목분은 질소분위기에서 상온에서 $600^{\circ}C$까지 1시간 열처리하여 중량변화를 측정하였다. 이 처리과정에 있어 활성탄 내부에 다양한 공극크기 분포와 표면특성이 확인되었다. 즉, 최대 BET 표면적과 총 공극체적은 목분에 대하여 염화아연의 비율이 5배인 경우였으며, 각각 그 값은 $1468m^2/g$와 1.74 cc/g이었다. 결론적으로 활성탄 제조시 화학약품부활제의 비율에 의해 활성탄의 특성이 뚜렷하게 차이가 나타나는 것이 확인되었다. The effect of ratio between chemical activating agent and raw material in the preparation of activated carbons from wood has been studied. Pinus koraiensis wood and zinc chloride ($ZnCl_2$) were used for materials in this study. Mixtures of wood and zinc chloride were heated under nitrogen flow in the temperature ranging from room-temperature to $600^{\circ}C$ for 1 hr using thermogravimetric technique. During heat treatment, activated carbons with various pore size and specific surface properties were obtained. The maximum BET surface area and total pore volume were $1468m^2/g$ and 1.74 cc/g, respectively, at the mixture ratio of 1 (wood powder) to 5 ($ZnCl_2$). It can be concluded that the differences in the properties of the activated carbons were related significantly with the ratio of chemical activating regent.

숙련공에 의한 목탄제조과정 중 전통식 탄화로 내의 온도변화 (Ⅰ)

권구중(Gu-Joong Kwon),박형수(Hyung-Soo Park),이성재(Sung-Jae Lee),권성민(Sung-Min Kwon),이귀현(Gwi-Hyun Lee),김남훈(Nam-Hun Kim) 한국산림바이오에너지학회 2008 산림바이오에너지 Vol.27 No.1

숙련자에 의한 목탄제조과정 중 전통식 탄화로내의 온도변화와 목탄의 수율을 조사하였다. 온도 측정에는 플라티늄을 원료로한 R형의 열전지와 니켈을 원료로한 K형의 열전지를 이용하였다. R형의 온도측정범위는 0∼1600℃, K형은 0∼1200℃로 탄화로 내부는 R형을, 굴뚝부위는 K형을 사용하여 온도를 측정하였다. 탄화과정은 5일에서 6일 정도가 소요되었다. 탄재의 착화시 탄화로 내부의 온도는 약 700∼800℃였고 연통부위 온도는 약 80∼90℃였다. 목초액을 얻는 동안의 탄화로 내부온도는 약 600℃였고 굴뚝부위는 약 80∼90℃였다. 정련단계에 이르기까지 탄화로 내부온도는 증가하여 정련단계에서는 900∼1100℃의 고온에 달하였다. 정련단계에서 굴뚝의 온도도 크게 올라 약 600℃에 달하였다. 목탄의 수율은 9.8∼12.3%였다. 본 연구에서 전통식 탄화로를 이용한 숙련자의 목탄제조 과정 중의 온도변화 경과곡선과 목탄의 수율이 밝혀졌다. 얻어진 온도변화 경과곡선은 초심자의 제탄과정에서 지표의 하나로 이용될 수 있을 것이다. This study was performed to investigate the variation of temperature in a Korean traditional kiln controlled by an expert during carbonization process of wood. The yield of charcoal was also investigated. Two kinds of thermocouples, R-type and K-type, were used for measuring temperatures. Temperature tolerance of the R-type thermocouple prepared from platinum was from 0℃ to 1600oC and that of K-type thermocouple prepared from Nickel was from 0℃ to 1200℃. R-type was used for measuring temperature in the kiln while the K-type for measuring temperature in chimney. In this traditional kiln system, carbonization process was completed in five to six days. In the kiln, the ignition temperature was ranged from 700℃ to 800℃. During gathering wood vinegar, the temperature was kept around 600℃. And then the temperature were increased gradually prior to be refined. Finally, the temperature in refining process was reached to maximum point, 1000±10℃. In the chimney, the temperature was increased gradually from ca. 80℃ at ignition to ca. 600℃ at refining. The yield of wood charcoal was 9.8 to 12.3%. In this study, we showed the temperature profile through carbonization process in the traditional kiln and the yield of wood charcoal. The temperature profile can be used for beginner during carbonization process as a guideline.

거대억새 탈리그닌 처리에 있어서 무기물이 리그닌 분석에 미치는 영향

권구중(Gu-Joong Kwon),황교정(Kyo-Jung Hwang),양지욱(Ji-Wook Yang),황재현(Jae-Hyun Hwang),김대영(Dae-Young Kim) 한국펄프·종이공학회 2016 펄프.종이技術 Vol.48 No.4

This study was carried out to the influence of inorganic compounds on the analysis of lignin when it comes to delignification by using Miscanthus sinensis which planted on the reclaimed land. Peracetic acid was conducted by using acetic acid and hydrogen peroxide for delignification. For washing raw material before any chemical treatment, we compared a general washing method with a washing method using the screen. In the case of the non-washing sample, there was no clear distinction between the content of the component parts. However, it showed that a quantity of inorganic compound in M. sinensis is affecting by analyzing the content of lignin and inorganic compound with various conditions. So it is considered to be effective to treat M. sinensis with delignification and distilled water with screen washing to get the pure cellulose and use it as bio-materials.

화살나무 잎 열수추출물의 생리활성

권구중(Gu-Joong Kwon),최대성(Dae-Sung Choi),왕명현(Myeong-Hyeon Wang) 한국식품과학회 2007 한국식품과학회지 Vol.39 No.5

화살나무잎을 이용하여 열수추출물에 대한 항산화활성 및 생리 활성과 화살나무잎을 고온에서 덖음처리시 가열처리가 화살나무잎의 생리활성 물질에 미치는 영향을 검토하기 위해 덖음처리 한 것과 덖음처리하지 않은 시료에 대한 항산화 활성, α-amylase, α-glucosidase 및 염증억제효과를 분석하였다. 화살나무잎 열수추출물에 대한 총폴리페놀 함량은 덖음처리하지 않은 시료 10.6 mg/g, 덖음 처리한 시료 9.6 mg/g 로 덖음처리하지 않은 시료가 다소 높게 나타났다. DPPH 라디칼 소거능은 덖음처리하지 않은 시료의 항산화 활성(19.1 μg/mL)이 덖음처리한 시료(21.9 μg/mL)보다도 좋은 활성을 보여주었다. Hydroxyl 라디칼 소거능은 덖음처리한 시료와 덖음처리하지 않은 시료, 모두 농도의 증가에 따라 hydroxyl radical이 감소하는 경향을 보여주어 농도 의존적인 저해효과를 나타냈다. SOD 유사활성은 농도에 의존하는 경향을 보여주었고, 화살나무 잎의 열수추출물에 대한 대조구인 ascorbic acid의 경우, 3 mg/mL에서 52%의 SOD 유사활성을 보인 반면, 덖음처리하지 않은 시료가 20%, 덖음처리한 시료가 18%로 덖음처리하지 않은 시료가 다소 높은 SOD 유사활성도를 나타내었다. α-Amylase 저해효과는 화살나무 잎의 열수추출물은 농도의 증가에 따라 효과가 낮아졌고, 덖음처리한 시료가 덖음처리하지 않은 것에 비해 다소 좋은 효과를 보여주었다. 그러나 α-glucosidase 저해효과에 대한 활성은 거의 없었다. 대식세포 Raw 264.7세포를 이용한 화살나무잎 열수추출물의 항염증활성 효과는 LPS로 활성화시킴과 동시에 화살나무잎 열수추출물을 첨가하고 18시간 경과한 후 생성된 NO의 양을 측정하여, 덖음처리한 시료와 덖음처리하지 않은 시료 모두에서 농도의존적인 NO 생성억제효과가 확인되었다. MTT를 이용한 화살나무잎 열수추출물의 세포생존율은 덖음처리하지 않은 시료의 경우, 열수추출물의 첨가량이 증가하여도 세포생존율이 일정하게 나타났지만, 덖음처리한 시료는 열수추출물의 첨가량 증가와 함께 세포생존율이 감소하였다. This study was performed to investigate the biological activities of roasted (RE) and non-roasted (NRE) hot water extract samples from Euonymus alatus leaf by measuring DPPH radical scavenging, total polyphenol content, hydroxyl radical scavenging, superoxide dismutase (SOD)-like activity, anti-inflammatory activity, and inhibitory effects on α-amylase and α-glucosidase in vitro. The IC50 values for DPPH free radical scavenging activity of the NRE and RE hot water extracts were 19.1 μg/mL and 21.9 μg/mL, respectively, and their total polyphenol contents were estimated as 9.6 mg/g for NRE and 10.6 mg/g for RE. Both NRE and RE scavenged the hydroxyl radical in a concentration-dependent manner, but their activities were lower than that of BHA. It was also shown that SOD-like activity was dependent on NRE and RE concentration, and the SOD-like activity of NRE was slightly higher than that of RE. The highest SOD-like activity obtained from NRE was 20% at a concentration of 3 mg/mL. Neither NRE nor RE seemed to have an effect on α-amylase and α-glucosidase inhibition. Finally, the hot water extracts of NRE and RE significantly decreased the concentration of LPS-induced NO in RAW 264.7 cells, indicating anti-inflammatory activity.

PEG처리재의 초기 흡,탈습과정에서 중량, 함수율 및 치수 변화

권구중 ( Gu Joong Kwon ),김남훈 ( Nam Hun Kim ),전근우 ( Kun Woo Chun ) 韓國木材工學會 2009 목재공학 Vol.37 No.6

ChCl/urea 공융용매 전처리가 신갈나무재의 화학적 특성에 미치는 영향

권구중 ( Gu-joong Kwon ),박지수 ( Ji-soo Park ),양봉숙 ( Bong-suk Yang ),이은아 ( Eun-ah Lee ),박찬우 ( Chan-woo Park ),한송이 ( Song-yi Han ),김남훈 ( Nam-hun Kim ),이승환 ( Seung-hwan Lee ) 한국목재공학회 2019 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2019 No.2

공융용매 (Deep eutectic solvents, DES)는 수소결합 수용체와 수소결합 공여체로 구성된 용매로서, 혼합 시 강한 수소결합 상호작용으로 공용 혼합물을 형성하는 용매를 말한다. 이러한 공용용매는 각각의 성분보다 낮은 융점을 가지며, 제조용이성, 저가의 원재료, 생체이용 가능성, 저독성, 친환경성인 장점이 있어 다양한 응용 분야에서 유망한 용매로 주목받고 있다. 특히 목재 기반 펄프 산업에서 펄프화공정에 사용하는 가혹한 조건을 회피할 수 있는 대안으로 관심을 끌고 있다. 본 연구는 신갈나무를 이용하여 Choline chloride(ChCl)/Urea(U)를 몰비 (1:2)로 혼합한 공융용매를 이용하여 처리온도(100℃, 140℃)와 처리 시간(2, 6, 12, 24시간)이 구성성분 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 각 조건에서 공융용매처리 후 회수한 고형분의 수율은 처리 온도와 처리 시간이 증가할수록 감소하였다. 셀룰로오스는 공융용매 처리로 감소하였지만, 처리 온도와 처리 시간에 따른 영향이 크지 않았다. 헤미셀룰로오스는 100℃ 처리 조건에서는 공융용매처리에 의한 감소율이 크지 않았고, 처리 시간에 따른 영향도 없는 것으로 나타났다. 그러나 140℃ 조건에서는 100℃에 비해 높은 감소율을 보여주었고, 처리 시간이 길수록 증가하였다. 리그닌은 약간 감소하였지만, 전체적으로 처리 온도와 처리 시간에 의한 영향은 없는 것으로 나타났다.

염화콜린/젓산 전처리온도가 리그노셀룰로오스 나노섬유의 특성에 미치는 영향

권구중 ( Gu-joong Kwon ),박찬우 ( Chan-woo Park ),한송이 ( Song-yi Han ),박지수 ( Ji-soo Park ),이은아 ( Eun-ah Lee ),김정기 ( Jeong-ki Kim ),김남훈 ( Nam-hun Kim ),이승환 ( Seung-hwan Lee ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1

본 연구는 신갈나무를 이용하여 염화 콜린(Choline Chloride)과 젖산 (Lactic acid)을 몰비(1:2와 1:6)로 혼합하여 제조한 공융용매(Deep eutectic solvent, DES)를 이용하여 전처리 온도가 기계적 해섬에 의해 제조된 lignicellulosic nanofiber 특성에 미치는 영향에 대해서 검토하였다. DES 전처리 조건은 100 ℃와 140 ℃에서 2 시간, 6 시간, 12 시간 동안 실시하였다. DES 전처리에 의한 목분의 화학적 조성비는 몰비, 시간, 온도의 증가에 따라 감소하는 경향을 보여주었는데, 전처리 온도가 크게 영향을 주었다. lignicellulosic nanofiber(LCNF)는 100℃와 140℃에서 6시간 전처리 조건으로 처리한 시료를 이용하여 고압균질기로 5회 반복하여 제조하였다. LCNF의 결정화도는 140℃의 온도에서 전처리한 시료가 100℃로 전처리한 시료에 비해 낮았다. 그러나 LCNF의 폭을 TEM을 이용하여 측정한 결과에서 140℃로 전처리한 시료가 1-10nm 정도의 미세한 폭에 대한 비율이 100℃시료에 비해 크게 높았고, 기계적 강도도 우수한 것으로 나타났다. 따라서 DES 전처리에 있어서 온도는 LCNF의 특성에 크게 영향을 주는 것으로 판단된다.

개량형탄화로를 이용한 제탄과정 중 탄화로 내,외벽 온도변화 및 목탄 특성

권구중 ( Gu Joong Kwon ),권성민 ( Sung Min Kwon ),장재혁 ( Jae Hyuk Jang ),황원중 ( Won Joung Hwang ),김남훈 ( Nam Hun Kim ) 한국목재공학회 2011 목재공학 Vol.39 No.3

본 연구는 개량형 탄화로를 이용하여 제탄과정 중 탄화로 내 · 외벽체의 온도변화를 측정하고. 제탄된 목탄의 특성을 조사하였다. 공시탄화로의 탄화과정은 8일정도 소요되었다. 탄재탄화시 탄화로 내부온도는 720℃ 정도였고. 정련단계에 이르기까지 탄화로 내부온도는 점점 증가하여 정련단계에서는 l. 000℃ 이상의 고온에 달하였다. 연통부는 착화시 90℃였고. 서서히 증가되어 정련단계에서는750℃까지 상승하였다. 이 때 탄화로 벽체의 온도변화는 제탄과정 중의 탄화로 내부의 온도변화 경과곡선과 비슷한 경향을 보여주었다. 제탄과정에서 나타난 탄화로 벽체의 최고 온도는 500℃ 정도였다. 적외선 열화상카메라를 이용하여 체탄전 탄화로의 내 · 외벽체의 온도분포를 측정한 결과, 출탄 후 시간이 다소 경과되어도 상당한 양의 잠열이 탄화로 벽체와 천장에서 감지 되었다. 출탄된 목탄의 고정탄소은 85.9∼89,9% 였다, 점련도는 1, 경도는 12, 발열량은 7.047~7.456 kcal/kg. pH는 9.0∼9.9였다. 목탄의 수탄율은 13.8% 정도로 가존의 탄화로에 얻어진 수탄을 9.8∼12.3%에 비해 1.5% 정도 향상되었다. The study was performed to investigate the characteristics of charcoal and temperature change of a kiln`s inner and outer walls in carbonization process using improved kiln. In this kiln system, carbonization process was completed in eight days In the kiln, the ignition temperature was kept about 720°C And then the temperature were increased gradually prior to be refined. Finally, the temperature in refining process was reached to maximum point, 1,000°C In the chimney, the temperature was increased gradually from 90°C at ignition to 750°C at refining. The temperature change of the kiln wall resembles a temperature change progress curve during a carbonization process The highest temperature of the kiln wall that appeared hy a carbonization process was around 500°C As a result of having measured an inner wall and the outer wall of the kiln using an infrared thermography camera, it was judged with there being considerable latent heat on kiln wall and ceiling. Fixed carbon contented of charcoal was 85.9~89.9%. Refining degree of charcoal, hardness, calorific value and pH were I, 12, 7,047- 7,456 kcal/kg, 9.0~9.9, respectively. The yield of wood charcoal was 138% and compared to conventional kiln`s yield increased 1.5%.

LiOH/Urea 수용액을 이용하여 제조한 재생 셀룰로오스 겔의 공극분포 및 중금속 흡착 특성

권구중(Gu-Joong Kwon),양지욱(Ji-Wook Yang),황교정(Kyo-Jung Hwang),황재현(Jae-Hyun Hwang),황원중(Won-Jung Hwang),김대영(Dae-Young Kim) 한국펄프·종이공학회 2016 펄프.종이기술 Vol.48 No.4

This experiment was carried out to study the pore distribution of regenerated cellulose gel (RCG) prepared by using a LiOH/urea solution and the adsorption characteristics of a lead and cadmium. The specific surface area of RCG was higher in the 2% cellulose concentration with a higher number of beads type than the film type. In the case of pore distribution, they were between 50-150 nm of film type RCG. However, large pore, which are more than 150 nm also existed on the beads type RCG. The adsorption characteristics of cadmium and a lead showed the removal efficiency of the beads type RCG was superior to the film type RCG. The heavy metal removal, based on a pH value of 5-6, showed slightly higher efficiency. Moreover, the rate of removal of lead appeared highly comparable with that of cadmium. According of the FT-IR spectrum analysis, heavy metal adsorption of RCG appeared to be due to the absorption of heavy metals by the hydroxyl group within the cellulose.

홀로셀룰로오스 에어로겔의 특성

권구중 ( Gu Joong Kwon ),김대영 ( Dae Young Kim ),김남훈 ( Nam Hun Kim ) 한국목재공학회 2010 목재공학 Vol.38 No.3

본 연구는 홀로셀룰로오스를 이용하여 제조한 에어로겔과 에어로겔의 열적특성 및 다공성에 대해서 검토하였다. 홀로셀룰로오스는 alkali hydroxide-urea 용액으로 용해 및 겔화시켜 동결건조로 에어로겔을 제조하였다. 홀로셀룰로오스 에어로겔은 그물모양 또는 스폰지와 같은 다공성구조로 이루어졌다. 밀도는 0.04 g/cm3이었고, 비표면적은 145.3 m2/g이었다. 에어로겔의 열분해는 210∼350°C의 온도범위에서 일어났으나, 저속의 승온조건일수록 열분해가 보다 낮은 온도에서 일어났다. 홀로셀룰로오스 에어로겔은 승온조건이 저속일수록 micro pore체적이 증가하였다. 홀로셀룰로오스 에어로겔 탄화물의 비표면적은 0.5°C/min의 승온조건이 656.7 m2/g로 가장 높았다. 탄화물들은 에어로겔의 구조가 열에 의해 섬유의 배열이 변형되어 불규칙적 구조로 변화된 것이 주사전자현미경에 의해 관찰되었다. This study was carried out to investigate the characterization of aerogel made by holocellulose, the thermal properties of the aerogel, and its shapes and porous structures. The aerogel was made by holocellulose through the gelation in alkali hydroxide-urea solution and freeze drying processes. Holocellulose aerogel had porous structure such as net or sponge. The density of holocellulose aerogel was 0.04 g/cm3, and the specific surface area 145.3 m2/g. Although thermal degradation occurred in the range of 210∼350°C, significant thermal degradation occurred at low temperature with low heating rate, Micropore volume was sharply increased with low heating rate. Holocellulose aerogel char obtained by carbonization with 900°C and 0.5°C/min. heating rate had the highest surface area, 656.7 m2/g. The deformed and irregular structures of holocellulose aerogel chars due to the thermal degradation were observed in SEM.