Polyurethane composite foams for industrial applications : 산업응용을 위한 폴리우레탄 복합 발포체

Yun, Dongju 서울시립대학교 일반대학원 2024 국내석사

In the automotive industry, polyurethane (PU) foam is utilized as a cushioning or sound-absorbing material, enhancing passenger comfort by minimizing noise and vibration. The physical properties of PU foam can be improved by adjusting the mixing ratio of the main materials or containing various fillers. In this study, the physical characteristics of PU foam were analyzed by adding melamine particles and a dispersant, as well as starfish particles and a silane coupling agent, respectively. Acoustic Performance of Flexible Polyurethane Composite Foams Filled with Melamine Particles The effects of additives on the sound absorption properties of PU composite foams were investigated. PU foams containing 3 wt% melamine particles showed excellent sound absorption properties. However, when the filler content exceeded 3 wt%, particle agglomeration occurred, leading to reduced sound absorption properties. A dispersant was added during the fabrication process to improve the interfacial compatibility between the PU matrix and melamine particles, resulting in a well-developed cavity and pore structure. The sound absorption characteristics of the PU composite foams were significantly improved in the frequency range below 2000 Hz. Our study highlights the importance of adjusting the concentration of additives and optimizing the cavity and pore structure of the material for achieving better sound absorption properties in PU composite foams. Physical properties of PU foams including starfish particles treated with silane coupling agents In this study, polyurethane composite foams containing raw and chemically treated starfish particles were manufactured and its effect on physical properties were investigated by analyzing FTIR, morphology, sound absorption, comfort, and dynamic mechanical properties. To improve the physical properties of polymer composite materials, the interfacial compatibility between the matrix and the filler is important, so the surface of the raw starfish particles was modified with silane coupling agents to improve the interfacial compatibility between the filler and the matrix. However, excessive filler content leads to PU matrix defects due to particle aggregation, so it is important to use the optimal filler content. Through cell morphology analysis of PU foam containing raw and chemically treated starfish particles, the cavity, pore size, and open porosity of PU foam containing chemically treated starfish particles were reduced, which led to sound scattering or reflection and improved sound absorption characteristics. In addition, PU foam containing chemically treated starfish particles increased strength and elasticity, showing high sag factor, storage modulus, and loss modulus. 자동차 산업에서 폴리우레탄폼은 충격흡수 및 소음 차단 효과가 뛰어나 쿠션재, 흡음재로 널리 사용되고 있다. 이러한 폴리우레탄 폼은 원재료의 종류와 함량을 변경하여 반응 속도에 따라 내부 형태학을 조절할 수 있다. 따라서 폴리우레탄 폼의 내부 형태학을 제어하여 산업체에서 원하는 응용 분야에 맞춰 물성을 향상시키는 것이 중요하다. 본 연구에서는 원 재료에 멜라민파티클과 분산제를 첨가하여 실험을 진행하였다. 멜라민파티클 3 wt% 함량에서 공동 및 기공크기가 가장 작고 partially open pore의 비율이 높아 우수한 흡음특성을 나타내었다. 또한, 불사가리 입자과 실란 커플링제로 불가사리입자를 표면처리하여 물리적 특성을 비교하였다. 화학적으로 처리된 불가사리입자는 폴리우레탄 사슬과 계면상용성이 우수하여 매트릭스에 고르게 분산되었다. 이로 인해 불가사리분말이 폴리우레탄 매트릭스의 추가강성에 영향을 주어 sag factor, storage modulus, loss modulus는 증가하였다. 가공되지 않은 불가사리 입자와 화학적으로 처리된 불가사리 입자를 함유한 폴리우레탄 폼의 세포 형태 분석을 통해 화학적으로 처리된 불가사리 입자를 함유한 PU 폼의 공동, 기공 크기 및 개방 기공률이 감소하여 소리의 산란 또는 반사를 유도하여 흡음 특성이 향상되었다. 두 실험 모두 필러 함량이 과다하면 입자 응집으로 인해 PU 매트릭스 결함이 발생하므로 최적의 필러 함량을 사용하는 것이 중요하다. 폴리우레탄 폼의 물성을 측정하기 위해 FTIR, UTM, SEM, Impedance tube 등의 장비를 사용하여 분석하였다.

Development of a Starfish-Derived CaO/MgO Catalysts Doped with Transition Metals for Enhanced Biodiesel Production

Ha, Je Young 부산대학교 대학원 2025 국내석사

The depletion of fossil fuels and increasing environmental concerns have accelerated the demand for sustainable energy alternatives such as biodiesel. As a renewable and biodegradable fuel, biodiesel offers advantages such as reduced emissions and compatibility with existing diesel engines. However, the use of homogeneous catalysts is limited by issues of separation and recyclability. Heterogeneous catalysts, in contrast, provide easier recovery and reusability, making them more suitable for green biodiesel synthesis. This study introduces a novel catalyst derived from marine biomass waste— specifically starfish (Asterias rubens), which is rich in calcium and magnesium carbonate. Utilizing invasive or discarded starfish not only adds value to an underused bioresource but also contributes to marine ecosystem management. In the first experiment, CaO/MgO catalysts doped with Zn, Ni, and Cu were synthesized via a hydrothermal method. The Zn-doped catalyst (ZDS) showed the highest basicity (3.04 mmol/g) and biodiesel yield (96.6%), attributed to the amphoteric nature of ZnO. In the second experiment, Zn loading was optimized (5, 10, and 15 wt%), with 10 wt% showing the best performance. Reusability tests confirmed 86.5% activity retention after three cycles, and SEM-EDS analysis verified minimal Zn leaching. These findings demonstrate the feasibility of converting marine waste into high-performance, recyclable catalysts for biodiesel production, aligning with circular economy principles and offering a scalable pathway for sustainable fuel generation.

별 불가사리(Asterina Pectinifera) 바이오차를 이용한 수용액 내 중금속(Pb2+, Zn2+, Cu2+, Cd2+) 이온 흡착 능력 평가

장하린 조선대학교 대학원 2022 국내석사

Heavy metal pollution is a major environmental problem facing modern times which could cause potential ecosystem imbalances and health threats. Heavy metals show acute toxicity to aquatic and terrestrial organisms and can accumulate without decomposition, especially when entering the human body, causing a variety of diseases and disorders, which require appropriate treatment. Adsorption is the most commonly known remediation technique from an economic standpoint, and researchers are working hard to find cost-effective and readily available adsorbents. In this study, starfish (Asterina Pectinifera, AP), a natural waste resource, was prepared to produce a biochar through the pyrolysis process (APB500), and chemical modification treatment was also implemented to improve the biochar’s adsorption ability (NAPB500, KAPB500, OAPB500). Subsequently, physical properties and surface properties were evaluated through SEM, BET, TGA, XRD, FT-IR analysis, and elemental analysis. In addition, batch experiments were conducted to evaluate optimal biochar adsorption conditions, models and adsorption ability. The APB500 has been confirmed by XRD analysis to be in the form of CaCO3, Ca(OH)2, and CaO. Additionally, NAPB500, KAPB500, and OAPB500 were observed and identified as Dolomite (CaMg(CO3)2), Portlandite (Ca(OH)2), Whewellite (C2CaO4·H2O), respectively. In addition, FT-IR, SEM, and BET analysis on the samples confirmed increased surface area with various functional groups and pores affecting adsorption on the surface. The batch experiment results indicated that the maximum adsorption of APB500 was 434.8, 270.3, 153.8 and 147.1 mg/g (for Pb, Zn, Cu and Cd, respectively), and each heavy metal was confirmed to conform to similar secondary equations and Langmuir models. Next, batch tests for NAPB500, KAPB500 and OAPB500 were conducted to evaluate chemical modification performance. As a results, the removal rate and adsorption amount of NAPB500 increased 1.2 times for Cu, 1.5 times for Cd, and 1.2 times for Zn as compared to APB500. In addition, the removal rate and adsorption amount of KAPB500 increased 1.8 times for Cu, 1.2 times for Cd, and 1.2 times for Zn, and the removal rate and adsorption amount of OAPB500 increased 5.3 times for Cu. After adsorption of the heavy metals, XRD and SEM analyses were performed on residues of APB500. Each heavy metal was confirmed to have been precipitated on the surface of APB500, NAPB500, KAPB500, OAPB500 in the form of Pb3(OH)2(CO3)2, Zn5(CO3)2(OH)6, CuO, Cu(OH)2, Cd(OH)2 and CdCO3. In this study, it was confirmed that heavy metal removal follows a complex mechanism of adsorption through the precipitation of surface complex formation such as electrostatic interaction and ion exchange. APB500 is likely to be available as an eco-friendly adsorbent as a natural waste resource. However, further research on APB500 will be needed in the future, such as continuous extraction methods to determine the impact of various variables (adsorbent amount, pH, temperature, etc.) and the certainty of heavy metal removal mechanisms. 중금속 오염은 생태계 불균형과 건강 위협을 야기할 수 있는 현대가 직면한 주요 환경 문제이다. 중금속은 수생 및 육상 생물에 급성 독성을 나타내며 특히 인체로 유입 시 분해되지않고 지속적으로 축적되어 다양한 질병 및 장애를 유발한다. 이에 적절한 중금속 처리 기술이 필요하다. 흡착은 경제적 관점에서 가장 일반적으로 널리 알려진 처리 기술이며, 연구자들은 비용 효율적이고 쉽게 사용할 수 있는 흡착제를 찾기 위해 노력하고있다. 이에 본 연구에서는 천연 폐자원인 별 불가사리(Asterina Pectinifera, AP)를 무산소 조건에서 500℃의 열분해 과정을 통해 바이오차로 제조하였다. (APB500) 또한 바이오차의 흡착 능력을 개선시키기 위한 APB500을 화학적으로 개질하였다 (NAPB500, KAPB500, OAPB500). 이후 물리적 특성 및 표면 특성을 평가하기 위해 SEM, BET, TGA, XRD, FT-IR, 원소 분석을 진행하였고, 흡착체의 최적 흡착 조건, 흡착 능력 등을 평가하기 위해 batch 실험을 수행하였다. APB500은 XRD 분석을 통해 CaCO3, Ca(OH)2 및 CaO를 주성분으로 함을 확인하였으며, 개질된 NAPB500, KAPB500 및 OAPB500은 CaCO3, Ca(OH)2 및 CaO 이외에Dolomite (CaMg(CO3)2), Portlandite (Ca(OH)2), Whewellite (C2CaO4·H2O)이 추가적으로 확인되었다. 또한 FT-IR, SEM, BET 분석을 통해 흡착에 영향을 줄 수 있는 다양한 작용기와 공극 및 표면적이 증가한 것을 확인하였다. 이후 배치 실험 결과 APB500의 최대 흡착량은 434.8, 270.3, 153.8 및 147.1 mg/g (Pb, Zn, Cu 및 Cd) 임을 확인하였고 각 중금속 모두 유사 이차 방정식 및 Langmuir 모델에 부합하는 것으로 확인되었다. 다음으로, 화학적 개질을 통한 NAPB500, KAPB500 및 OAPB500의 흡착 능력 개선을 확인하기 위해 batch 실험을 수행하였다. 그 결과, APB500 보다 NAPB500의 제거율 및 흡착량은 Cu의 경우 1.2배, Cd의 경우 1.5배, Zn은 1.2배 증가했다. 또한, KAPB500의 제거율 및 흡착량은 Cu의 경우 1.8배, Cd의 경우 1.2배, Zn의 경우 1.2배 증가했으며, OAPB500의 제거율 및 흡착량은 Cu의 경우 5.3배 증가했다. 다음으로 흡착 실험 후, 표면에 흡착된 중금속의 존재 형태를 관찰하기 위해 XRD 및 SEM 분석을 진행하였다. 분석 결과, APB500, NAPB500, KAPB500, OAPB500의 표면에는 Cu는 CuO, Cu(OH)2, Cd는 Cd(OH)2, CdCO3, Pb는 Pb3(OH)2(CO3)2, Zn은 Zn5(CO3)2(OH)6의 광물형태로 표면에 침전된 것으로 확인되었다. 이에 본 연구에서 APB500은 중금속과의 정전기 상호작용, 이온 교환 및 표면 복합체 형성 등 흡착과 침전의 복합적인 메커니즘을 따르는 것으로 확인되었다. 이에 APB500은 천연폐자원으로써 친환경 흡착제로 사용할 수 있을 것으로 판단되며 향후 APB500을 활용하여 다양한 조건(흡착량, pH, 온도 등)의 추가적인 실험 및 중금속 보유 메커니즘의 확실성 파악을 위한 연속 추출법 등의 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

Chemical Study of the Starfish Certonardoa semiregularis

張孝珍 釜山大學校 大學院 2004 국내석사

In our study on the cytotoxic constituents of the starfish Certonardoa semiregularis, collected from Korean water, two new glycosides of polyhydroxysteroids (1 and 2), seven known glycosides of polyhydroxysteroids (3 - 9), and two known taurine derivatives (10 and 11) have been isolated. The gross structures of the compounds were elucidated on the basis of ¹H, ^(13)C NMR and MS analyses. Compounds (1 and 2) were further tested for cytotoxicity against five human tumor cell lines (A549, SK-OV-3, SK-MEL-2, XF498, and HCT15). Compound 1 displayed significant cytotoxicity against the SK-MEL-2 skin cancer. 해양생물로부터 생리활성 성분을 탐색하던 중, 우리나라 거문도 해역에서 채집한 Certonardoa Semiregularis 의 MeOH 추출물에서 유의성 있는 세포독성 성분이 검출되었다. 이를 근거로 세포독성 성분의 분리 및 물질 분석이 이루어졌다. 그 결과 2 종의 새로운 glycosides of polyhydroxysteroids(1 and 2)과 이미 아려지 glycosides of polyhydroxysteroids (3-9), 및 taurine 유도체 (10 and 11)을 분리하였다. 이들 화합물의 구조 분석은 ¹H 및 ^(13)C NMR, 그리고 Ms data에 근거하였다. 이 중 물질 1 은 5 가지의 인체 고형암세포(A549, SK-OV3, SK-MEL-2, XF498, 및 HCT15)에 대한 실험에서 SK-MEL-2 에 대해 세포독성이 나타났다.

별불가사리(Patiria pectinifera)의 아가미와 껍질로부터 항균성 펩타이드의 정제, 특성 연구 및 재조합 펩타이드 생산

임재영 국립부경대학교 대학원 2024 국내석사

Marine animals are equipped with a potent defense system, possibly due to the microbe-rich environment of their surroundings. These animals, particularly marine invertebrates like the starfish Patiria pectinifera, lack adaptive immunity and primarily rely on innate immunity. Nevertheless, they successfully protect themselves against pathogenic infections by effectively utilizing antimicrobial peptides (AMPs). These peptides play an essential role in the defense system of marine invertebrates and have gained significant attention as potential antimicrobial agents. In this study, we isolated and purified two antimicrobial peptides from the shell tissue, including the gills of Patiria pectinifera. Their antimicrobial activity was subsequently confirmed. The purified peptides were named as PpSAMP1 and PpSAMP2, with molecular weights of 4016.5177 [M+H]+ and, 4121.6002 [M+H]+ respectively. Among of them, PpSAMP1 consists of 39 amino acid residues, and the complete 877bp nucleotide sequence was confirmed through cDNA cloning. Although no significant homology with previously identified AMPs from marine invertebrates was observed, we confirmed that PpSAMP1 is similar to PpCrAMP, which was previously studied in our laboratory. It was confirmed that they belong to the same cysteine-rich AMPs family. The expression analysis of PpSAMP1 precursor transcripts confirmed that the expression level is notably high in the tube feet and coelomic epithelium. Furthermore, through ORF amplification, various isoforms of PpSAMP2 were identified, all of which were found to have a structure similar to that of PpSAMP1. The discovery of PpSAMP1 and PpCrAMP, as well as various AMPs in different echinoderm species, is expected to provide a foundation for the development of new antimicrobial drugs.

불가사리를 이용한 액상 칼슘비료의 제조와 이의 시용이 채소의 생장과 성분에 미치는 영향

정현석 전북대학교 대학원 2009 국내박사

칼슘은 인체에 중요한 무기질 성분이며 칼슘의 99%는 뼈와 치아를 구성하고 유지하는 역할을 한다. 뿐만 아니라 칼슘은 인체 내에서 신호전달과 효소활성 조절 등의 중요한 역할을 하며 근육의 수축과 신경전달물질의 방출, 심장박동의 조절 및 혈액응고 작용 등에 관여한다. 인체는 매일 1,500 mg의 칼슘을 흡수해야 골다공증을 예방하고 정상적인 활동을 할 수 있으며 곡류, 채소, 육류 및 해산물 등의 음식물을 통하여 칼슘을 섭취한다. 다. 칼슘은 질소, 인 및 칼륨과 함께 식물이 많은 양을 필요로 하는 4대 무기성분이다. 이들 무기성분은 식물이 다량 필요로 하므로 토양에서 천연적으로 공급되는 양으로는 작물생육에 부족되기 쉬우므로 비료로 공급한다.최근에 불가사리의 주성분이 칼슘이며 다양한 유용성분이 포함되어 있는 것이 확인되어(박, 2003; 조 등, 2003) 불가사리를 천연자원으로 활용하려는 연구가 다각도로 진행되고 있다. 특히 불가사리의 골편에는 탄산칼슘(CaCO3) 성분이 다른 광물질에 비하여 월등히 높게 함유되어 있어 일반 농업용 칼슘비료 및 원예용 칼슘비료 원료로서의 활용 가능성이 높게 평가되었다(Facteau, 1982; Fisher and Bennett, 1991; Huber, 1984; Paliyath et al., 1984). 따라서 본 연구에서는 해양 천연자원인 불가사리를 이용하여 작물에 이용 가능한 친환경 칼슘비료를 개발하고, 개발된 칼슘비료가 몇 가지 채소작물의 생장과 생산물의 품질에 미치는 영향을 조사 분석하였다.

Identification, Characterization, and Recombinant Expression of an Antimicrobial Invertebrate-Type Lysozyme from the Starfish Patiria pectinifera

TRIATMA PUTRI 국립부경대학교 대학원 2026 국내석사

성장기 흰쥐에서 불가사리 칼슘의 체내이용성 및 흡수 증진 방안 연구

문지영 서울대학교 대학원 2004 국내석사