본 연구에서는 건조된 유자씨박 70% 에탄올 추출물 및 에틸아세테이트 분획물을 제조하고, 이들의 항산화능을 평가하였다. 유자씨박 추출물 및 분획물의 수율은 각각 5.1 및 0.9%로 나타났다. 1,1-Phenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼 시험법에서 자유 라디칼 소거 활성(FSC50)은 70% 에탄올 추출물과 에틸아세테이트 분획물이 각각 512.1 및 514.0 μg/mL를 나타냈다. 라디칼 소거활성은 (+)- α-tocopherol(9.0 μg/mL)보다는 비교적 낮았다. Fe3+-EDTA계를 이용한 총 항산화능 평가에서 유자 씨박 70% 에탄올 추출물 및 에틸아세테이트 분획의 OSC50은 242.9 및 86.5 μg/mL이었다. 유자씨박 에틸아세테이트 분획은 70% 에탄올 추출물 보다 높은 총 항산화능을 보였지만, 대조군인 L-ascorbic acid (1.7 μg/mL)보다 낮게 나타났다. 1O2로 유도된 세포 손상에 대한 보호 효과(τ50)에서, 70% 에탄 올 추출물은 5, 10, 25, 50 μg/mL 에서 농도 의존적인 세포 보호 효과를 보였다. 유자씨박 에틸아세테 이트 분획은 5 μg/mL 에서 39.8 min으로 (+)-α-tocopherol (36.1 min)과 유사한 세포 보호 활성을 나타났다. 그러나 10 μg/mL 이상에서 농도가 증가함에 따라 낮은 세포 보호 효과를 나타냈다. 결과적 으로, 유자씨박 에틸아세테이트 분획물이 라디칼 소거활성이 아닌 총 항산화 활성을 통해 낮은 농도에서 는 세포 보호 효과를 나타냈으나 높은 농도에서는 세포 보호 효과가 농도 의존적으로 나타나지 않았다.

본 연구에서는 하고초(Prunella vulgaris L.)의 50% 에탄올 추출물, 에틸아세테이트 분획 및 아글리콘 분획을 대상으로 항산화 활성과 유효성분 분석 연구를 수행하였다. 1,1-Diphenyl-2- picrylhydrazyl (DPPH)를 이용한 자유라디칼 소거활성(FSC50)은 50% 에탄올 추출물, 에틸아세테이트 분 획 및 아글리콘 분획에서 각각 15.25 μg/mL, 8.68 μg/mL 및 8.25 μg/mL이었다. Luminol 발광법을 이용한 Fe3+-EDTA/H2O2계에서 생성된 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)에 대한 하고초 추출 물의 총항산화능(OSC50)은 50% 에탄올 추출물, 에틸아세테이트 분획 및 아글리콘 분획에서 각각 4.68 μg/mL, 1.00 μg/mL 및 1.02 μg/mL이었다. 1O2로 유도된 적혈구 세포손상에 대한 보호효과는 1 ~ 25 μg/mL의 농도에서 농도 의존적으로 증가하였고, 특히 25 μg/mL 농도에서 아글리콘 분획의 τ50 이 337.9 min으로 높은 세포 보호 활성을 나타내었다. 이는 대표적인 항산화 물질로 알려진 (+)-α -tocopherol (τ50 = 38.7 분)보다도 9배나 큰 세포 보호 효과를 나타냄을 알았다. 실험에 사용된 하고 초 추출물의 에틸아세테이트 분획과 아글리콘 분획에 대하여 TLC와 HPLC를 이용한 성분 분석을 수행 하였다. 에틸아세테이트 분획에서는 caffeic acid, rosmarinic acid, quercetin 3-β-D-glucoside, rutin, kaempferol-3-O-rutinoside, astragalin (kaempferol-3-O-glucoside)을 확인하였다. 아글리콘 분획에서 는 caffeic acid, rosmarinic acid, quercetin 및 kaempferol이 존재함을 확인하였다. 이상의 결과들로부 터, 하고초 추출물 및 분획물은 1O2 또는 ROS를 소거함으로써 세포막을 보호할 수 있는 천연 항산화제 로서 화장품 분야에서 응용이 가능함을 시사하였다.

본 연구에서는 건조된 까마중(Solanum nigrum L.) 전초의 50% 에탄올 추출물, 에틸아세테 이트 분획, 아글리콘 분획을 이용하여 항산화 실험을 진행하였다. 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH)을 이용한 자유라디칼 소거 활성(FSC50)은 50% 에탄올 추출물, 에틸아세테이트 분획, 아글리콘 분획에서 각각 215.46 μg/mL, 42.43 μg/mL, 52.28 μg/mL이였다. Luminol-의존성 화학발광법을 이 용한 Fe3+-EDTA/H2O2 계에서의 총항산화능(OSC50) 평가에서, 까마중 50% 에탄올 추출물은 25.25 μ g/mL, 에틸아세테이트 분획은 7.05 μg/mL, 아글리콘 분획은 6.25 μg/mL를 나타냈다. 1O2로 유도된 적혈구 세포손상에 대한 보호효과 측정에서는 까마중 50% 에탄올 추출물 및 아글리콘 분획은 5~25 μ g/mL 농도에서는 세포보호효과를 나타냈으나 높은 농도에서는 세포보호 활성을 나타내지 않았다. 이러 한 결과를 통해 까마중 추출물 및 분획물들은 항산화 활성을 가지고 있지만, 세포 수준에서는 비교적 높은 농도에서 활성산소로 유도된 세포 손상을 촉진할 수도 있음을 시사한다. 따라서 화장품 등에 까마 중 추출물을 응용할 때는 사용상 주의가 필요한 것으로 판단된다.

니아울리 잎 추출물의 항산화 효능과 성분 분석에 관한 연구를 시행하였다. 실험에 사용한 시료는 건조된 니아울리 잎의 50% 에탄올 추출물, 에틸아세테이트 분획 및 아글리콘 분획을 이용하였다. 자유라디칼(1,1-phenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH) 소거활성(FSC50)은 에틸아세테이트 분획이 10.05μg/mL로, 지용성 항산화제로 알려진 (+)-α-tocopherol (8.89μg/mL)과 유사한 효과를 나타내었다. 루미놀 발광법을 이용한 Fe3+-EDTA/H2O2 계에서 생성된 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)에 대한 니아울리 잎 추출물의 총 항산화능(OSC50)에서 에틸아세테이트 분획은 1.61μg/mL, 아글리콘 분획은 1.07μg/mL를 나타냈다. 에틸아세테이트 분획과 아글리콘 분획 모두 항산화 활성이 매우 큰 비교 물질인 L-ascorbic acid (1.50μg/mL)와 비슷한 활성산소 소거활성을 나타내었다. Rose-bengal로 광증감된 1O2에 의한 세포손상에 대한 세포보호능 측정에서 추출물 및 분획 모두 농도 의존적(5∼50μg/mL)으로 세포보호 활성을 나타내었다. 특히 아글리콘 분획과 50% 에탄올 추출물의 τ50은 10μg/mL에서 각각 158.80 min, 50.1 min으로 지용성 항산화제로 알려진 (+)-α-tocopherol (38.0 min)보다 더 큰 세포 보호 효과를 나타내었다. TLC와 HPLC를 이용하여 니아울리 잎 추출물의 에틸아세테이트 분획으로부터 avicularin과 quercitrin이 존재함을 처음 확인하였다. 이상의 결과들은 니아울리 잎 추출물 또는 분획이 항산화 원료로서 화장품에 응용 가능함을 시사한다.

화장료의 UV 차단과 은폐효과를 갖는 이산화티탄을 사용하여 자기조직체 형성공법을 적용한 하이브리드 이산화티탄을 제조하고 형태, 성질, 공정의 최적조건과 자외선차단 개선을 확인하였다. 하이브리드 이산화티탄은 마이크로 이산화티탄(250~300nm)의 표면에 나노 이산화티탄(20~30nm)을 자기조직체 형성공법을 이용해 결합시킨, 이산화티탄 대 이산화티탄의 결합체를 말한다. 하이브리드 이산화티탄 제조의 최적조건을 알아내기 위해 (-)을 띄는 마이크로 이산화티탄의 표면에 양이온의 링크로써 AlCl3 를 농도별로 조정하고, 그에 따른 마이크로와 나노 이산화티탄의 투입비율을 달리하여 각각의 조건에서 만들어진 시료를 광학분석, 입도분석, 전위차분석 등을 이용해 확인하고 최적의 제조 조건을 알 수 있었다. 최적의 제조 조건에서 만들어진 하이브리드 이산화티탄의 자외선차단 상승효과를 확인하기 위하여 하이브리드 이산화티탄이 첨가된 화장료와 사용된 하이브리드 이산화티탄과 같은 비율의 마이크로와 나노 이산화티탄을 첨가한 화장료의 SPF in-vitro 를 측정하였고, 15%내지 30%의 자외선차단 상승 효과를 확인하였다.

본 연구에서는 편백나무 잎 추출물의 에틸아세테이트 분획을 함유한 크림의 안정성을 평가하였다. 다양한 저장 온도(4℃, 25℃, 37℃ 및 45℃) 및 태양광선에의 노출 하에서 12주 동안 추출물 함유 크림의 pH, 점도 및 흡광도 변화를 측정하였다. 위에서 언급된 온도별 저장조건에서 추출물이 함유되어 있지 않은 대조군 크림은 pH 변화가 거의 없었다. 추출물 함유 크림의 경우는 4℃와 25℃에서 pH가 평균 0.11 감소하였고, 37℃, 45℃ 저장과 태양광선 노출 시는 각각 0.55, 0.84 및 0.59 감소하였다. 온도별 저장 조건에서 12주 후 추출물 함유 크림과 대조군 크림의 점도를 측정하였다. 추출물 함유 크림은 초기 점도보다 평균 2,404 cPs 감소를 나타내었고, 대조군은 평균 1,296 cPs 감소하였다. 45℃ 조건에서 대조군은 12주 후 점도가 1,915 cPs로 감소되었지만, 동일 조건에서 추출물 함유 크림의 점도는 3,810 cPs 감소하였다. 12주 동안 4℃~37℃에서 추출물 함유 크림의 흡광도 변화는 거의 없었다. 반면에 45℃ 저장과 태양광선 노출시킨 경우는 흡광도는 각각 32.5 % 및 35.2 % 감소하였다. 크림으로부터 추출물을 용출시킨 에탄올 용액을 태양광선에 직접 노출시켰을 때 4주 만에 흡광도가 54.8 %감소한 것에 비해서는 작은 감소를 나타낸다. 이는 추출물크림이 크림 내에서 비교적 안정화되어 있음을 나타낸다. 추출물 함유 크림과 대조군 크림은 12주 동안 동일한 실험 조건에서 변취나 변색이 나타나지 않았으며, 크리밍이나 응집과 같은 현상은 관찰되지 않았다. 이러한 결과들로부터 편백나무 잎 추출물을 함유한 크림이 비교적 안정함을 확인하였다. 하지만, 추출물 함유 크림을 장기간 저장할 때 안정성은 아직 확실치는 않으며, 추출물을 화장품에 응용하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다고 사료된다.

In this study, the antioxidative effects and inhibitory effects on tyrosinase and elastase of Sorbus commixta (S. commixta) twig extracts were investigated. The aglycone fraction of S. commixta twig extract showed the prominent free radical (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH) scavenging activity(FSC50, 13μg/mL). Reactive oxygen species (ROS) scavenging activities of S. commixta twig extracts on ROS generated in Fe3+-EDTA/H2O2 system were investigated by the luminol-dependent chemiluminescence assay. The 50 % ethanol extract among extracts showed the most prominent ROS scavenging activity (OSC50, 0.189μg/mL). The cellular protective effects of extract/fractions of S. commixta twig on the rose-bengal sensitized photohemolysis of human erythrocytes were investigated. The 50 % ethanol extract and ethyl acetate fraction showed the cellular protective effects against ROS in a concentration dependent manner (5~50μg/mL). The inhibitory effect of S. commixta twig extract on tyrosinase was investigated to assess the whitening efficacy. The ethyl acetate (IC50, 113.2μg/mL) and aglycone fraction(IC50, 105.3μg/mL) on tyrosinase showed more remarkable inhibitory effect than arbutin(IC50, 226.88μg/mL), known as the whitening agent. The inhibitory effect of aglycone fraction (IC50, 6.9μg/mL) on elastase was simillar to quercetin(IC50, 6.1μg/mL), flavonoid known as reference compound. These results indicate that extract/fractions of S. commixta twig can function as antioxidants in biological systems, particularly skin exposed to UV radiation by scavenging 1O2 and other ROS, and protect cellular membranes against ROS. S. commixta twig extracts can be applicable to new functional cosmetics for anti-aging products.

In this study, the antioxidative effect, cellular protective effect and inhibitory effect on tyrosinase of Cosmos bipinnatus extracts were investigated. The ethyl acetate fraction of Cosmos bipinnatus flower extract (11.48 μg/mL) showed more excellent free radical (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical, DPPH) scavenging activity (FSC50) than those of leaf and stem extracts (17.45 μg/mL). Reactive oxygen species (ROS) scavenging activity (OSC50) of Cosmos bipinnatus extracts on ROS generated in Fe3+-EDTA/H2O2 system were investigated using the luminol-dependent chemiluminescence assay. The ethyl acetate fraction of Cosmos bipinnatus flower extract (0.56 μg/mL) showed 3 times more excellent ROS scavenging activity than L-ascorbic acid (1.50 μg/mL). The protective effects of the ethyl acetate fractions of extracts from different parts of Cosmos bipinnatus on the rose-bengal sensitized photohemolysis of human erythrocytes were investigated. The ethyl acetate fractions of leaf and stem extract and flower extracts suppressed photohemolysis in a concentration dependent manner (10~50 μg/mL). The inhibitory effect of ethyl acetate fraction of Cosmos bipinnatus flower extract (62.75 μg/mL) on tyrosinase was investigated to assess the whitening efficacy. The ethyl acetate fraction of Cosmos bipinnatus flower extract showed 3.5 times higher tyrosinase inhibitory effect than arbutin (226.88 μg/mL) known as an effective whitening agent. These results indicate that fractions of Cosmos bipinnatus extracts can function as antioxidants in biological systems, particularly skin exposed to UV radiation by scavenging 1O2 and other ROS, and protect cellular membranes against ROS. Fractions of Cosmos bipinnatus extracts can be applicable to new functional cosmetics for antioxidant and whitening.

In this study, the anti oxidative effects, inhibitory effects on elastase, and components of Securinega suffruticosa extracts were investigated. The free radical (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH) scavenging activities (FSC50) and reactive oxygen species ROS) scavenging activities (OSC50) of extract/fractions from Securinega suffruticosa were measured. The aglycone fraction (9.04 ± 0.51 μg/mL) and 50 % ethanol extract (1.05 ± 0.41 μg/mL) showed the most effective scavenging activities. The protective effects on the rose-bengal sensitized photohemolysis of human erythrocytes were investigated. The aglycone fraction exhibited the most prominent cellular protective effect (τ50, 102.77 ± 5.37 min at 10μg/mL). The inhibitory effect of ethyl acetate fraction on tyrosinase were of examined (210.0 ± 1.02 μg/mL). The inhibitory effect of aglycone fraction on elastase were also investigated (17.6 ± 1.26 μg/mL). These results indicate that extract/fractions of Securinega suffruticosa can function as antioxidants in biological systems, particularly skin exposed to UV radiation by scavenging 1O2 and other ROS, and protect cellular membranes against ROS. Securinega suffruticosa extract could be used as a new cosmeceutical ingredient for whitening and anti-wrinkle products.

Caprylic/Capric triglyceride-in-water emulsions stabilized by Nikkol HCO-60 and HCO-10 were prepared using emulsion inversion point method at different HLB values. Emulsions with various droplet sizes were formed, and emulsion inversion point was detected by electrical conductivity. The change in emulsion droplet sizes and long term stability were monitored using laser scattering method and visual method. The droplet sizes and stability of emulsions were affected by HLB of surfactant. At emulsion inversion point, the water volume fraction increased as the HLB of surfactants decreased. According to our analysis, this resulted from a tendency of forming the W/O (water-in-oil) emulsion as the HLB of surfactants was decreased. The emulsion inversion point was clearly detected by the microscope and the electric conductivity meter. Nanometer-sized emulsion was obtained at the optimum HLB by using emulsion inversion point method. The main pattern of instability of emulsions in HLB 12 and 13 systems was Ostwald ripening. However, The patterns of instability of emulsions below 11 of HLB systems were Ostwald ripening and coalescence. All emulsions produced with surfactants in the range of HLB 8-13, creaming caused by density difference between water phase and oil phase.

본 연구에서는 하수오를 이용하여 50% 에탄올 추출물과 에틸아세테이트 분획물을 제조하고, 추출물 및 분획물의 항산화, 세포 보호 및 항균 효능을 평가하여 기능성 소재로서의 가능성을 확인하였다. 또한, 하수오에 주요하게 존재하는 성분의 활성도 검증하였다. HPLC-DAD, LC-EIS-MS를 통해 분석한 결과, 하수오의 주성분은 2, 3, 5, 4'-tetrahydroxystilbene 2-O-β-D-glucoside (THSG)이었다. 페놀류 및 THSG 함량은 에틸아세테이트 분획물이 에탄올 추출물 보다 각각 11.1 및 3.0배 높게 나타났다. DPPH 자유 라디칼 및 Fe3+-EDTA/H2O2 시스템에서 생성된 ROS에 대한 소거 활성 평가에서, 에틸 아세테이트 분획물은 에탄올 추출물 보다 뛰어난 소거 활성을 나타냈다. 특히 ROS 소거 활성 평가에서 에틸 아세테이트 분획물과 THSG은 L-ascorbic acid와 동등한 소거 활성을 나타냈다. 이러한 결과를 바탕으로 수행된 광증감 반응으로 유도된 적혈구의 산화적 손상에 대한 세포 보호 활성은 에틸아세테이트 분획물, 에탄올 추출물, THSG 순서로 나타났으며, 모든 실험군이 양성 대조군으로 사용한 (+)-α-tocopherol보다 우수한 활성을 나타냄을 확인하였다. 항균 활성 평가는 S. aureus, E. coli, P. aeruginosa, C. albicans 균주를 대상으로, disc diffusion assay와 broth microdilution assay를 이용하여 수행하였다. 그 결과 추출물, 분획물 및 THSG 모두 모든 균주에 대해 항균 활성을 나타냈으며, 특히 그람 양성균인 S. aureus에 대해 methyl paraben보다 우수한 항균력을 나타냄을 확인하였다. 본 연구의 결과는 하수오가 항산화, 세포 보호 및 항균력에 관한 천연 소재로의 활용될 수 있는 가능성을 시사한다.

최근 화장품에서 방부제로 사용되는 파라벤류는 인체 안전성에 대한 문제가 이슈화되고 있다. 따라서 본 연구에서는 파라벤류를 대체할 수 있는 방부시스템으로 1,3-butylene glycol, 1,2-hexanediol 및 1,2-pentanediol의 함량에 따른 방부력 효능을 평가하고자 하였다. 화장품 크림에 1,3-butylene glycol을 5 - 25% 사이의 농도로 첨가하였다. 1,3-Butylene glycol의 방부력은 Personal Care Products Council (CTFA)의 M-3 시험법으로 측정하였다. 알칸 디올계인 1,2-hexanediol 및 1,2-pentanediol도 유사한 방법으로 평가하였다. 1,3-Butylene glycol의 함량에 따른 방부력 평가 결과, 25%를 첨가한 크림 처방에서 모든 시험 균주에 대하여 방부력을 나타내었으며, phenoxyethanol 0.3%와 ethylhexylglycerin 0.1%가 혼합된 처방에서 방부력을 나타내었다. 방부제인 phenoxyethanol의 0.3% 함량을 대체할 수 있는 대체 방부제로 alkane diol계인 1,2-hexanediol과 1,2-pentanediol을 선정하여 방부력 평가를 진행하였다. 1,2-Hexanediol과 1,2-pentanediol의 조성에 따른 방부력 평가 결과, 1,2-hexanediol 1%와 1,2-pentanediol 1%의 혼합 처방에서 방부력을 나타내었다. 결과적으로 본 연구에서는 25%의 1,3-butylene glycol과 0.1%의 ethylhexylglycerin, 1%의 1,2-hexanediol 및 1%의 1,2-pentanediol의 처방은 가장 우수한 방부력을 나타냄을 입증하였다. 따라서 이러한 처방은 화장품에서 사용되어 안전성의 이슈가 되어온 파라벤류 방부제를 대체할 수 있는 가능성이 있음을 시사한다.

한련초는 열대 및 아열대 지방에 서식하는 국화과 한련초속에 속하는 한해살이풀로 간 손상에 대한 보호 효과, 살무사 독에 대한 해독효과, 항산화효과, 발모효과, 상처치유효과 등의 효능들이 확인된 바 있다. 더 나아가 본 연구에서는 한련초의 항산화 및 항노화효과를 확인하여 피부보호 소재로써의 가능성을 검토하고자 하였다. 이를 위해 한련초를 50% 에탄올로 추출한 추출물과 이를 다시 에틸아세테이트로 분획하여 얻은 분획물을 실험에 사용하였다. 항산화 지표인 FSC50과 OSC50을 측정한 결과, 에틸아세테이트 분획물의 OSC50은 항산화제로 잘 알려진 L-ascorbic acid 보다 2.7배 이상 뛰어난 것으로 나타났다. 이와 더불어 시료의 세포 내 활성산소 종 소거능과 H2O2로 유도된 세포손상에 대한 보호효과가 확인되었으며, 특히 1O2으로 유도된 사람 적혈구 광용혈에 대한 지연효과의 평가에서 64 μ g/mL의 에틸아세테이트 분획물이 적혈구 광용혈의 소요시간을 6배 이상 지연시켜 한련초의 우수한 항산화능을 반영해주었다. 한련초의 항노화 효과를 검증하기 위해 Hs68에서 추출한 엘라스타제에 대한 저해활성을 평가한 결과, 16 μ g/mL의 두 시료 모두 엘라스타제의 활성을 각각 6.8%와 14.0% 억제한 것을 확인하였다. 마지막으로 한련초가 식품 또는 화장품 등의 소재로 사용됨에 있어 화학적 방부제의 역할을 대체할 수 있을 가능성을 확인하기 위한 항균실험의 결과, 에틸아세테이트 분획물이 그람 양성 균주 인 Staphylococcus aureus에 대해 mehyl paraben과 동등하거나 더 뛰어난 항균활성을 가진 것을 확인하였다. 이상의 실험결과들을 통해 한련초는 피부보호 소재 또는 천연방부제로서의 가능성을 가진 천연소재라 생각되며, 식품 또는 화장품 소재로서의 이용이 기대된다.

폐기물은 발생원을 기준으로 생활폐기물, 사업장폐기물 및 건설폐기물로 구분된다. 폐기물 처리는 재활용을 우선적으로 정책이 이루어지고 있다. 그러나 폐기물을 재활용하기 위해서는 기술적인 한계성과 경제성 등이 해결되어야 하며 이러한 이슈가 극복되지 않으면 재활용에는 한계가 따른다. 국내에서 도입된 네가티브 재활용 제도가 다양한 기술을 재활용로서 적용될 수 있도록 하였으며, 그 중 폐기물 에너지화 기술로써만 인식되어온 폐기물 가스화 기술은 에너지회수 기술 뿐 만 아니라 원료를 대체할 수 있는 재활용 기술로도 적용될 수 있게 되었다. 폐기물의 재활용은 물질재활용 기술로서 3R기술 위주로 재활용되어 왔으나 화학전환 기술에 의한 재활용을 위해서는 가스화 기술이 많은 기여를 할 것으로 기대된다. 또한 폐기물의 에너지 회수기술은 소각에 의한 에너지회수 또는 고형연료를 생산하여 연소보일러에 의한 에너지회수 방법이 주로 이용되어 왔으며 이러한 기술은 열에너지를 회수하는 기술에 국한되어 있다. 그러나 폐기물 가스화 기술은 열에너지와 화학에너지의 생산이 가능하므로 다양한 에너지로의 회수 기술과 고효율 에너지 이용기술의 적용이 가능한 기술이다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 가스화를 통한 에너지회수 기술과 화학전환 기술로서 원료대체를 통한 재활용 기술로서의 특성을 고찰하였다. 폐기물 가스화 기술은 가연성물질이 함유된 폐기물의 대부분을 대상으로 적용이 가능하지만 합성가스를 이용하는 기술에 따라서 합성가스의 생산품질을 만족하기 위해서는 폐기물의 적정 발열량이 확보되어야 된다. 폐기물의 종류에 따라 기준은 달리 적용되겠지만 저위발열량 기준으로 3,200 kcal/kg이상인 경우 안정적인 합성가스를 생산할 수 있다고 판단되며, 폐기물종류 및 이용기술에 따라서는 3,000 kcal/kg이상인 경우 합성가스 생산품질을 유지할 수 있다. 폐기물 가스화를 통해 생산된 합성가스를 에너지회수 기술로서는 스팀터빈, 가스터빈, 가스엔진, 연료전지 등의 기술을 적용할 수 있고, LNG, 경우, 석탄, LPG 등 화석연료를 대체하는 가스연료로 적용할 수도 있다. 또한 합성가스의 주요성분인 일산화탄소와 수소는 고순도 수소 및 고순도 일산화탄소 자체로도 원료대체가 가능하며, 화학촉매 또는 미생물촉매 전환 공정을 통해 다양한 화학원료로 대체하는 재활용기술로서의 적용이 가능한 특성을 가지고 있다.

지난 10년간 신재생에너지 시장은 꾸준히 증가하고 있으며, 이와 더불어 폐기물 에너지화(WtE, Waste to Energy) 기술은 매년 5% 이상 꾸준히 성장할 것으로 예측된다. 폐기물 에너지화 기술은 폐기물 처리방식에 따라 물리적, 열화학적, 생물학적 기술로 분류되며 그중 하나인 폐기물 가스화 기술은 폐기물의 고부가가치 연료화 및 온실가스 감축 증대의 효과로 최근 더욱 각광받고 있다. 공급된 폐기물 내 탄소 및 수소 성분은 가스화 반응을 통해 CO, H2가 주성분인 합성가스로 전환되고 생산된 합성가스는 메탄올, 디젤류, DME 등 다양한 화학원료로 이용될 수 있으며 가스엔진 등 발전분야에 이용이 가능하다. 본 연구에서는 생활폐기물을 기반으로 제조된 비성형 고형연료를 대상으로 8 TPD급 고정층 가스화 반응기에서 합성가스의 생산특성에 대하여 연구하였다. 본 연구의 반응기는 가스화제 주입을 Down-draft 및 Up-draft의 방향으로 공급할 수 있도록 제작하였으며, 이와 더불어 가스화 반응 영역 후단에 Gas Chamber를 두어 추가적인 타르 크랙킹을 유도할 수 있도록 하였다. 기존 공기 가스화의 경우 공기 중의 대부분을 차지하는 비활성 물질인 질소의 공급량이 많아 생산가스 내 합성가스의 비율이 상대적으로 낮아 활용측면에서 발전부분에 국한 되는 한계가 있었다. 이에 반해 본 연구는 공기비(ER, Equivalent Ratio)와 더불어 순산소의 추가 공급으로 산소부화율을 제어하여 발생되는 합성가스의 주성분인 CO, H2의 비율을 30% 이상으로 높게 유지할 수 있었고 이를 통해 생산 가스의 열량 및 냉가스 효율 등 고품질의 합성가스를 생산할 수 있었다.

폐기물 가스화 시스템은 폐기물을 원료로 하여 CO, H2 및 CH4이 주성분인 합성가스를 생산한다. 생산한 합성가스는 정제, 개질 공정을 통하여 발전, 연료, 화학원료 등으로 사용할 수 있다. 폐기물 가스화 시스템은 원료로 폐기물을 사용하고 복합 공정(전처리, 가스화, 정제, 개질, 합성가스 이용)으로 구성되어 있어 안정적으로 합성가스를 생산하기 위해서는 다양한 환경 및 운전변수를 고려한 고급 제어 기술이 필요하다. 일반적으로 폐기물 가스화 발전 시스템 제어는 PLC(Programmable Logic Controller)/DCS(Distributed Control System)와 연결된 HMI(Human Machine Interface)를 통하여 이루어진다. 오퍼레이터는 HMI를 통하여 폐기물 가스화 발전 시스템의 Equipment와 Instrument와 1:1로 매핑 된 정보를 확인하고 제어를 수행한다. 오퍼레이터가 이상 상태 발생 및 운전 조건 변경 상황에서 다양한 운전 변수들의 상관관계를 고려하여 제어하는 것은 불가능하다. 본 연구에서는 폐기물 가스화 발전 시스템의 운전 데이터를 실시간으로 모니터링하고 운전 변수들의 상관관계를 확인할 수 있는 시스템을 개발하였다. 폐기물 가스화 발전 운전 데이터 실시간 상관관계 모니터링 시스템은 운전 데이터를 데이터베이스에 저장하는 기능, 데이터베이스에 저장된 데이터를 조회하는 기능, 데이터베이스에 저장된 운전 데이터의 상관관계를 확인할 수 있는 기능, 조회된 데이터를 저장하는 기능 등으로 구성되어 있다. 운전 데이터를 데이터베이스에 저장하는 기능은 폐기물 가스화 발전 시스템을 제어하는 HMI에 스크립트로 처리하였으며, 다른 기능들은 시스템의 접근성 및 활용도를 고려하여 웹시스템으로 개발하였다.

최근 세계적으로 신재생에너지에 대한 관심이 커지고 있으며, 국내의 경우 폐바이오매스를 이용하는 친환경적인 에너지원으로써 활용할 수 있는 연료화 기술이 각광받고 있다. 국내 폐바이오매스는 크게 식품폐기물, 축산폐기물, 농산부산물, 임산부산물 및 하수슬러지 등으로 구분할 수 있으며, 이를 에너지원으로 전환하는 공정은 생물학적, 열화학적 공정으로 크게 구분할 수 있다. 국내 하수슬러지의 경우, 해양투기가 금지된 이후 에너지로 전환하여 재활용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 2014년 환경부에 따르면 전국 하수슬러지 처리시설은 98개 지자체에서 96개의 하수슬러지 처리시설이 운영되고 있고, 추가적으로 18개의 시설이 설계 및 건설되고 있다. 이 중 대부분의 시설은 고화 및 건조연료화를 통해 하수슬러지 처리량 저감을 하고 있으나, 고화 및 건조 연료화를 통한 하수슬러지 저감은 슬러지 자체의 높은 수분함량으로 인해 상대적으로 많은 에너지를 필요로 한다. 본 연구는 하수슬러지의 연료화를 위해 열화학적 공정 중 하나인 반탄화 공정을 이용하여 10 TPD급 폐바이오매스 반탄화 반응 시스템을 구성하였다. 원료물질인 하수슬러지의 높은 수분함량에 따른 열량 부족 문제를 극복하기 위해 폐목재를 혼합하여 사용하였으며, 반응온도(250-350℃)와 하수슬러지와 폐목재 혼합물의 혼합비(6:4, 4:6)에 대하여 운전 조건의 최적화 연구를 수행하였으며, 결과적으로 반탄화물 수율 70% 이상, 생성된 탄화물의 고위발열량 4,000 kcal/kg 이상의 운전조건을 도출할 수 있었다. 이와 더불어 생산된 반탄화물의 원소분석에 따른 C, H, O의 구성비는 저품위 석탄과 유사하게 나타남을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 그라비올라(Annona muricata) 잎으로부터 50% 에탄올 추출물, 에틸아세테이트 분획 및 아글리콘 분획을 제조하였고 이들 추출물/분획에 대하여 항산화 활성을 평가하였다. 1,1-Phenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼 시험법을 이용한 자유라디칼 소거 활성, 루미놀 발광법을 이용한 총 항산화능 및 1O2 소광 효과를 평가하였다. 50% 에탄올 추출물, 에틸아세테이트 분획 및 아글리콘 분획의 라디칼 소거 활성 (FSC50)은 각각 45.6, 29.8 및 18.0 μ g/mL이었고, 총 항산화능(OSC50)은 4.4, 1.1 및 2.8 μ g/mL이었다. 에틸 아세테이트 분획의 총 항산화능은 수용성 항산화제로 잘 알려진 L-ascorbic acid (1.5 μ g/mL)보다 높은 항산 화능을 나타내었다. 1O2 소광 상수 실험 결과, 에틸아세테이트 및 아글리콘 분획은 비교물질로 사용된 L-ascorbic acid와 유사한 활성을 보여주었다. 1O2으로 유도된 적혈구 세포 손상에 있어서, 그라비올라 잎 50% 에탄 올 추출물은 농도 의존적(5-50 μ g/mL)으로 세포보호 활성을 나타내었다. 실험에 사용된 그라비올라 잎 추출 물의 에틸아세테이트 분획과 아글리콘 분획에 대하여 TLC 및 HPLC를 이용한 성분 분석을 수행하였다. 에틸아 세테이트 분획에서는 rutin (quercetin-3-O-rutinoside), kaempferol-3-O-neohesperidoside, nicotiflorin (kaempferol-3-O-rutinoside), p-coumaric acid을 확인하였다. 아글리콘 분획에서는 kaempferol이 존재함을 확인하였다. 이상의 결과들은 그라비올라 잎 추출물이 항산화 화장품 원료로서 응용 가능성이 있음을 시사한다.

본 연구에서는 담쟁이덩굴 줄기 70% 에탄올 추출물과 발효균주 Lactobacillus pentosus를 이용하여 발효시킨 담쟁이덩굴 줄기 발효추출물에 대하여 항산화 및 세포보호 효과를 측정하였다. 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH)를 이용한 자유라디칼 소거 활성(FSC50)은 담쟁이덩굴 줄기 추출물 및 발효추출물이 각각 42.3 및 34.5 μ g/mL로 발효 후의 라디칼 소거활성이 약 18.4% 더 높게 나타났다. Lumiol-의존성 화학발광법을 이용한 Fe3+-EDTA/H2O2계에서의 총 항산화능(OSC50) 평가에서도 담쟁이덩굴 줄기 추출물과 발효추출물은 각각 2.6 및 2.5 μ g/mL로 발효 후가 약 4.2% 정도 더 높은 총 항산화능을 나타냈다. 1O2로 유도된 적혈구 세포 손상에 있어서 추출물 및 발효추출물의 세포 보호 효과(τ50)는 50 μ g/mL에서 각각 126.4 및 173.0 min을 나타 내어 발효 후 세포 보호 효과가 약 34.0% 더 높게 나타났다. 발효추출물은 지용성 항산화제로 알려진 (+)-α -tocopherol (43.4 min)보다도 3.9배 높은 세포 보호 활성을 보여주었다. 사람 섬유아세포인 Hs68을 대상으로 elastase 저해 활성을 조사하였다. Elastase 저해 활성(IC50)은 담쟁이덩굴 줄기 추출물과 발효추출물에서 각각 873.6 및 687.8 μ g/mL로 발효 후에 elastase 저해 활성이 약 21.3% 더 높은 것으로 나타났다. 이상의 결과들은 담쟁이덩굴 줄기 발효추출물이 항산화 작용과 더불어 주름개선 효과를 가지는 천연 화장품 소재로써 응용 가능성 이 있음을 시사한다.

본 연구에서는 풍선덩굴 잎 추출물 및 그 분획물에 대하여 항산화 활성 평가와 성분 분석을 수행하였다. 본 실험에는 풍선덩굴 건조 잎의 50% 에탄올 추출물, 에틸아세테이트 분획 및 아글리콘 분획을 사용하였으며, 각각의 수율은 16.4, 0.9 및 0.3%로 나타났다. 자유라디칼 소거활성(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH, FSC50)은 에틸아세테이트 분획(92.5 μ g/mL)이 가장 큰 것으로 나타났으며, 이때 대조군인 (+)-α -tocopherol의 FSC5은 8.9 μ g/mL이었다. Fe3+-EDTA/H2O2계를 이용한 활성산소 소거활성(총항산화능, OSC50)은 아글리콘 분획(4.2 μ g/mL)에서 가장 크게 나타났으며, 대조군인 L-ascorbic acid (1.5 μ g/mL)와 유사한 효과를 나타내었다. 1O2로 유도된 사람 세포 손상에 대한 보호효과 측정에서 풍선덩굴 잎 추출물 및 분획 은 모두 농도 의존적(5.0-25.0 μ g/mL)으로 세포보호효과를 나타냈다. 추출물/분획물 중에서 아글리콘 분획 (τ50, 76.4 min)이 가장 큰 세포보호효과를 나타내었다. TLC, HPLC, LC/ESI-MS를 이용하여 풍선덩굴 잎 추출물 중 에틸아세테이트 분획물에 대하여 성분 분석을 실시하였다. 그 결과, apigenin-7-O-glucuronide, apigenin-7-glucosdie 및 quercitrin hydrate 등의 플라보노이드가 함유되어 있음을 확인하였다. 이상의 결과 들은 풍선덩굴 잎 추출물 또는 분획이 항산화 기능성 화장품 원료로서 응용 가능성이 있음을 시사한다.