키토산/제올라이트 복합체의 이산화탄소 흡착 특성

홍웅길 ( Woong-gil Hong ),황경준 ( Kyung-jun Hwang ),정경원 ( Gyeong-won Jeong ),윤순도 ( Soon-do Yoon ),심왕근 ( Wang Geun Shim ) 한국공업화학회 2020 공업화학 Vol.31 No.2

이 연구에서는 CO₂ 가스의 흡착 분리를 위해 현무암 기반 제올라이트에 키토산 수용액을 함침하여 키토산/제올라이트 복합체를 제조하였다. 제조한 복합체의 물리화학적 특성은 SEM, 질소 흡착, FT-IR, TGA, XPS로 분석하였다. 또한 부피식 흡착장치를 이용하여 복합체의 CO₂와 N₂ 흡착량을 298 K에서 측정하고 그 결과를 흡착등온식(Langmuir, Freundlich, Sips)과 흡착에너지 분포함수(AED)로 조사하였다. 복합흡착제의 CO₂ 흡착량은 키토산과 제올라이트의 구조적 특성과 복합체 표면에 새롭게 형성된 원소인 N/C와 Al/(Si + Al)의 비율에 상관관계가 있었다. 그리고 CO₂/N₂분리 선택도는 Langmuir 흡착등온식과 이상흡착용액이론(IAST)을 이용하여 혼합물 조성이 15 V : 85 V, 50 V : 50 V, 85 V : 15 V인 조건에서 비교하였다. In this study, chitosan/zeolite composites were prepared by using basalt-based zeolite impregnated with aqueous chitosan solution for the adsorptive separation of CO₂. The prepared composites were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and nitrogen adsorption analysis. In addition, the adsorption equilibrium isotherms for CO₂ and N₂ were measured at 298 K using a volumetric adsorption system, and the results were analyzed by applying adsorption isotherm equations (Langmuir, Freundlich, and Sips) and energy distribution function. It was found that CO₂ adsorption capacities were well correlated with the structural characteristics of chitosan and zeolite, and the ratio of elements [N/C, Al/(Si + Al)] formed on the surface of the composite. Moreover, the CO₂/N₂ adsorption selectivity was calculated under the mixture conditions of 15 V : 85 V, 50 V : 50 V, and 85 V : 15 V using the Langmuir equation and the ideal adsorption solution theory (IAST).

화장품 보존제로 응용하기 위한 트로폴론이 담지된 키토산 나노입자의 제조 및 특성

홍웅길(Woong-Gil Hong),나재운(Jae-Woon Nah),정경원(Gyeong-Won Jeong) 한국고분자학회 2020 폴리머 Vol.44 No.4

산업의 발달로 인해 생활수준이 향상됨에 따라 미용에 대한 관심이 급증하고 있다. 이러한 추세로 수많은 화장품 업계에서는 다기능성을 갖는 화장품을 개발하여 출시하고 있지만 그 중 수많은 제품들이 유통기한 및 제품의 변질과 부패로 인해 폐기 처분되어지고 있다. 현재 이러한 화장품 변성 또는 부패를 막기 위한 방법으로 트로폴론(tropholone) 보존제를 많이 사용하고 있으나 높은 비용과 과다 사용으로 인한 독성 유발로 인해 그 사용이 제한적이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 저분자량 수용성 키토산(LMWSC)에 소수성인 steraic acid (SA)를 가교제 EDC를 이용하여 LMWSC-g-SA(LMSA)를 합성하고, 이에 트로폴론을 LMSA에 담지(LMSAT)하여 서방성 약물 방출을 유도할 수 있는 화장품 보존제를 개발하였다. LMSA의 물리화학적 특성은 ¹H NMR, DLS, fluorophotometer 및 TEM을 통해 분석하였고, LMSAT로부터 트로폴론의 담지효율 및 방출 거동은 UV-vis spectrophotometer를 이용하여 확인하였으며, LMSA의 세포독성 여부는 MTT assay를 통해 평가하였다. 이러한 결과를 통해 제조된 LMSAT가 화장품 보존 첨가제로 사용했을 시 트로폴론의 효과를 극대화할 수 있는 매우 우수한 물질임을 제안한다. As the life’s level has been improved due to the development of industry, attention to the beauty has been increased. Due to this trend, many cosmetic industries developed and launched multi-functional cosmetics, but many of them are disposed due to the expiration date, deterioration and corruption of the products. Currently, tropolone preservative has been used as a method to prevent the degeneration or corruption of cosmetics, but its utilization is limited due to high cost and toxicity caused by overuse. To solve these problems, LMWSC-g-SA (LMSA) in this study was synthesized by using hydrophobic stearic acid (SA) modified in low molecular weight water-soluble chitosan (LMWSC) with coupling agent EDC, and cosmetic preservative with the sustainable drug release was developed through encapsulation of tropolone in LMSA. Physicochemical properties of LMSA were analyzed by ¹H NMR, DLS, fluorophotometer and TEM. In addition, encapsulation efficiency and release behavior of tropolone were confirmed by UV-vis spectrophotometer. Moreover, cytotoxicity of LMSA was evaluated by MTT assay. Through these results, we suggest that LMSAT is very superb substance because this can induce the maximum effect of tropolone when was used to cosmetic preservative.

키토산을 이용한 탄진수 응집제 개발 및 평가

홍웅길 ( Woong-gil Hong ),나재운 ( Jae-woon Nah ),정경원 ( Gyeong-won Jeong ) 한국공업화학회 2021 공업화학 Vol.32 No.2

석탄 화력발전소는 석탄을 주원료로 사용하고 있으며, 석탄 이동 시에 석탄의 분진 및 자연 발화가 발생하게 되는데, 이를 방지하기 위해 물을 분사하는 작업을 수행한다. 이로 인해 석탄의 분진과 물이 함께 섞여 흘러나오는 일명 ‘탄진수(coal-dust water)’라고 불리는 폐수가 흘러나와 환경오염을 초래한다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 미세한 분진까지 응집하여 물을 정화할 수 있는 키토산 기반의 천연 응집제를 개발하고, 그 응용성을 입증하고자 하였다. 탄진수에 다양한 농도의 응집제를 투여하여 최적의 흡착농도가 4 ppm임을 규명하였고, 투과도 및 탄진 제거효율을 통해 개발된 물질의 탄진 응집능이 매우 우수함을 확인하였다. 또한, MTT assay를 통해 응집제의 세포독성을 평가하여 독성이 전혀 없음을 입증함으로써, 본 연구에서 개발된 응집제가 인간 및 자연 생태계에 영향을 주지 않고 효과적으로 탄진을 응집할 수 있는 물질임을 규명하였다. Coal-fired power plants use coal as the main raw material, and when a coal is moved, a dust generation and spontaneous ignition of coal occur. To prevent this, water is sprayed. As a result, wastewater called “coal-dust water” flows out of coal dust and water mixed together, causing environmental pollution. In this study, in order to solve this problem, we developed a natural flocculant that can purify water by aggregating fine dust using chitosan and tried to prove its applicability. It was found that the optimum flocculation concentration was 4 ppm by adding various concentrations of flocculant to the coal-dust water, and it was confirmed that the developed material had very good coal-dust flocculation capacity through permeability and coal-dust removal efficiency. In addition, the cytotoxicity of the flocculant was evaluated through the MTT assay and it was found that there is no toxicity at all. We believe that the flocculant developed in this study can effectively adsorb coal-dust without affecting human and natural ecosystems.

키토산과 PVP를 이용한 미소구체의 제조 및 특성 분석

최창용 ( Chang Yong Choi ),홍웅길 ( Woong-gil Hong ),정경원 ( Gyeong-won Jeong ),이현수 ( Hyun-su Lee ),최선주 ( Sun-ju Choi ),김원석 ( Won-seok Kim ),나재운 ( Jae-woon Nah ) 한국키틴키토산학회 2016 한국키틴키토산학회지 Vol.21 No.1

The oral drug delivery system using polymeric micelle was limited due to its instability caused by the gastric acid and various enzymes. To overcome these problems, we prepared chitosan/PVP (Polyvinypyrrolydone) (CPM) microspheres according to the stirring speed by W/O emersion method. The physicochemical characterization of CPMs were analyzed by scanning electron microscope (SEM), dynamic light scattering (DLS), thermo-gravimetric analyzer (TGA) and FT-IR, The SEM results showed that the morphology of CPM was fine spherical shape. Furthermore, SEM and DLS results showed that the size and surface area of CPM were decrease to the increment of stirring speed. The thermal stability of CPM was enhanced than raw chitosan andPVP. These results revealed that CPMs are expected to good candidate in the oral delivery system fields.

유해녹조로부터 추출된 지질의 전이 에스테르화 반응에 의한 바이오디젤 전환

정경원(Gyeong-Won Jeong),홍웅길(Woong-Gil Hong),안준혁(Jun-Hyuk Ahn),나재운(Jae-Woon Nah) 한국고분자학회 2017 폴리머 Vol.41 No.6

현재 우리나라는 인구 밀도의 증가로 인해 에너지 소비량이 점점 증가하고 있는 추세이고, 이러한 에너지 소비 증가는 유가의 폭등과 화석연료의 고갈을 초래하며 대기중의 이산화탄소 농도를 증가시켜 심각한 환경오염을 유발하기 때문에 이를 대응하기 위한 신재생에너지의 개발이 필요하다. 본 연구에서 이러한 석유 및 화석 연료를 대체하기 위한 방법으로 4대강 유역의 유해녹조를 이용하여 최적의 지질 추출조건을 확립하고, 바이오디젤로 사용 가능성을 규명하고자 하였다. 이전에 보고된 연구논문에서 개발된 항녹조 물질을 유해녹조에 처리하여 응집되어 부유한 유해녹조를 포집하여 건조 후 다양한 용매와 초음파 처리 유무에 따라 최적의 추출 조건을 확인한 결과 초음파 처리와 동시에 chloroform/methanol/water 혼합용매를 이용했을 시 가장 많은 지질이 추출됨을 확인하였고, 이 조건에서 추출된 지질을 이용하여 fatty acid methyl ester(FAME)로 전환했을 시 바이오디젤로 사용하기 가장 적합함을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 4대강 유역의 유해녹조를 재활용한다면 차세대 에너지로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. At present, the energy consumption of Korea is increasing due to the increase of population density. Such an increase in energy consumption leads to a rise in oil prices and depletion of fossil fuels, and increases the concentration of carbon dioxide in the atmosphere, thereby causing serious environmental pollution. It is necessary to develop new and renewable energy to overcome this. The purpose of this study is to establish the optimum conditions of lipid-extraction using harmful green algae in the four rivers to substitute a petroleum and fossil fuels, and to investigate the possibility of using them as biodiesel. The antigreen-tide substances developed in the previously reported research papers were treated on the harmful green algae, and the flocculated and floating harmful green algae were collected. After drying, the optimal extraction conditions were confirmed according to the presence of various solvents and the ultrasonic treatment. As a result, in the chloroform/methanol/water mixed solvent, the most lipid was extracted and it was confirmed that it was most suitable for utilization as biodiesel when converted to fatty acid methyl ester (FAME) using extracted lipid under this condition. These results suggest that if the harmful green algae of the four major rivers are recycled, they can be utilized as next generation energy.

키토산 기반 나노 구조 다공성 활성탄의 CO₂ 및 N₂ 흡착특성

김진우 ( Jin Woo Kim ),홍웅길 ( Woong Gil Hong ),최태승 ( Tae Seung Choi ),심왕근 ( Wang Geun Shim ) 한국환경기술학회 2024 한국환경기술학회지 Vol.25 No.1

In this work, nano-structered porous activated carbon (AC), prepared from chitosan through KOH chemical activation procedures, exhibits favorable adsorption characteristics for both CO₂ and N₂. The distinct physicochemical properties of the prepared ACs were primarily characterized using nitrogen adsorption analysis, SEM, and XPS. A clear correlation was observed between the textural properties and the KOH mixing ratio, whereas no consistent pattern was identified between the chemical composition and the KOH mixing ratio. Pure component adsorption isotherm data revealed that a greater ultra-micropore volume (V<0.9 nm) corresponds to increased adsorption of CO₂ and N₂. Additionally, the adsorption characteristics of these gases demonstrated correlation with quadrupole moment, polarizability and kinetic diameter. The Sips equation provided the best fitting results for the measured isotherm data. Furthermore, the adsorption affinity and the adsorption energy distribution functions prove valuable in comparatively assessing the surface heterogeneity of the prepared ACs. Calculated CO₂/N₂ selectivities using the ideal adsorbed solution theory(IAST) suggest that ACs with well-developed ultramicropores hold significant potential for adsorptive separations, including applications in flue gas and direct air capture.