대형선박의 발전에 사용되는 증기터빈에는 핵심부품으로서 노즐플레이트가 활용되는데 정밀 산업 이 발전한 요즘에도 오래 전의 설계와 생산방식을 답습하고 있다. 노즐플레이트는 많은 터빈 블레이드와 이너링, 아우터링으로 구성되어 있고 이들을 서로 용접하여 제작한다. 용접 시에 블레이드의 뒤틀림 등으로 인하여 그 용접위치에 약간의 변위가 발생하여 각 블레이드 간의 pitch가 불균일하여지고 이로 인해 플레이트의 성능 저하가 우려된다. 이러한 점을 개선하기 위해 용접식 보다는 pitch의 등간격을 유지시키는데 유리한 조립식 설계로 전환하는 것이 필요하다. 이는 설계 변경을 해야 하며 또한 새로운 설계 시에 그에 대한 응력을 기초로 하는 구조해석과 장시간 사용되었을 경우에 대비하여 내구성 시험이 수반되어야 한다. 본 연구는 터빈 블레이드의 구조 설계를 조립식으로 변경하고 이의 결합성을 검토한 후 사이버 공간상에서 안전성 검증을 통하여 실용 가능성을 입증하고자 한다.

수소를 연료로 사용하는 PEMFC는 고효율⋅출력밀도를 나타내며, 짧은 시동시간, 우수한 응답특성에 따라 현지설치형 발전기술로 사용되며, 이를 위한 고효율 연료처리장치가 필수적이다. SMR반응은 연료당 고회수율을 때문에 경제성이 우수하며, 전환율 확보를 위해 700°C, 20 bar 이상의 운전조건에서 수행되며, WGS, PSA의 후단공정을 통해 수소를 생산한다. 분리막 개질기를 이용한 SMR반응은 분리막이 수소를 제거함에 따라 반응효율 증진, 공정온도 저감, 후단공정 배제를 할 수 있어 공정구성 및 경제성이 우수하다. 본 연구에서는 팔라듐분리막 개질기를 사용하여 550°C, 5 bar에서 SMR반응을 통해 수소를 생산하였으며, 개질된 가스의 CO 농도를 최소화하여 고온 PEMFC용 연료처리장치를 개발하였다.

Simultaneous modelling was carried out using the neural networks with three inputs including a distinguishing variable for the steam table. It covered whole steam tables including the compressed, saturated and superheated region of water. And relative errors of the thermodynamic properties such as specific volume, enthalpy, entropy were compared using the neural networks and the linear interpolation method. As a result of the analysis, The neural networks has proven to be powerful in modeling the steam table because it has slightly better results than the interpolation method.

감성이 중요시되고 있는 시대가 발전함에 따라 미래 시대에 필요한 인재를 양성하기 위한 교육 분야에서도 감성과학과 관련된 교육이 요구되는 시점이다. 본 논문은 초등학교 저학년 학생을 위한 감성과학을 학습할 수 있는 융합인재교육 프로그램을 개발하고 수업에 적용해봄으로써, 가능성과 효과적인 방법을 제안하고자 한다. 이를 위하여 첫째, 감성과학을 교육하기에 적합한 융합인재교육(STEAM) 방식을 채택하여 초등학교 1~2학년을 대상으로 한 ‘도형으로 만드는 마음’을 개발하였다. 감성과학 관련 STEAM의 이론적 배경과 벤치마킹을 실시하고, 초등학교 해당 학년 교과서를 기반으로 한 구체적인 수업 내용과 활동 및 교재와 키트 등을 개발하였다. 둘째, 개발된 프로그램을 두 학급에 시범적으로 적용하여 만족도 조사와 교사 인터뷰 등을 통해 결과를 분석하였다. 분석 결과는 전체 만족도 평균은 매우 높게(4.40/5) 나왔으며 특히, ‘수업 참여도’에 대한 만족도가 높은 것으로 분석되었다. 셋째, 분석 결과를 바탕으로 개발한 프로그램에 대한 가능성과 가치, 한계점 등을 논한다. 본 연구 결과는 과학에 대한 직접적인 이해가 어려운 초등학교 저학년을 대상으로 감성과학에 대해 쉽고 흥미롭게 접근할 수 있는 교육 프로그램이라 할 수 있다. 이러한 교육을 통해 감성과학을 효과적으로 이해하고, 감성 중심 시대를 선도할 인재를 양성하는데 도움이 될 것으로 기대한다.

이 연구는 ‘융합인재교육(STEAM교육)’의 철학적, 역사적, 교육학적 본질적 의미의 이론적 배경을 탐색하고 바람직한 교육현장 적용의 방법을 모색하여 국내교육대상자의 범위 확대와 더불어 STEAM 수업의 설계 과정에서 활용할 수 있는 STEAM 학습 준거의 ‘창의적 설계’ 단계에 대한 구체적 절차 모형을 개발하고 실제적 현장적용방안을 제시하고자 유아를 대상으로 하는 융합인재교육인 SM-STEAM 교수 모형을 개발하는 것이 그 목적이다. 4차 산업혁명은 창의적인 인재들을 위한 교육의 변환을 요구한다. 우리나라 공교육의 방향도 2017년 정부가 주도하여 STEAM 교육을 전 교육과정으로 세계 최초로 선포하였다. 초등학교 1~2학년 과정에 전면적인 교육과정의 개편으로 STEAM교육을 실행하는 교육의 변화는 창의적 미래 과학 기술인재 양성의 시작인 유아기에서부터 시작되어야 한다. 이에 유아교육현장의 교사나 유아가 쉽게 적용할 수 있는 유아교육을 위한 ‘SM-STEAM의 OECE모형을 개발하였다. 유아기 융합교육의 SM-STEAM은 과학(Science), 기술(Technology), 공학(Engineering), 수학 (Mathematics), 예술(Arts)의 요소를 가지며 융합교육의 주요 교수 학습법인 경험, 자료 및 현 장연구, 토론 피드백, 실험탐구, 표상전시로 이루어지는 교수·학습절차를 가지고 있다. ‘SM-STEAM,의 ‘OECE모형’은 관찰하기, 탐구하기, 구성하기, 표현하기이며 각 단계는 세부 적인 활동의 하위요인을 가지고 있다. OECE 모형은 유아교육과정에 과학을 두려워하는 교사들에게 진정한 STEAM 교육을 실현할 수 있는 시작이 될 것이고 교사는 유아들에게 OECE 모형에 의해 유아들이 가지고 있는 강점을 표현하도록 격려하고 교육과정의 흐름의 방향을 제시하는 역할을 할 수 있을 것이다. 유아기 ‘융합교육과정(STEAM)'을 위한 SM-STEAM의 ’OECE모형‘은 유아적용 STEAM 교육을 위한 시작을 열 수 있을 것이며 ‘융합인재교육 (STEAM)’ 프로그램 개발의 기초가 될 수 있을 것이다.

The purpose of this study is to investigate the optimum conditions of dispersion and strength to maximize the mechanical properties of woody cellulose nano–crystal (CNC). As a dispersing method, ultrasonic dispersing machine and magnetic stirrer were used as the mechanical dispersion method. The mixing ratio of cellulose nano-crystals (CNCs) was 0.2% and the dispersion time was 10 minutes. Steam curing was carried out for 6, 24 and 48 hours. Based on the experimental results, we will propose source technology regarding CNC for construction materials.

Physicochemical properties of cherry tomato dried using the conventional hot air (HA) and superheated steam (SHS) combined with either HA or far-infrared (FIR) were measured to evaluate the effects of combined drying process on the product quality. Conventional HA drying caused the greater extent of water removal than that of SHS combined with HA or FIR due to comparatively its longer drying time, resulting the lower water activity. Total acidity of cherry tomato produced by combined drying processes was slightly lower than that of conventional HA drying. Application of SHS combined with FIR resulted in higher retention of vitamin C and lycopene content with faster rehydration capacity than those of both conventional HA and SHS with HA drying. These results suggested that SHS combined with FIR would replace the conventional HA drying process successfully in production of dried cherry tomato with appropriate quality characteristics

Polyacrylonitrile/pitch nanofibers were prepared by electrospinning as a precursor for a gas sensor material. Pitch nanofibers were properly fabricated by incorporating polyacrylonitrile as an electrospinning supplement component. Polyacrylonitrile/pitch nanofibers were activated with steam at various temperatures followed by subsequent carbonization to make carbon nanofibers with a highly conductive graphitic structure. Steam activation was effective in facilitating gas adsorption onto the carbon nanofibers due to the increased surface area. The carbon nanofibers activated at 800°C had a larger surface area and a lower micro pore fraction resulting in a higher variation in electrical resistance for improved CO gas sensing properties.

An electric steam boiler equipped with a condensate recovery system, which stores the condensate generated after using steam in steam washers, steam cookers, steam irons, and steam cleaners in a condensate tank and supplies compressed air to the condensate tank so that the condensate is recovered to the boiler by the pressure of the compressed air, was studied. In the results of this study, the heat energy balance between the quantity of the heat generated by the non-metallic surface heating element and the quantity of the heat absorbed by the water was good in a range of ±5%. In addition, the heat transfer rate increased in proportion to the electric power of the surface heating element heater, the waste heat energy was normally recovered by the recovery of the condensate of the steam boiler equipped with the high compression waste heat recovery system, and the recovery rate of the waste heat exhibited 23%.

이 연구의 목적은 과학 탐구 기반의 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하고 적용하여 중학생의 과학 자기 효능감, 진로 인식, STEM에 대한 태도 변화를 검증하는데 있다. 과학 탐구 기반의 STEAM 교육 프로그램은 ‘지진’을 주제로 ADBA 모형에 적용하여 총 6차시 분량으로 개발하였다. 중학생을 대상으로 예비적용을 거쳐 수정·보완하여 최 종적으로 개발된 프로그램은 광역시 소재의 H 중학교 3학년 학생 105명을 대상으로 효과성을 검증하였다. 자료 분석은 단일집단 사전·사후 대응표본 t-검증을 실시하여 수업 전·후의 과학 자기효능감, 진로 인식, 과학·기술·공학·수학 에 대한 태도의 변화에 대하여 효과성을 분석하였다. 결론적으로, ‘지진’을 주제로 한 과학 탐구 기반의 융합인재교육 프로그램은 학생들의 과학 자기효능감과 과학 관련 진로 인식의 향상에 효과가 있었다. 그리고 과학, 기술, 공학, 수학 에 대한 태도의 인식, 능력, 가치, 흥미의 지속 영역에서 고르게 유의미한 효과가 나타났다. 개발된 과학 탐구 기반의 융합인재교육 프로그램은 학교 현장에서 충분하게 적용될 수 있으며, 이를 통해 과학적 탐구 능력의 향상과 창의·융합 적 사고를 지닌 인재를 기르는데 도움이 될 것이다.

The purpose of this study is to investigate the effect of superheated steam (SHS) treatment on the inactivation of an enzyme involved in the racidity of brown rice as well as the degree of rancidity during storage of brown. Brown rice was treated with SHS at temperatures of 160oC, 200oC, and 240oC, and the result showed that the degree of starch damage was higher in the brown rice treated with SHS at higher temperature. Lipoxygenase was inactivated by treating with SHS for 20 s at 160oC, 15 s at 200oC, or 5 s at 240oC. The acidity and sensory evaluation of the brown rice treated with SHS showed that the acidity was decreased as the SHS treatment increased and SHS temperature became higher. The result of the sensory evaluation showed a similar tendency. These results show that the SHS treatment has potential as a method for improving the brown rice storage quality.

Physicochemical properties of potato chip treated with superheated steam (SHS) at various temperatures (120, 150, 180, and 220oC) and durations (2, 5, 8, and 10 min) were measured to assess the potential application of SHS in the production of unfried chips. A faster drying rate was obtained at a higher SHS temperature due to a lower degree of water condensation on the surface of the potato chip. A higher temperature of SHS resulted in higher volume shrinkage, indicating the dependency of shrinkage on the volume of water loss. SHS treatment did not cause any significant defects in the appearance of potato chips although pillowing and burnt spots were observed on the surface of the sample processed at 220oC for 10 min. Damaged starch content and Rapid Visco Analyzer profiles showed that partial gelatinization occurred during SHS treatment. Potato chips treated with SHS showed the shrinkage of parenchyma cells, resulting to compressed cell layers at the surface and inside. As treatment proceeded, air cells were formed internally. These results suggested that SHS combined with post drying process would be appropriate in the production of unfried potato chips by reducing drying time without causing any deterioration in quality.

The processing properties of spent hen and broiler chicken were investigated before and after treatment to improve texture characteristics. Each treatment consisted steaming (S) with 85℃ for 20 min, Pulsed Electric Field (PEF) with 1.5 KV/cm for 4 sec, and Super Heated Steam (SH) with an oven temp. of 300℃, a steam temp. of 350℃ for 8 min. The yield of spent hen and broiler were 66.85% and 63.80% respectively in the control, but decreased in every treatment was lowest at 61.05% in the PEF treatment (p<0.05). In the color test, L value decreased, but the a and b values increased regardless of the species of spent hen or broiler. In the test of heating loss, the S treatment of spent hen had the highest result of 45.25% but lowest of 30.66% in the SH treatment of the broiler. When it was compared with various treatments, SH after PEF treatment showed the better result in terms of heating loss than the PEF or SH treatment respectively. In the test of texture, the broiler showed the lowest hardness of 5.57 kg in the SH (p<0.05). Otherwise, the spent hen resulted in 14.08 kg of hardness in steaming after PEF, but it improved significantly to 10.73 kg in SH after PEF. In the test of 9 scored sensory evaluation of overall palatability, 7.8 point was the best score with SH treatment in the broiler. The best score in spent hen was 6.3 point which was SH after PEF treatment. With this experiment, SH after PEF was the condition in the treatments to have the better texture of spent hen.

Effects of superheated steam (SHS) temperature (120, 150, 180, 220°C) and time (2, 5, 8, 10 min) on physicochemical properties of garlic chips were examined. Higher the SHS temperature, a faster drying rate was observed due to the lower extent of water condensation on the garlic chip’s surface at the initial stage of treatment. Garlic chips treated at 220°C for 10 min showed the lowest water content and water activity. However appearance of these was inappropriate due to burnt spots on the surface. Scanning electron microscope analysis showed that garlic chips treated at higher SHS temperature showed compressed smooth cell layers at the surface with more compact internal structure due to higher degree of dehydration when compared to chips treated at lower temperature. These results confirmed that SHS could be utilized as an effective drying method for the production of garlic chips. Moreover, it is recommended that SHS treatment combined with other conventional post drying process would result in garlic chips with better quality in terms of color.

Effects of superheated steam (SHS) temperature (120, 150, 180, 220°C) and time (2, 5, 8, 10 min) on product quality attributes of snack-type ginseng chips were studied. Ginseng chips dried at faster rate under a higher SHS temperature. Higher SHS temperature resulted in ginseng chips with lower moisture content and water activity. After SHS treatment, lightness (L values) and redness (a values) of ginseng chips decreased significantly whereas yellowness (b values) of those increased. Although crude saponin content in ginseng chips reduced slightly after SHS treatment, chips treated at 150°C for 5 min had the highest saponin retention among samples. Scanning electron microscope analysis revealed that SHS treatment cause the shrinkage at the surface first, forming compressed cell layers. As treatment proceeded, pores and cavities were formed internally, resulting porous structure. These results suggested that SHS treatment shows great promise in production of snack-type ginseng chips by reducing drying time without any quality deterioratio

Populus euramericana is emerging as a viable feedstock for producing bioethanol from renewable resources. Steam explosion pretreatment of P. euramericana can solubilize a significant portion of the hemicellulosic component and enhance the glucose conversion of the remaining cellulose for fermentation into ethanol. In this study, steam explosion condition of P. euramericana is performed in a steam explosion reactor at severity log Ro 4.02 and severity log Ro 4.37. Glucose conversion varied from 72.3% to 80.1% of steam exploded P. euramericana at severity log Ro 4.02 and severity log Ro 4.37. Ethanol yields(%) based on sugar content after enzymatic hydrolysis after 48 h fermentation ranged from 87.0% to 88.4%. As a result, from 100 g of raw material, 14.0 g of ethanol are recovered of 47.3 g available cellulose content. This research of steam explosion pretreatment was a promising method to improve glucose conversion and ethanol yield for bioethanol production.

The optimization of brown rice replacement ratio and superheated steam (SHS) treatment conditions in production of extruded rice snack for infants were conducted using a response surface methodology. Experiments were designed using a Box-Behnken design with three independent variables (brown rice replacement ratio, SHS temperature, and SHS time) and two response variables (hardness and water uptake). The second order polynomial model showed a satisfactory description of the experimental results. Optimal conditions for extruded snack with the lowest predicted hardness (2.84 kg/cm2) were 15.81% of brown rice replacement with SHS treatment at 279.59oC for 197.40 sec. Meanwhile, optimal conditions for extruded snack with the highest predicted water uptake (384.79%) were 17.18% of brown rice replacement ratio with SHS treatment at 274.52oC for 196.22 sec.

이 연구의 목적은 STEAM 프로그램이 고등학생의 정의적 영역에 미치는 효과를 알아보는 것이다. 이를 위해 ‘산사태와 우리생활’을 주제로 한 STEAM 프로그램을 개발하여 고등학교 과학 동아리 학생 16명에게 7주 동안 적용하였다. 정의적 영역에 관한 과학적 태도 검사를 사전과 사후에 실시하였으며, 프로그램 적용이 끝난 후 STEAM 프로그램에 관한 설문조사 및 심층인터뷰를 실시하였다. 과학적 태도의 관점에서 STEAM 프로그램은 즐거움, 가치, 자신감, 그리고 일반적인 과학적 태도에서 긍정적 효과를 가져 온다는 것이 나타났다. 프로그램 평가 설문지 결과를 살펴보면 정의적 영역에 도움이 되었다고 응답한 학생이 가장 많았으며 인지적 영역에서도 긍정적 변화가 있음이 확인되었다.

과열증기처리한 백미로 제조한 압출스낵의 물리화학적 특성과 미세구조를 조사하여 과열증기처리 및 과열증기온도(200, 250, 350oC)가 압출스낵의 품질특성에 미치는 영향을 검토하였다. 압출스낵의 이화학적 특성 측정결과, 팽화도는 과열증기처리에 따라 증가하였으나 과열증기온도의 영향은 미미하였다. 압출스낵의 경도는 과열증기처리에 따라, 과열증기온도가 높을수록 감소하였다. 손상전분함량은 과열증기처리에 따라 78.1%에서 80-81%로 다소 증가하였으나 과열증기온도에 따른 손상전분함량의 유의 차는 없었으며, 이로써 과열증기처리가 전분호화에 미치는 영향은 크지 않은 것을 확인하였다. 과열증기처리에 따라 수분흡수지수(WAI)는 유사한 측정치를 나타낸 반면 수분용해지수(WSI)는 비교적 크게 증가하여 과열증기처리가 압출공정에서 전분분자의 저분자화를 증가시키는 것으로 판단되었다. 압출스낵의 수분흡수율은 과열증기처리에 따라 증가하였으며 과열증기온도가 높을수록 수분흡수율은 증가하였다. 압출스낵의 미세구조 관측결과, 압출스낵 내부의 기공 크기와 기공 막 두께는 과열증기처리에 따라 감소하며, 이와 같은 내부구조 변화로 인하여 과열증기처리 압출스낵의 팽화도, 경도 및 수분흡수율 측정결과는 대조구와 상이하였다. 한편 과열증기처리에 따른 압출스낵의 미세구조 변화는 과열증기처리가 쌀의 배유조직 내에 미세한 균열(stress crack)을 발생하고, 미세 균열 내의 공기가 압출과정에 유입되어 보다 많은 핵심이 생성되며, 이로 인하여 다공성이 높아지는 것으로 추정된다.