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고전단 역방향회전 해섬기를 이용한 리그노셀룰로오스 나노피브릴의 단리와 특성
마서영 ( Seo-young Ma ),권구중 ( Gu-joong Kwon ),한송이 ( Song-yi Han ),김정기 ( Jeong-ki Kim ),조승우 ( Seung-woo Cho ),김남훈 ( Nam-hun Kim ),이승환 ( Seung-hwan Lee ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1
일반적으로 목질바이오매스로 부터의 리그노셀룰로오스 나노피브릴(Lignocellulose nanofibrill, LCNF)은 화학적, 생물학적 전처리 후 기계적 해섬공정에 의해 제조된다. 기존 기계적 해섬 공정은 대량생산화에 한계가 있는 경우가 많아, 나노셀룰로오스 시장의 급격한 성장속도에 맞추어 새로운 해섬장치의 개발이 요구되고 있다. 최근 두 개의 회전자가 서로 반대방향으로 역회전하면서 강력한 전단력과 마찰력에 의해 원료를 나노화시킬 수 있는 고전단 역방향회전형 해섬기가 개발되었으며, 최대 시간당 50kg/h을 처리할 수 있다. 본 연구는 염화콜린/젓산(몰비 1:5) 공융용매를 이용하여 110℃에서 2시간 동안 전처리한 시료 5 kg을 고전단 역방향회전 해섬기로 해섬하여 LCNF를 제조하였으며 그 특성을 조사하였다. 공융용매 전처리 후 얻어진 전처리 잔사고형분의 수율은 65%이였다. 전처리 전의 원료와 비교하여 셀룰로오스는 12%, 헤미셀룰로오스 72%, 리그닌은 43% 감소하였다. SEM을 이용한 LCNF의 형태학적 특성의 관찰 결과, 해섬시간이 길어질수록 나노피브릴화가 진행되었으며, 3시간 처리 후 샘플은 매우 균일하게 나노화가 진행된 것을 알 수 있었다. 셀룰로오스의 상대결정화도는 전처리 후에 큰 수치를 보였으며, 해섬시간이 증가할수록 증가하였다. LCNF로 제조된 필름의 인장강도는 해섬처리 시간의 증가에 따라 증가하였다.
염료오염물질 제거를 위한 polyethylenimine가교 dialdehyde 나노셀룰로오스 에어로겔 제조
마서영 ( Seo-young Ma ),조승우 ( Seung-woo Cho ),이다영 ( Da-young Lee ),김정기 ( Jeong-gi Kim ),한송이 ( Song-yi Han ),권구중 ( Gu-joong Kwon ),반디라즈쿠마 ( Rajkumar Bandi ),다디갈라라마크리슈나 ( Ramakrishna Dadigala ),하이리반 ( Le V 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2
공융용매 전처리 후 초음파 처리에 의해 제조된 셀룰로오스 나노섬유를 Dialdehyde 화 시킨 후 polyethylenimine(PEI)과 화학적 가교를 통하여 에어로겔을 제조하였다. FT-IR 분석으로 PEI 의 아민기와 aldehyde 와의 가교결합을 확인하였으며, 수계에서 안정적으로 겔구조를 유지하고 있는 것과 가교결합과정에서 에어로겔의 공극이 감소된것을 알수 있었다. 또한, PEI 의 풍부한 미반응 아미노기(-NH<sub>2</sub>)에 의하여, 염료물질 제거에 효과적인 것을 확인하였다.
카라기난과 나노셀룰로오스를 이용한 습식방사 섬유의 특성
이다영 ( Da-young Lee ),조승우 ( Seung-woo Cho ),마서영 ( Seo-young Ma ),김정기 ( Jeong-gi Kim ),한송이 ( Song-yi Han ),권구중 ( Gu-joong Kwon ),반디라즈쿠마 ( Rajkumar Bandi ),다디갈라라마크리슈나 ( Ramakrishna Dadigala ),하이리반 ( Le V 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2
TEMPO 산화 셀룰로오스와 carrageenan 을 혼합한 현탁액으로부터 습식방사 공정으로 섬유를 제조하였다. Carrageenan 습식방사 섬유는 carrageenan 농도가 증가함에 따라 원형에 가까운 형태를 보여주었고, 인장강도와 연신율은 증가하였다. Carrageenan/TOCNF 혼합 방사 현탁액으로부터 제조한 섬유의 직경은 TOCNF 첨가량이 1.0%까지 증가하다가 이후로 감소하였다. 인장강도는 TOCNF 첨가량 0.5%조건이 가장 높았고, 이후 TOCNF 첨가비율이 증가할수록 감소하였다. 세척용매에 따른 강도적 특성은 전체적으로 에탄올을 이용한 것이 높았지만, 연신율은 아세톤으로 이용한 것이 높게 나타났다.
표면 탈아세틸화 키틴 나노섬유와 가교된 TEMPO산화 나노셀룰로오스 하이드로겔의 특성
조승우 ( Seung-woo Cho ),마서영 ( Seo-young Ma ),이다영 ( Da-young Lee ),김정기 ( Jeong-gi Kim ),한송이 ( Song-yi Han ),권구중 ( Gu-joong Kwon ),권재경 ( Jaegyoung Gwon ),반디라즈쿠마 ( Rajkumar Bandi ),다디갈라라마크리슈나 ( Ramakrishna 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2
열유도 아미드화를 통해 표면 탈아세틸화 키틴 나노섬유(S-DeActyl-ChNF)와 가교된 TEMPO 산화 셀룰로오스 나노피브릴(TOCNF) 하이드로겔의 특성에 대해서 조사하였다. 두 섬유의 혼합으로 양전하를 띠는 S-DeActyl-ChNF는 정전기 상호작용을 통해 음전하를 띠는 TOCNF에 결합되며, 가열을 통하여 TOCNF의 카르복실기와 ChNF의 아민기가 아미드 결합을 형성할 수 있다. FT-IR 스펙트럼에서 아미드 결합의 생성을 확인하였고, 하이드로겔 형성에 대한 온도 및 농도의 영향을 검토하였다. 순수한 TOCNF 하이드로겔과 비교하여 S-DeActyl-ChNF와 가교된 하이드로겔은 우수한 형태 안정성을 나타냈다.
공융용매(염화콜린/젖산) 전처리 후 효소처리에 의한 나노셀룰로오스 제조 및 특성 분석
한송이 ( Song-yi Han ),김서연 ( Seo-yeon Kim ),김정기 ( Jeong-ki Kim ),조승우 ( Seung-woo Cho ),마서영 ( Seo-young Ma ),라마크리슈나다디갈라 ( Ramakrishna Dadigala ),라즈쿠마반디 ( Rajkumar Bandi ),권구중 ( Gu-joong Kwon ),이승환 ( Seung 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1
공융용매(deep eutectic solvent, DES)는 제조가 용이하며, 리그노셀룰로오스의 효소당화 및 나노셀룰로오스 제조를 위한 효과적인 전처리 용매로서 주목받고 있다. 공융용매 전처리에 의하여 셀룰로오스에 대한 효소의 접근성을 향상시킬 수 있으며, 효소처리에 의한 셀룰로오스의 분해는 기계적 나노해섬처리효율의 향상을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 소나무(Pinus densiflora S. et Z.) 목분을 DES(염화콜린/젖산, 몰비 1:1) 처리 후 효소(Cellusoft L)로 후속 처리를 실시하고, 고압호모지나이저 처리를 통하여 리그노셀룰로오스 나노섬유(Lignocellulose nanofibril, LCNF)를 제조하였다. DES처리는 130도에서 3시간 처리하였으며, 리그닌(2.5%)과 헤미셀룰로오스(2.5%)를 함유하는 LCNF를 제조하였다. 효소 전처리 조건(효소처리 농도 및 효소처리 시간)이 나노해섬효율에 미치는 영향을 평가하였다. 고압호모지나이저는 5회 처리하였다. 단독 DES 전처리보다 효소처리를 추가한 경우가 나노해섬효율이 향상되는 경향을 보였다. 나노해섬효율의 평가는 LCNF의 보수도와 여수시간으로 평가하였으며, 효소처리 농도 및 시간이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다.
소나무 대단면재의 마이크로파 건조특성에 미치는 wrapping효과
김정기 ( Jeong-ki Kim ),권구중 ( Gu-joong Kwon ),한송이 ( Song-yi Han ),마서영 ( Seo-young Ma ),조승우 ( Seung-woo Cho ),김남훈 ( Nam-hun Kim ),김현승 ( Hyeon-seung Kim ),이승환 ( Seung-hwan Lee ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1
최근에 목조주택에 사용되는 대단면재의 건조에 있어서, 마이크로파 건조가 주목받고 있다. 마이크로파 건조는 건조 시간이 짧고 에너지 소비가 적기 때문에 상업용 목재 건조에 매력적이다. 기존의 관행 열기건조에 비해 건조응력 발생을 줄일 수 있어 건조제품의 품질을 향상시킬 수 있는 장점도 있다. 본 연구는 산업용 마이크로파 건조기(MAMA-5S, ㈜ 파셉)를 이용한 소나무 대단면재의 건조에 있어서 wrapping이 건조특성에 미치는 영향에 대해서 검토하였다. 소나무재는 강원도 정선에서 채취한 61년생으로 25×25×360cm의 크기로 제작하였다. 건조기는 1.2kW급 마이크로파 발생기(2,450 MHz) 18개를 장착하여 20시간동안 건조하여 할렬, 결정화도, 구성성분 및 추출물, 미세구조변화, 압축강도등에 대해서 분석하였다. 마이크로파 건조 후 30일동안 방치한 상태에서 횡단 및 표면할렬을 관찰한 결과, wrapping 된 시료가 미포장 시료에 비해 할렬발생이 적었다. Wrapping된 샘플의 추출물 함량은 높았으며, 헤미셀 룰로오스 함량은 낮아, wrapping에 의한 고열로 헤미셀룰로오스의 분해가 주로 이루어졌음을 시사하였다. 결정화도는 두시료 모두 유사한 값을 보여주었다. SEM을 이용한 미세구조를 관찰한 결과, wrapping된 시료는 유연벽공의 토로스가 크게 균열되었지만, 미포장시료는 건조시 발생된 재내의 강한 수증기 압력에 의해 토러스가 제거되었다. 비압축강도는 미포장 시료가 높게 나타났다.