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Pyrolysis Properties of Lignins Extracted from Different Biorefinery Processes
( Hyung Won Lee ),( Hanseob Jeong ),( Young-Min Ju ),( Won-Jae Youe ),( Jaejung Lee ),( Soo Min Lee ) 한국목재공학회 2019 목재공학 Vol.47 No.4
The non-isothermal and isothermal pyrolysis properties of H lignin and P lignin extracted from different biorefinery processes (such as supercritical water hydrolysis and fast pyrolysis) were studied using thermogravimetry analysis (TGA) and pyrolyzer-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS). The lignins were characterized by ultimate/proximate analysis, FT-IR and GPC. Based on the thermogravimetry (TG) and derivative thermogravimetry (DTG) curves, the thermal decomposition stages were obtained and the pyrolysis products were analyzed at each thermal decomposition stage of non-isothermal pyrolysis. The isothermal pyrolysis of lignins was also carried out at 400, 500, and 600 °C to investigate the pyrolysis product distribution at each temperature. In non-isothermal pyrolysis, P lignin recovered from a fast pyrolysis process started to decompose and produced pyrolysis products at a lower temperature than H lignin recovered from a supercritical water hydrolysis process. In isothermal pyrolysis, guaiacyl and syringyl type were the major pyrolysis products at every temperature, while the amounts of p-hydroxyphenyl type and aromatic hydrocarbons increased with the pyrolysis temperature.
수세용 타월의 습윤 인장강도 분석을 통한 한국산업표준 개정
유원재 ( Won-jae Youe ),유선화 ( Sun-hwa Ryu ),이태주 ( Taiju Lee ),박주생 ( Joo-saeng Park ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2
본 연구에서는 위생용지 시장이 확대되고 소비자들의 위생용지에 대한 관심이 증가함에 따라 시중에 유통되고 있는 종이 타월의 품질을 분석하고 현재 한국산업표준으로 제정된 수세용 타월(KS M 7710)의 품질기준 중 습윤 인장강도의 합리적 기준에 대한 개정안을 제안하고자 한다.
Organosolv 전처리를 통한 리기다소나무의 바이오에탄올 생산 적용성 평가
유원재(Won-Jae Youe),김용식(Yong Sik Kim),강규영(Kyu-Young Kang) 한국펄프·종이공학회 2015 펄프.종이기술 Vol.47 No.4
In this study, the feasibility of utilizing wood chips from pitch pine (Pinus rigida) was evaluated for bioethanol production by an organosolv pretreatment and enzymatic saccharification. When wood chips from pitch wood were pretreated with 75% (v/v) ethanol and 1.7% sulfuric acid as a catalyst at H-factor 2000, average pulp yield was 43.3%, which pretreated wood fibers showed higher glucan (55.8%) and lower lignin (12.2%) contents than untreated control (43.9% glucan and 27.8% lignin). After enzymatic saccharification, the organosolv pulps with 56.2% delignification rate reached above 97% conversion rate of cellulose to glucose. These results indicated that increasing the delignification rate causes micro pores on the surface of organosolv pulps resulting in improved the accessibility of enzyme onto the substrate. Moreover, it was in agreement with the SEM examination of wood fibers.
수세용 타월의 습윤 인장강도 분석을 통한 한국산업표준 개정
유원재 ( Won-jae Youe ),유선화 ( Sun-hwa Ryu ),이태주 ( Taiju Lee ),박주생 ( Joo-saeng Park ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2
본 연구에서는 위생용지 시장이 확대되고 소비자들의 위생용지에 대한 관심이 증가함에 따라 시중에 유통되고 있는 종이 타월의 품질을 분석하고 현재 한국산업표준으로 제정된 수세용 타월(KS M 7710)의 품질기준 중 습윤 인장강도의 합리적 기준에 대한 개정안을 제안하고자 한다.
미세먼지 제거용 필터 제조를 위한 나노셀룰로오스 다공구조체
유원재 ( Won-jae Youe ),박지수 ( Ji-soo Park ),안병준 ( Byoung-Jun Ahn ),권재경 ( Jaegyoung Gwon ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.2
기존 보건용 마스크나 공기청정용 에어필터 소재의 고분자 소재를 대체할 수 있는 생분해성 나노셀룰로오스 기반 에어필터를 제조하고자 하였다. Nippon paper chemicals Co., Ltd.(Japan)에서 정제된 셀룰로오스 파우더를 구입하여 기계적 처리를 통해 나노셀룰로오스를 제조하였다. 미세먼지를 거를 수 있는 다공구조체 제조를 위해 진공여과방식을 적용하였으며 나노섬유의 뭉침현상 억제와 다공구조 형성 유도를 위해 유기용매 혼합 및 무기입자 첨가량을 조절하여 나노셀룰로오스 기반 에어필터의 다공구조를 제어하고자 하였다. 제조된 에어필터의 형태학적 특성은 주자전자현미경을 통해 확인하였으며, 상용 필터(KF94) 대비 미세입자 제거효율 분석은 별도로 제작한 수직 풍동형 필터 성능 시험기를 이용하여 분석하였다. 나노셀룰로오스 현탁액의 진공여과시 유기용매의 혼합은 나노섬유의 뭉침현상을 감소시킬 수 있는 것으로 확인되었다. 또한, 나노셀룰로오스 현탁액 내 무기입자의 첨가를 통해 에어필터의 다공구조 형성을 유도할 수 있었으며, PM2.5 이하 미세입자를 약 80% 이상 제거 가능한 것으로 나타났다.
유원재 ( Won-jae Youe ),이수민 ( Soo-min Lee ),이성숙 ( Sung-suk Lee ),김용식 ( Yong Sik Kim ) 한국목재공학회 2016 목재공학 Vol.44 No.3
본 연구에서는 리그닌 기반 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile, PAN) 공중합체를 전기방사하여 나노탄소섬유매트를 제조한 다음, 에폭시 수지를 보강하여 제조한 복합재료의 열적 특성 및 기계적 강도를 조사하였다. 나노탄소섬유 매트/에폭시 복합재는 에폭시 수지와 유사한 열분해 거동을 보이고 있는 반면에 유리전이온도는 106.9℃로 순수에폭시 수지의 유리전이온도(Tg) 90.7℃보다 다소 높은 경향으로 나타나 열적 안정성이 향상된 결과로 사료된다. 리그닌 기반 공중합체 및 순수 PAN으로 만든 나노탄소섬유 매트의 인장강도는 각각 7.2 및 9.4 MPa로 나타났으며, 리그닌 기반 나노탄소섬유 매트/에폭시 복합재료의 인장강도는 43.0 MPa로 나타났다. 이는 나노탄소섬유 매트/에폭시 복합재료에서 에폭시 수지 매트릭스(matrix) 내에서 나노탄소섬유가 강화제(reinforcing filler)로 작용한 효과로 약 6배의 인장강도 향상을 보였다. 인장강도 측정 후 시편의 절단면에서 나노탄소섬유 자체의 높은 인장강도(478.8 MPa) 및 에폭시 수지와의 약한 계면접착성에 기인하는 나노섬유의 뽑힘현상이 관찰되었다. The lignin-based carbon nanofiber reinforced epoxy composite has been prepared by immersing carbon nanofiber mat in epoxy resin solution in order to evaluate the physical and mechanical properties. The thermal and mechanical properties of the carbon nanofiber reinforced epoxy composite were analyzed using thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimeter (DSC) and tensile tester. It was found that the thermal properties of the carbon nanofiber reinforced epoxy composite improved, with its glass-transition temperature (Tg) increased from 90.7℃ (Tg of epoxy resin itself) to 106.9℃. The tensile strengths of carbon nanofiber mats made from both lignin-g-PAN copolymer and PAN were 7.2 MPa and 9.4 MPa, respectively. The resulting tensile strength of lignin-based carbon nanofiber reinforced epoxy composite became 43.0 MPa, the six times higher than that of lignin-based carbon nanofiber mats. The carbon nanofibers were pulled out after the tensile test of the carbon nanofiber reinforced epoxy composite due to high tensile strength (478.8 MPa) of an individual carbon nanofiber itself as well as low interfacial adhesion between fibers and matrices, confirmed by the SEM analysis.
전기방사를 이용한 리그닌 기반 탄소나노섬유시트의 특성 연구
이현수 ( Hyunsu Lee ),유원재 ( Won-jae Youe ),박미진 ( Mi-jin Park ),이태주 ( Tae-ju Lee ),김석주 ( Seokju Kim ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
리그닌은 목재의 약 20~30%를 차지하는 주요 성분 중 하나이다. 펄프·제지산업의 부산물인 흑액에서 다량 생산되고 있어 쉽게 구할 수 있지만, 구조적 복잡성과 낮은 반응성, 열적 불안정성 등으로 인해 현재 주요한 활용처가 없어 저급의 연료로써 펄프·제지 공정 내 열원으로 이용되고 있다. 따라서 리그닌을 화학약품, 플라스틱 및 탄소섬유 소재화 원료 등 고부가가치 소재로 이용하기 위한 연구들이 진행되고 있지만, 아직 대량으로 사용할 방법은 개발되지 않았다. 리그닌은 페닐프로판 단량체가 중합된 고분자로 퀴논이나 페놀 등과 같은 산화-환원 활성 그룹을 풍부하게 가지고 있어서 전기화학 반응에 유리하다. 이런 관점에서 본 연구에서는 리그닌-PAN 공중합체를 이용하여 전기방사를 통해 시트를 제조하고 탄화 및 활성화 처리를 통하여 리그닌 기반 탄소나노섬유 시트를 제조하였다. 이를 형태학적 및 전기·화학적 특성을 분석하여 에너지 저장장치용 전극 물질로써 활용 가능성을 평가하였다.