In this study, a nanocrystalline FeNiCrMoMnSiC alloy was fabricated, and its austenite stability, microstructure, and mechanical properties were investigated. A sintered FeNiCrMoMnSiC alloy sample with nanosized crystal was obtained by high-energy ball milling and spark plasma sintering. The sintering behavior was investigated by measuring the displacement according to the temperature of the sintered body. Through microstructural analysis, it was confirmed that a compact sintered body with few pores was produced, and cementite was formed. The stability of the austenite phase in the sintered samples was evaluated by X-ray diffraction analysis and electron backscatter diffraction. Results revealed a measured value of 51.6% and that the alloy had seven times more austenite stability than AISI 4340 wrought steel. The hardness of the sintered alloy was 60.4 HRC, which was up to 2.4 times higher than that of wrought steel.

In this study, binderless-WC, WC-6 wt%Co, WC-6wt% 1 and 2.5 B4C materials are fabricated by spark plasma sintering process (SPS process). Each fabricated WC material is almost completely dense, with a relative density up to 99.5 % after the simultaneous application of pressure of 60 MPa. The WC added Co and Co-B4C materials resulted in crystalline growth. The WC with HCP crystal structure has respective interfacial energy (basal facet direction: 1.07 ~ 1.34 J·m−2, prismatic direction: 1.43 ~ 3.02 J·m−2) that depends on the grain growth direction. It is confirmed that the continuous grain growth, biased by the basal facet, which has relatively low energy, is promoted at the WC/Co interface. As abnormal grain growth takes place, the grain size increases more than twice from 0.37 to 0.8 um. It is found through analysis that the hardness property also greatly decreases from about 2661.4 to 1721.4 kg/mm2, along with the grain growth.

Expensive PCBN or ceramic cutting tools are used for processing of difficult-to-cut materials such as Ti and Ni alloy materials. These tools have the problem of breaking easily due to their high hardness but low fracture toughness. To solve these problems, cutting tools that form various coating layers are used in low-cost WC-Co hard material tools, and research on various tool materials is being conducted. In this study, binderless-WC, WC-6 wt%Co, WC-6 wt%Co-1 wt% Mo2C, and WC-6 wt%Co-2.5 wt% Mo2C hard materials are densified using horizontal ball milled WC-Co, WC-Co-Mo2C powders, and spark plasma sintering process (SPS process). Each SPSed Binderless-WC, WC-6 wt%Co-1 wt% Mo2C, and WC-6 wt%Co- 2.5 wt% Mo2C hard materials are almost completely dense, with relative density of up to 99.5 % after the simultaneous application of pressure of 60 MPa and almost no significant change in grain size. The average grain sizes of WC for Binderless- WC, WC-6 wt%Co-1 wt% Mo2C, and WC-6 wt%Co-2.5 wt% Mo2C hard materials are about 0.37, 0.6, 0.54, and 0.43 μm, respectively. Mechanical properties, microstructure, and phase analysis of SPSed Binderless-WC, WC-6 wt%Co-1 wt% Mo2C, and WC-6 wt%Co-2.5 wt% Mo2C hard materials are investigated.

본 연구는 플라즈마 발생 장치를 수경재배 시스템과 결합하여 상추를 재배하고 수확 후 플라즈마 활성수와 과산화수소 0, 3, 6% 농도에 침지 처리를 하여 생육량 및 바이오 활성 물질 함량을 비교하였다. 고농도의 과산화수소로 인하여 근권부 생체중이 저해되는 결과를 나타냈으며, 엽장과 근권부 생체중을 제외하고는 유의적 차이가 발생하지 않았다. 상추 지상부의 chlorogenic acid와 4-hydroxy3-benzoic acid, 4-hydroxy benzoic acid 그리고 지상부 총 페놀 함량은 과산화수소 6%에 서 유의적으로 가장 높았다. 하지만 근권부에서 측정된 이차 대사산물인 quercetin 및 근권부 총 페놀 함량은 과산화수소 처리구보다 플라즈마 활성수에서 유의하게 높았다. 과산화수소 처리 기간 동안 상추의 뿌리는 직접적인 피해를 받으며 괴사하였으나, 잎에서는 과산화수소 6% 처리에서 바이오 활성 물질이 증가하는 결과를 나타내었다. 플라즈마 활성수 처리 상추는 생리 장해가 발생하지 않았으며, 과산화수소 6% 처리와 유사한 양의 이차대사산물 증대 효과를 나타내었다. 또한, 뿌리의 바이오 활성 물질 함량이 가장 높았던 결과 등을 고려 할 때 근채류 및 엽채류의 수경재배에 플라즈마 기술을 적용할 시 작물의 바이오 활성 물질 함량을 증대시키는 데 효과적일 것으로 판단된다.

Powder quality, including high flowability and spherical shape, determines the properties of additively manufactured products. Therefore, the cheap production of high-quality powders is critical in additive manufacturing. Radio frequency plasma treatment is an effective method to fabricate spherical powders by melting the surface of irregularly shaped powders; in the present work, mechanically milled Zr powders are spheroidized by radio frequency plasma treatment and their properties are compared with those of commercial Zircaloy-2 alloy powder. Spherical Zr particles are successfully fabricated by plasma treatment, although their flowability and impurity contents are poorer than those of the commercial Zircaloy-2 alloy powder. This result shows that radio-frequency plasma treatment with mechanically milled powders requires further research and development for manufacturing low-cost powders for additive manufacturing.

In this study, using the plasma spray method, tensile and compression fatigue tests are performed in saline solution to examine the effect of Ti undercoat on corrosion fatigue behavior of alumina-coated specimens. The alumina-coated material using Ti in the undercoat shows better corrosion fatigue strength than the base material in the entire stress amplitude range. Fatigue cracking of UT specimens occurs in the recess formed by grit-blasting treatment and progresses toward the base metal. Subsequently, the undercoat is destroyed at a stage where the deformation of the undercoat cannot follow the crack opening displacement. The residual stress of the UT specimen has a tensile residual stress up to about 100 μm below the surface of the base material; however, when the depth exceeds 100 μm, the residual stress becomes a compressive residual stress. In addition, the inside of the spray coating film is compressive residual stress, which contributes to improving the fatigue strength characteristics. A hardened layer due to grit-blasting treatment is formed near the surface of the UT specimen, contributing to the improvement of the fatigue strength characteristics. Since the natural potential of Ti spray coating film is slightly higher than that of the base material, it exhibits excellent corrosion resistance; however, when physiological saline intrudes, a galvanic battery is formed and the base material corrodes preferentially.

규소(Si)는 지각의 구성 원소 중 두 번째로 흔히 존재하는 원소로, 3개의 안정동위원소, 28 Si (92.23%), 29 Si (4.67%), 30Si (3.10%)를 가진다. 규소 동위원소는 규소의 생지화학적 순환에 대한 지시자로 고환경 및 고기후 복원을 위해 전 세계에서 널리 연구되고 있다. 그러나 국내에서는 아직까지 생물 기원 규소에 대한 규소 동위원소 연구가 전 무한 실정이다. 본 연구에서는 대형 규조류 시료에 대한 규소 동위원소 분석을 위해 기존 보고된 알칼리 용융법을 정리하고 생물 기원 규소 분석에 가장 적합한 규소 분리법을 구축하고자 하였다. 해당 시료를 고온 알칼리 용융을 통해 완전 용해시킨 후 시료 내 규소를 AG® 50W-X8 양이온 교환수지를 이용하여 효과적으로 분리하였다. 분리된 시료에 대한 신뢰성 검증을 위하여 Si 동위원소 표준물질(NBS-28) 및 USGS 암석 표준시료(AGV-2, GSP-2, BHVO-2)에 대한 분석을 함께 실시하였으며, 분석된 시료 모두 기존 연구결과와 오차범위 내에서 일치하는 값을 나타내었다. 본 연구에서 개발한 규소 동위원소 분석법은 향후 국내의 지구과학 및 관련 연구 발전에 많은 도움을 줄 것으로 기대된다.

순환여과양식시스템(RAS)은 사육수를 여과하여 재사용하며 고밀도로 사육하는 양식 방법으로 수질관리 및 소독이 매우 중요하다. 병원체로 인한 질병 발생을 예방하고 수질 개선에 도움을 주기 위하여 최근 코로나 방전 플라즈마 처리수(plasma water, PW)를 이용한 사육수 소독법이 제안되었다. 본 연구에서는 플라즈마 발생장치를 설치한 순환여과시스템(처리구, PW system) 과 설치하지 않은 순환여과시스템(대조구, No PW system)에서 40일 동안 틸라피아를 사육하 면서 수질 변화 및 어체의 성장을 조사하였다. 이를 위해 10일 마다 물을 채수하여 UV 투과율 과 일반 세균 수 변화를 측정하였고 틸라피아의 성장지표, 생존율 및 조직학적인 차이를 분 석하였다. UV 투과율 실험 결과 처리구와 대조구는 실험 시작 시에(0일) 각각 74.1%, 74.8%를 나타냈으며, 40일째에 처리구는 91.8%로 증가한 반면 대조구는 65.2%로 감소하여 수중 유기 물 감소 효과를 확인하였다. 일반 세균 수는 40일에 이르러 처리구(101.69 CFU/ml)에서 대조구 (103.25 CFU/ml) 보다 유의하게 감소하였다(p<0.05). 틸라피아 성장차이 조사 결과 처리구는 대조구에 비해 총 증중량이 유의하게 높았으며(p<0.05), 다른 성장지표도 처리구가 상대적으로 높았으나 통계적으로 유의한 차이는 아니었다(p>0.05). 또한 처리구는 100%의 생존율을 보였 으며, 조직학적으로 대조구와 차이가 나타나지 않았다. 따라서 플라즈마 처리수는 순환여과양 식시스템 내 어류의 성장과 건강에 해를 끼치지 않고 수질 개선에도 효과가 있을 것으로 기대 된다. 그러나 현장 적용 시에는 탈기수조의 설치 등 주의사항을 충분히 고려하여야 할 것이다.

This study is aimed at preparing and evaluating the plasma resistance of YAS (Y2O3-Al2O3-SiO2) coating layer with crystalline YAG phase contents. For this purpose, YAS frits with controlled phase contents are prepared and melt-coated on sintered Al2O3 ceramics. Then, the results of phase analysis of crystalline YAS coating layer are compared to that of YAS frits, and discussed with regard to the plasma resistance of the YAS coating layer. The phase contents of the YAS frit change in a manner different from that of the prepared YAS coating layer, presumably owing to the composition change of YAS frit during the melt-coating process. The plasma resistance of the YAS coating layer is shown to increase with the YAG phase contents in the coating layer. Comparing the weight loss of YAS coating layer with those of commercial Y2O3, Al2O3, and quartz ceramics, the plasma resistance of the prepared YAS coating layer is 8 times higher than that of quartz and 3 times higher than that of Al2O3; this layer shows 70 % of the resistance of Y2O3.

광펄스(IPL)와 콜드 플라즈마(CP) 연속 처리의 플라스틱 용기에 포장된 양배추 슬라이스의 식중독균 저해에 대한 효과를 연구하였다. 처리 시료는 양배추 슬라이스에 각 미생물을 접종 후 polypropylene (PP) container (225 mL, 3 cm 높이)에 15 g을 담아 PP 필름으로 열 접합하여 준비하였다. IPL 처리 시간과 처리 전압은 각각 2분 그리고 1500 V이 었고 CP 처리 시간과 처리 전압은 2분 그리고 24.5 kV이었으며 IPL 처리 중 shaking과 연속 처리 순서(IPL-CP 또는 CP-IPL)를 변수로 하여 Salmonella 저해를 확인하였다. 또한 단독 IPL 그리고 단독 CP 처리 시간을 연속 처리 시간과 같은 4분으로 하여 각 단독 처리와 연속 처리의 양배추 슬라이스에 접종된 Salmonella, Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, 그리고 Bacillus cereus spore에 대한 저해 효과를 비교하였다. IPL 처리 중 shaking은 단독 IPL 처리 그리고 IPL-CP 처리시 양배추 슬라이스의 Salmonella 저해도를 각각 0.7 log CFU/g만큼 증가시켰다(p<0.05). 또 한 IPL-CP 그리고 CP-IPL 처리시 양배추 슬라이스의 Salmonella는 각각 2.6 ± 0.2 그리고 3.1 ± 0.2 log CFU/g만큼 저 해되어 이후 미생물별 실험에서는 처리 중 shaking을 하고 CP-IPL 순서로 연속 처리하였다. 결정된 조건에서 단독 IPL, 단독 CP, 그리고 CP-IPL 처리는 Salmonella, E. coli O157:H7, L. monocytogenes, 그리고 B. cereus spore를 각각2.2 ± 0.3, 1.4 ± 0.4, 그리고 3.1 ± 0.2 log CFU/g, 2.2 ± 0.3, 1.5 ± 0.2, 그리고 2.9 ± 0.3 log CFU/g, 2.3 ± 0.3, 1.5 ± 0.2, 그리고 3.2 ± 0.1 log CFU/g, 그리고 1.6 ± 0.3, 1.3 ± 0.2, 그리고 2.1 ± 0.1 log spores/g만큼 저해 시켜 미생물 종류에 상관없이 연속 처리가 단독 처리보다 유의적으로 높은 저해도를 갖는 효과적인 미생물 저해 처리임을 알 수 있었다 (p<0.05). 단독 IPL, 단독 CP, 그리고 CP-IPL 처리된 양배추 슬라이스 색도는 처리하지 않은 양배추 슬라이스의 색도 와 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 본 연구는 IPL과 CP 연속 처리가 플라스틱 용기에 포장된 양배추 슬라이 스의 미생물을 양배추의 색 변화 없이 단독 처리보다 효과적으로 저해시킬 수 있는 기술임을 보여주었다.

본 연구에서는 연 포장된 제품의 포장 후 처리에 특화되어 설계된 포장 후(in-package) 콜드 플라즈마(CP) 처리 장 비를 사용하여 대기압 CP 처리의 떡볶이 떡에 오염된 미생물 저해에 대한 효과를 연구하였다. 연 포장 파우치에 떡 볶이 떡(직경 1.5 cm, 길이 4 cm)을 넣고 CP 처리하였다. CP 처리 및 포장 조건을 결정하기 위해 CP 처리 전력을 30 W로 고정하고, CP 처리 시간(3, 4, 5분), 포장 재질(PE, PP, nylon/PE, nylon/PP), 포장 크기(11 × 20, 14 × 20, 17 × 20 cm), 그리고 떡 개수(5, 8, 11, 14개)을 변수로 하여 Escherichia coli O157:H7 저해를 확인하였고, 결정된 조건에서 미 생물 저해 효과를 확인하였다. CP 처리 시간이 3에서 4분 또는 5분으로 증가할 때 E. coli O157:H7 저해 정도는 1.6 ± 0.2에서 2.2 ± 0.2 log CFU/g 또는 2.0 ± 0.2 log CFU/g로 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 포장 재질로 nylon이 함유 된 nylon/PE 또는 nylon/PP가 사용되었을 때(2.2-2.3 log CFU/g) PE 또는 PP가 사용되었을 때(1.9-2.0 log CFU/g)보다 떡볶이 떡에 오염된 E. coli O157:H7가 더 많이 저해되었다(p<0.05). 하지만 E. coli O157:H7 저해는 사용된 포장 크기 에 영향을 받지 않았다. 연포장재 내 떡볶이 떡 개수가 5, 8 11, 그리고 14개 일 때 떡볶이 떡의 E. coli O157:H7은 각 각 2.2 ± 0.1, 2.2 ± 0.2, 2.0 ± 0.1, 그리고 1.8 ± 0.1 log CFU/g 저해되었다. 최적 조건(CP 처리 시간: 4분, 포장 재질: nylon/PE, 포장 크기: 14 × 20 cm, 떡 개수: 8개)에서 CP 처리는 연 포장재에 포장된 떡볶이 떡의 E. coli O157:H7, Bacillus cereus spores, Penicillium chrysogenum, 토착 세균, 그리고 토착 진균류를 각각 2.2 ± 0.2, 1.4 ± 0.2, 2.2 ± 0.3, 1.1 ± 0.2, 그리고 1.0 ± 0.1 log CFU/g 저해시켰다. 본 연구를 통해 CP 처리가 연포장재에 포장된 떡볶이 떡의 미생물 을 효과적으로 저해시킬 수 있는 살균 기술로 발전할 수 있음을 알 수 있었다.

본 연구에서는 플라즈마 발생장치를 수경재배 시스템과 결 합하여 재배 기간 동안 처리 시 상추의 생육 및 기능성 물질 함량 변화를 살펴보기 위해 실시하였다. 3주 동안 육묘하여 균일 한 크기의 상추 묘를 semi-DFT에 정식하였으며, 플라즈마 공정 장치를 결합하여 4주 동안 8시간 주기로 1시간씩 수중에서 간헐적으로 작동시켰다. 양액(대조구), 플라즈마 활성수 (4.2kV, 5.7kV)를 사용하여 온실에서 재배하였으며 이후 수확하여 생육조사 및 기능성 물질 분석을 실시하였다. 플라즈마 활성수 처리 기간 동안 발생되는 활성산소종 중에서 O3로 인하여 플라즈마 발생 장치에 근접한 개체일수록 갈색 반점 및 괴사현상이 나타났으며, 생육조사를 실시한 결과 유의적 차이가 나타나지 않았다. 기능성 물질 분석 결과 상추 지상부의 rutin과 총 페놀 함량은 플라즈마수보다 높았지만, epicatechin 의 경우 플라즈마수 처리에서 함량이 더 많았다. 근권부에서 측정된 이차대사산물인 rutin, epicatechin, quercetin 및 총 페놀 함량은 대조구보다 플라즈마수 처리구에서 유의하게 높았다. 이러한 결과는 플라즈마수 처리 시간동안 수중에 오존과 같은 활성산소종으로 인해 지상부 생육이 잘 이루어지지 못했으나, 근권 영역에서는 이차대사산물이 크게 증가하였다. 향후 간헐적인 플라즈마 활성수 생성에 따른 생리 장해를 극복 하고 뿌리채소의 수경재배 시스템에 적용하여 이차대사산물 을 증가시키기 위한 본 기술의 도입이 필요하다.

The enamel powders used traditionally in Korea are produced by a ball-milling process. Because of their irregular shapes, enamel powders exhibit poor flowability. Therefore, polygonal enamel powders are only used for handmade cloisonné crafts. In order to industrialize or automate the process of cloisonné crafts, it is essential to control the size and shape of the powder. In this study, the flowability of the enamel powders was improved using the spheroidization process, which employs the RF plasma treatment. In addition, a simple grid structure and logo were successfully produced using the additive manufacturing process (powder bed fusion), which utilizes spherical enamel powders. The additive manufacturing technology of spherical enamel powders is expected to be widely used in the field of cloisonné crafting in the future.

This study is aimed at improving the plasma resistance of Al2O3 ceramics on which plasma resistant YAS(Y2O3- Al2O3-SiO2) frit is melt-coated using a simple heat-treatment process. For this purpose, the results of phase analysis and microstructural observations of the prepared YAS frits and the coating layers on the Al2O3 ceramics according to the batch compositions are compared and discussed with regard to the results of plasma resistance test. The prepared YAS frits consist of crystalline or amorphous or co-existing crystalline and amorphous phases according to the batch compositions, depending on the role and content of each raw material. The prepared YAS frit is melt-coated on the densely sintered Al2O3 ceramics, resulting in a dense coating layer with a thickness of at least ~ 80 m. The YAS coating layer consists of crystalline YAG(Y3Al5O12), Y2Si2O7, and Al2O3 phases, and YAS glass phase. Plasma resistance of YAS coated Al2O3 ceramics is strongly dependent on the content of the YAG(Y3Al5O12) and Y2Si2O7 crystalline phases in the coating layer, especially on the content of the YAG phase. Comparing the weight loss of YAS coating ceramics with values obtained for commercial Y2O3, Al2O3, and quartz ceramics, the plasma resistance of the YAS coating ceramics is 6 times higher than that of quartz, 2 times higher than that of Al2O3, and 50 % of the resistance of Y2O3.

The present study demonstrates the effect of magnetic pulse compaction and spark plasma sintering on the microstructure and mechanical property of a sintered W body. The relative density of green specimens prepared by magnetic pulse compaction increases with increase in applied pressure, but when the applied pressure is 3.4 GPa or more, some cracks in the specimen are observed. The pressureless-sintered W shows neck growth between W particles, but there are still many pores. The sintered body fabricated by spark plasma sintering exhibits a relative density of above 90 %, and the specimen sintered at 1,600 oC after magnetic pulse compaction shows the highest density, with a relative density of 93.6 %. Compared to the specimen for which the W powder is directly sintered, the specimen sintered after magnetic pulse compaction shows a smaller crystal grain size, which is explained by the reduced W particle size and microstructure homogenization during the magnetic pulse compaction process. Sintering at 1,600 oC led to the largest Vickers hardness value, but the value is slightly lower than that of the conventional W sintered body, which is attributed mainly to the increased grain size and low sintering density.

Odor emitted from the degradation process of food waste is a common cause of public complaints, and appropriate odor treatment methods need to be implemented. In this study, a hybrid plasma catalyst system was applied to treat individual odorous compounds including acetaldehyde and hydrogen sulfide, which are known to be major odor compounds produced from food waste. MnOx catalysts were prepared by varying Mn/support loading ratios, and surface analyses showed that the Mn_5% catalyst achieved the highest performance because dominant manganese oxide species on the surface of the catalyst was found to be Mn2O3, Using the catalyst, the removal rate of hydrogen sulfide steadily increased as the space velocity in the MnOx catalyst reactor decreased. Meanwhile, the removal rate of acetaldehyde did not increase significantly when decreasing the space velocity more than 24,000 hr-1. Following the catalyst experiments using the individual odorous compounds, the hybrid system was applied for testing odor treatment of actual food waste. The actual food waste study showed that both hydrogen sulfide and acetaldehyde were steadily removed; hydrogen sulfide was removed almost completely during the initial 30-minute period, while the acetaldehyde removal was started after the decrease of hydrogen sulfide. In addition, it was confirmed that the dilution-to-threshold for odor reduced from 2,080 D/T to 300 D/T during the initial period. In conclusion, the plasma and Mn2O3 catalyst system can be applied in food waste collection containers to effectively control odor problems.