Transition-metal oxide semiconductors have various band gaps. Therefore, many studies have been conducted in various application fields. Among these, methods for the adsorption of organic dyes and utilization of photocatalytic properties have been developed using various metal oxides. In this study, the adsorption and photocatalytic effects of WO3 nanomaterials prepared by hydrothermal synthesis are investigated, with citric acid added in the hydrothermal process as a structure-directing agent. The nanostructures of WO3 are studied using transmission electron microscopy and scanning electron microscopy images. The crystal structure is investigated using X-ray diffraction patterns, and the changes in the dye concentrations adsorbed on WO3 nanorods are measured with a UV-visible absorption spectrophotometer based on Beer-Lambert’s law. The methylene blue (MB) dye solution is subjected to acid or base conditions to monitor the change in the maximum adsorption amount in relation to the pH. The maximum adsorption capacity is observed at pH 3. In addition to the dye adsorption, UV irradiation is carried out to investigate the decomposition of the MB dye as a result of photocatalytic effects. Significant photocatalytic properties are observed and compared with the adsorption effects for dye removal.

Nitrogen-doped titanium dioxide (N-doped TiO2) is attracting continuously increasing attention as a material for environmental photocatalysis. The N-atoms can occupy both interstitial and substitutional positions in the solid, with some evidence of a preference for interstitial sites. In this study, N-doped TiO2 is prepared by the sol–gel method using NH4OH and NH4Cl as N ion doping agents, and the physical and photocatalytic properties with changes in the synthesis temperature and amount of agent are analyzed. The photocatalytic activities of the N-doped TiO2 samples are evaluated based on the decomposition of methylene blue (MB) under visible-light irradiation. The addition of 5 wt% NH4Cl produces the best physical properties. As per the UV-vis analysis results, the N-doped TiO2 exhibits a higher visible-light activity than the undoped TiO2. The wavelength of the N-doped TiO2 shifts to the visible-light region up to 412 nm. In addition, this sample shows MB removal of approximately 81%, with the whiteness increasing to +97 when the synthesis temperature is 600℃. The coloration and phase structure of the N-doped TiO2 are characterized in detail using UV-vis, CIE Lab color parameter measurements, and powder X-ray diffraction (XRD).

Porous W-10 wt% Ti alloys are prepared by freeze-drying a WO3-TiH2/camphene slurry, using a sintering process. X-ray diffraction analysis of the heat-treated powder in an argon atmosphere shows the WO3 peak of the starting powder and reaction-phase peaks such as WO2.9, WO2, and TiO2 peaks. In contrast, a powder mixture heated in a hydrogen atmosphere is composed of the W and TiW phases. The formation of reaction phases that are dependent on the atmosphere is explained by a thermodynamic consideration of the reduction behavior of WO3 and the dehydrogenation reaction of TiH2. To fabricate a porous W-Ti alloy, the camphene slurry is frozen at -30℃, and pores are generated in the frozen specimens by the sublimation of camphene while drying in air. The green body is hydrogen-reduced and sintered at 1000℃ for 1 h. The sintered sample prepared by freeze-drying the camphene slurry shows large and aligned parallel pores in the camphene growth direction, and small pores in the internal walls of the large pores. The strut between large pores consists of very fine particles with partial necking between them.

Nanosized Gd2O3:Eu3+ red phosphor is prepared using a template method from metal salt impregnated into a crystalline cellulose and is dispersed using a bead mill wet process. The driving force of the surface coating between Gd2O3:Eu3+ and mica is induced by the Coulomb force. The red phosphor nanosol is effectively coated on mica flakes by the electrostatic interaction between positively charged Gd2O3:Eu3+ and negatively charged mica above pH 6. To prepare Gd2O3:Eu3+-coated mica (Gd2O3:Eu/mica), the coating conditions are optimized, including the stirring temperature, pH, calcination temperature, and coating amount (wt%) of Gd2O3:Eu3+. In spite of the low luminescence of the Gd2O3:Eu/mica, the luminescent property is recovered after calcination above 600℃ and is enhanced by increasing the Gd2O3:Eu3+ coating amount. The Gd2O3:Eu/mica is characterized using X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, zeta potential measurements, and fluorescence spectrometer analysis.

SiC-based composite materials with light weight, high durability, and high-temperature stability have been actively studied for use in aerospace and defense applications. Moreover, environmental barrier coating (EBC) technologies using oxide-based ceramic materials have been studied to prevent chemical deterioration at a high temperature of 1300℃ or higher. In this study, an ytterbium silicate material, which has recently been actively studied as an environmental barrier coating because of its high-temperature chemical stability, is fabricated on a sintered SiC substrate. Yb2O3 and SiO2 are used as the raw starting materials to form ytterbium disilicate (Yb2Si2O7). Suspension plasma spraying is applied as the coating method. The effect of the mixing method on the particle size and distribution, which affect the coating formation behavior, is investigated using a scanning electron microscope (SEM), an energy dispersive spectrometer (EDS), and X-ray diffraction (XRD) analysis. It is found that the originally designed compounds are not effectively formed because of the refinement and vaporization of the raw material particles, i.e., SiO2, and the formation of a porous coating structure. By changing the coating parameters such as the deposition distance, it is found that a denser coating structure can be formed at a closer deposition distance.

SiAlON-based ceramics are some of the most typical oxynitride ceramic materials, which can be used as cutting tools for heat-resistant super-alloys (HRSA). SiAlON can be fabricated by using gas-pressure reactive sintering from the raw materials, nitrides and oxides such as Si3N4, AlN, Al2O3, and Yb2O3. In this study, we fabricate Ybm/3Si12-(m+n)Alm+nOnN16-n (m=0.3, n=1.9, 2.3, 2.7) ceramics by using gas-pressure sintering at different sintering temperatures. Then, the densification behavior, phase formation, microstructure, and hardness of the sintered specimens are characterized. We obtain a fully densified specimen with β- SiAlON after gas-pressure sintering at 1820℃ for 90 min. under 10 atm N2 pressure. These SiAlON ceramic materials exhibited hardness values of ~92.9 HRA. The potential of these SiAlON ceramics for cutting tool application is also discussed.

KAERI의 PRIDE 시설에서 공학규모의 전해환원용 원료물질인 UO2 다공성펠렛 제조를 위해 공정과 장치를 최적화시킨 내 용을 다루었다. UO2 분말과 별도로 attrition 밀링된 대용산화물 분말을 출발분말로, 정밀 칭량을 통해 사용후핵연료 조성을 모사하였다(Simfuel). Simfuel 분말은 각각 tumbling mixer로 혼합하여 균질화 하고, rotary press로 성형하여 furnace를 이 용해 소결하였다. 4% H2-Ar 분위기에서 1450℃ 24시간 고온 열처리하여 제조된 소결펠렛은 6.89 g·cm-3의 벌크밀도를 가 지며 이는 후속 전해환원 공정의 요구에 부합한다. 소결된 다공성펠렛의 미세구조 관찰을 통해 다공성 기지상과 함께 산화/ 금속 석출물이 관찰되어 사용후핵연료의 상이 모사됨을 확인하였다. 본 결과는 향후 공학규모 이상의 파이로 연구를 위한 UO2 다공성펠렛 제조에 중요한 기초자료로 활용 될 것이다.

Mesoporous carbon nanofibers as electrode material for electrical double-layer capacitors(EDLCs) are fabricated using the electrospinning method and carbonization. Their morphologies, structures, chemical bonding states, porous structure, and electrochemical performance are investigated. The optimized mesoporous carbon nanofiber has a high sepecific surface area of 667 m2 g−1, high average pore size of 6.3 nm, and high mesopore volume fraction of 80 %, as well as a unifom network structure consiting of a 1-D nanofiber stucture. The optimized mesoporous carbon nanofiber shows outstanding electrochemical performance with high specific capacitance of 87 F g−1 at a current density of 0.1 A g−1, high-rate performance (72 F g−1 at a current density of 20.0 A g−1), and good cycling stability (92 F g−1 after 100 cycles). The improvement of the electrochemical performance via the combined effects of high specific surface area are due to the high mesopore volume fraction of the carbon nanofibers.

In this study, an Al-0.7wt%Fe-0.2wt%Mg-0.2wt%Cu-0.02wt%B alloy was designed to fabricate an aluminum alloy for electrical wire having both high strength and high conductivity. The designed Al alloy was processed by casting, extrusion and drawing processes. Especially, the drawing process was done by severe deformation of a rod with an initial diameter of 12 mm into a wire of 2 mm diameter; process was equivalent to an effective strain of 3.58, and the total reduction in area was 97 %. The drawn Al alloy wire was then annealed at various temperatures of 200 to 400 °C for 30 minutes. The mechanical properties, microstructural changes and electrical properties of the annealed specimens were investigated. As the annealing temperature increased, the tensile strength decreased and the elongation increased. Recovery or/and recrystallization occurred as annealing temperature increased, and complete recrystallization occurred at annealing temperatures over 300 °C. Electric conductivity increased with increasing temperature up to 250 °C, but no significant change was observed above 300 °C. It is concluded that, from the viewpoint of the mechanical and electrical properties, the specimen annealed at 350 oC is the most suitable for the wire drawn Al alloy electrical wire.

Ceramic ink-jet printing has become a widespread technology in ceramic tile and ceramicware industries, due to its capability of manufacturing products on demand with various designs. Generally, thermally stable ceramic inks of digital primary colors(cyan, magenta, yellow, black) are required for ink-jet printing of full color image on ceramic tile. Here, we synthesized an aqueous glass-ceramic ink, which is free of Volatile organic compound(VOC) evolution, and investigated its inkjet printability. CoAl2O4 inorganic pigment and glass frit were dispersed in aqueous solution, and rheological behavior was optimized. The formulated glass-ceramic ink was suitably jetted as single sphere-shaped droplets without satellite drops. After ink-jet printing and firing processes, the printed glass-ceramic ink pattern on glazed ceramic tile was stably maintained without ink spreading phenomena and showed an improved scratch resistance.

This study investigated the changes in the physicochemical properties of soybean sprout, radish, and pork loin during frozen Bibimbab production. The qualities of soybean sprout were affected by the blanching, thawing, and cooking processes, with the blanching process particularly regarded as an important process to attribute the overall quality of the soybean sprouts in the final product. High weight loss of radish was found in the thawing and cooking processes, while the weight loss was relatively lower than that of soybean sprout. However, mixing with hot rice can be attributed for the steep decrease in shear force of the radish. For pork meat, normally thermal treatment such as mixing with hot rice and cooking manifested quality deterioration. Based on the results, mixing process appeared to be the most important process which affected the final quality of the materials. To improve the quality of final frozen Bibimbab, therefore, it was recommended to freeze the food ingredient separately from rice prior to packaging, which warranted the follow up exploration.

최근 두부시장은 화학응고제 무사용, 영양성분 강화, 간편화 등의 새로운 두부 형태 제품이 출시되었으며, 기류분쇄기 보급에 따라 초미세분말 제조가 가능하게 되면서 전두부 제조가 가능하여 졌다. 전두부는 콩가루를 이용하여 만들기 때문에 콩에 포함된 단백질, 식이섬유, 이소플라본 등의 전체적인 영양성분 섭취가 가능하여 영양이 우수하며, 부산물인 비지가 생산되지 않아 생산 편리성 및 환경오염 방지 효과가 있는 제조방식이다. 본 연구에서는 건식 콩가루를 이용하여 전두부 제조를 위한 조건설정의 기초자료로 활용하고자 시험을 실시하였다. ’16년에 재배된 대원콩 품종을 사용하였고, 제분기는 Air mill을 사용하여 콩가루 입도를 50, 100, 150㎛ 수준으로 각각 제조하였으며, 두유온도를 60, 80, 90, 100°C까지 끓인 후 두유의 적정 응고조건을 설정하고자 품질특성을 조사하였다. 전두부는 유미원 전두부제조기(HTM-100A)를 이용하여 5배의 물을 넣고 제조하였고, 대조구로는 압착두부를 사용하였다. 콩분말 입도에 따른 전두부 품질분석 결과 pH, 산도, 수분활성도는 거의 차이가 없었으며, 입도가 클수록 수분이 낮아지는 경향이었다. 7점척도법에 의한 관능조사 결과 대조구인 압착두부 대비 전반적인 기호도는 낮았지만 입도별로는 향이나 맛, 씹힘성에서 콩분말 입도 50㎛에서 가장 높았으며 전반적인 기호도는 50㎛ > 100㎛ ≥ 150㎛ 순이었고, 전자현미경 관찰결과 입도가 작을수록 두부구조가 치밀하였다. 두유 온도에 따른 전두부의 품질 비교 결과 전두부는 대조구 대비 수분함량, 산도, 당도, 염도가 전반적으로 높았으며, 두유 온도 60°C에서는 두부의 응고반응이 일어나지 않았으며, 80°C 이상에서 응고되기 시작하여, 90°C에서 가장 양호하였다. 100°C 이상에서는 단시간에 응고가 되어 두부의 모양이 고르지 않았다. 전두부의 일반세균수는 모두 규격기준(106cfu/㎖) 이하로, 90°C 이상에서는 거의 발생되지 않았다.

식물성 대체식육 제조의 기초단계로 Soy protein isolate (SPI)를 이용한 dough의 물성학적 변화에서 CaCl2과 glucono-delta-lactone (GdL)에 의한 textural properties 영향에 대한 연구를 수행하였다. Soy protein isolate 20% (w/w) dough에 CaCl2 (0~2.0 g/100g) 또는 GdL (0~2.0 g/100g)을 첨가하여 90°C 30 min 열처리 후 textural profile analysis를 평가하였다. CaCl2 농도가 증가함에 따라 SPI dough의 hardness, gumminess, chewiness, cohesiveness, resilience가 점차 감소하였다. 반면 GdL 첨가에 의해서 hardness, gumminess, chewiness의 유의적 증가가 관찰되었고, cohesiveness, resilience가 약간 감소되었다. SPI dough의 springiness 변화에서 CaCl2 또는 GdL 첨가에 의한 영향이 없는 것으로 나타났다. 보수력 변화에서 CaCl2 1.5, 2.0 g/100g 첨가량에서 보수력의 유의적 감소가 관찰되었고, GdL 첨가량 0-2.0 g/100g 범위에서 보수력 변화는 관찰되지 않았다. Ca2+과 GdL은 protein coagulation에 영향을 미쳐서 SPI dough의 물성 변화가 유도된 것으로 사료되었다. 이를 근거로 향후 SPI를 이용한 식물성 대체식육 제조 시 anisotropic texture를 유도할 수 dough제조를 위한 기초 자료로 활용하고자 한다.

감자전분은 감자를 마쇄, 여과, 침지, 세척 및 건조 등 일련의 과정에 따라 제조되며, 감자전분 특유의 특성으로 최근 식품산업에서 사용량이 증가하고 있으나, 추출수율이 낮고, 가격이 비싸 전분소재로서 활용이 제한된다. 본 연구의 목적은 감자로부터 감자전분의 추출수율에 대한 효소적 추출법 요인들의 영향을 탐색하고, 효소적 추출법에 의해 제조된 감자전분의 물리화학적 특성들의 평가를 통해 상업화 가능성을 조사하는 것이었다. 저온당화현상에 의한 감자내의 전분 함량의 감소를 최소로 하기 위해 감자는 세척하여 2 cm 두께로 세절하고 -20°C에서 냉동저장하면서 본 연구의 재료로 사용하였으며, 셀룰로오스분해효소는 식품첨가물등급의 것을 이용하였다. 감자전분의 효소적 추출 조건은 중심합성계획법을 이용하여 5개의 중심점을 포함하는 20개의 효소적 추출조건들을 설계하였다. 효소적 추출의 요인들은 반응시간, 반응온도 및 효소사용량으로 각각 8-24 h, 15-40°C 및 1.0-1.5%의 수준이었고, 반응표면분석을 위한 특성치(반응)은 추출수율과 전분회수율로 하였다. 반응표면분석을 통해 추출수율이 가장 높은 5개의 추출조건에서 제조된 감자전분들을 선별하여 XRD 패턴 및 상대적 결정화도, swelling factor (SF), 호화특성 및 페이스팅 점도 특성들을 조사하였다. 효소적 추출 조건에 따른 감자전분들의 특성에 대한 대조군은 기존의 추출방법에 의해 제조된 감자전분으로 하였다. 추출수율은 대조군이 26.2%(d.b)으로 효소적 추출법에 의한 감자전분들(69.4~88.9%)보다 유의적으로 낮았으며, 최고수율은 88.9%로 감자의 건조중량 기준으로 1.5%의 셀룰로오스분해효소를 가하여 40°C에서 8시간 동안 처리한 것이었다. 대조군과 효소적 추출방법에 의한 감자전분들은 전형적인 B형 결정구조를 나타내었으며, 상대적 결정화도(12-21%)는 대조군(16%)에 비해 낮거나 높은 수준이었다. SF는 대조군이 10.1로 효소처리군(5.4-6.5)보다 높았다. 전분의 호화온도는 대조군과 효소적 추출방법에 의한 감자전분들 사이에서 유의적인 차이가 없었지만, 호화엔탈피는 대조군(16.9 J/g)이 효소적 추출방법에 의한 감자전분들(13.9~16.9)보다 높거나 유사하였다. 대조군의 페이스팅 점도는 전형적인 감자전분의 점도 프로파일을 나타내었지만 효소적 추출방법에 의한 감자전분들은 추출조건에 따라 상이하였다. 결과적으로 효소적 추출방법에 의한 감자전분들은 대조군에 비해 물리적 및 페이스팅 점도 특성이 상이 하였지만, 산업적으로 활용가능한 수준이었으며, 추출수율이 약 2.5배 가량 높아 기존의 감자전분 추출방법에 비해 경제적인 방법인 것으로 생각된다.

쌀전분은 알칼리침지법을 이용하여 쌀이나 쌀가루로부터 추출 및 정제되나, 쌀전분의 추출·정제에 장시간이 요구되고, 과량의 염을 발생시키는 문제점들이 있다. 본 연구의 목적은 쌀가루로부터 쌀전분의 추출수율에 대한 효소적 추출법 요인들의 영향을 탐색하고, 효소적 추출법에 의해 제조된 쌀전분의 물리화학적 특성들의 평가를 통해 상업화 가능성을 조사하는 것이었다. 멥쌀은 습식 제분한 후 -20°C에서 냉동저장하면서 본 연구의 재료로 사용하였고, 단백질분해효소는 식품첨가물등급의 것을 이용하였다. 쌀전분의 효소적 추출 조건은 단백질분해효소의 반응시간, 반응온도 및 사용량을 요인들로 하여 23 요인설계법에 의해 5개의 중심점들과 반복점들을 포함하는 21개의 실험점들을 설계하였다. 설계된 추출 조건에 따라 제조된 쌀전분들 중 추출수율이 50%(d.b) 이상이며, 쌀전분의 상대적 순도가 100% 이상인 쌀전분들을 선별하여 아밀로오스 함량, 용해도 및 팽윤력, 호화 특성과 페이스팅 점도 특성을 분석하였다. 또한 동일한 쌀가루로부터 알칼리침지법에 의한 추출·정제된 쌀전분을 대조군으로 하였다. 선별된 쌀전분들은 반응시간, 반응온도, 효소사용량이 각각 8 h, 15°C, 0.5%(d.b)에서(RST1), 24 h, 15°C, 1.5%(d.b)에서(RST2), 24 h, 15°C, 0.5%(d.b)에서(RST3) 추출한 것들이었다. 아밀로오스 함량은 대조군에 비해 RST1은 유의적으로 낮았으며, RST2와 RST3는 유의적인 차이가 없었다. 용해도는 대조군에 비해 단백질분해효소 처리에 의한 쌀전분들이 유의적으로 높은 수준을 나타내었고, 팽윤력은 RST1을 제외하고 대조군과 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 호화온도는 대조군에 비해 단백질분해효소 처리에 의한 쌀전분들이 유의적으로 높았으나, 호화엔탈피는 유의적으로 낮았다. 페이스팅 점도는 대조군에 비해 단백질분해효소 처리에 의한 쌀전분들이 낮은 수준을 나타내었다. 결과적으로 단백질분해효소 처리에 의한 쌀전분들은 기존의 알칼리침지법에 의한 쌀전분과는 다른 특성을 보유한 쌀전분 소재로서 활용가능성이 있을 것으로 생각된다.