교량의 내진보강용으로 탄성받침이 널리 사용되고 있다. 이에 사용되는 고무재료는 크게 천연고무(NR), 합성고무 (CR), 이 둘을 적정하게 배합한 혼합고무(BR)가 있다. 강재와 달리 고무재료는 다양한 환경요인에 의해 노화(열화)가 빨리 진행 되고 이로 인해 전단강성에 변화가 발생한다. 교량받침에 적용되는 3가지 고무재료에 대해서 전단시편을 제작하여 열을 가하여 노화를 촉진시킨 후(노화촉진시험) 전단성능시험을 수행하였다. 시험변수는 노화촉진온도 3가지(70℃, 80℃, 90℃)와 노출시간 10단계(Fresh∼168days)로 설정하였으며, 시험의 신뢰도를 향상시키기 위해 각각의 변수별로 4개의 시험체를 제작하였다. 시험체는 총 360개이다. 전단성능시험 결과 노출강도가 클수록(노화촉진온도가 높을수록, 노출시간이 길수록) 노화에 따른 고무의 전단 경화 현상(전단강성 증가)이 나타났으며 노화강도가 클수록 심화되었다. 이런 경향은 천연고무(NR), 혼합고무(BR), 합성고무 (CR) 순으로 크케 나타났다. 향후 실제 고무받침에 대해서도 노화에 의한 전단거동 특성 연구가 필요하다.

본 연구는 자원봉사활동 특성 및 만족도, 자아통합 및 성공적 노화 구성요인을 알아보고, 자원봉사활동 특성 및 만족도가 자아통합을 매개효과로 노인의 성공적 노화에 미치는 영향을 분석하였다. 궁극적인 목표는 고령자를 위한 삶의 질을 향상 시키고 성공적 노화를 제안하는 것이다. 본 연구의 목적을 달성하기 위해 자원 봉사 활동에 관한 문헌을 통해 설문지를 작성 하였다. 경기도 및 서울 일부 지역노인 들을 대상으로 총389 부의 설문조사를 실시하였고, 성공적 노화에 미치는 영향을 분석한 결과는 다음과 같다. 자원봉사활동에 만족하고 있는 노인들의 자아통합이 성공적 노화에 영향을 주는 변수임이 밝혀졌고 노년기 성공적 노화에 미치는 영향 을 주는 유의미(+)한 결과로 나타났다. 연구 결과를 토대로 정책적 제안을 제시하면 첫째, 자원봉사 분야에서 노인들의 전문 봉사활동 기회 개발이 필요하다. 둘째, 노인 자원봉사활동의 경제적 지원체계를 강화하고, 중앙 및 지방 정부의 재원 확보가 필요하다. 셋째, 지속적인 자원봉사를 위해 체계적인 노인 건강관리 시스템이 필요하다. 넷째, 성공적인 노화를 측정하고 평가할 수 있는 구체적인 측정 도구의 개발이 필요하다.

In this study, baked rice donuts with added psyllium seed husk were manufactured and their quality and retrogradation characteristics were investigated. Control (Con) was made only with wheat flour; Psyllium seed husk in the amount of 8, 12, 16 and 20 grams was added to make rice donuts (P8, P12, P16 and P20). Higher amounts of psyllium seed husk reduced the moisture loss and baking loss, and increased the moisture content and water holding capacity of the donuts. The specific volume of Con was the highest of all the groups. As the amount of psyllium seed husk increased, the lightness and yellowness of the crumb decreased, and the redness of the crumb increased. Hardness also increased as the amount of psyllium seed husk increased. The hardness of P16 was the most similar to that of Con. The scanning electron microscopy images also identified that the structure of the donuts got denser as the amount of psyllium seed husk increased. Rate constant (k) of the rice donuts with psyllium seed husk were lower than that of Con. In conclusion, it is considered that P16 is the sample that is the most similar to Con in terms of texture, but the retrogradation was more retarded in P16 than Con.

쌀을 이용한 가공식품은 저장 기간 동안 전분 분자들의 재결정화로 인하여 노화 현상이 발생한다. 전분의 노화는 경도의 증가, 소화율 감소와 텍스처의 손실의 주된 원인이 되며 이는 쌀 가공식품의 품질을 저하시킨다. 본 연구에서는 이러한 전분질 식품의 노화에 대해 상업적으로 쓰이는 효소들의 노화 지연 효과를 알아보고자 하였으며, 가래떡을 실험 모델로 선정해 예비 실험을 통해 각각의 효소들의 적정 첨가량을 조사하였다. 내열성 α-amylase Termamyl 120L, 중온성 α-amylase BAN 480L, Glucoamylase AMG 300L, Protease Neutrase 1.5MG 네 가지의 효소를 사용하였고, 효소 처리를 하지 않은 샘플을 Control로 하였다. 모든 가래떡은 제조 후 진공포장하여 상온에서 4일간 저장을 하였으며, 4일차까지 저장하면서 Rheometer를 통해 경도와 응집성, DSC를 통해 Amylopectin enthalpy (△Hr),Icemeltingenthalpy(△Hi)andGlasstransitiontemperature(Tg’), 그리고 DNS method를 이용하여 효소에 의해 생성된 환원당의 양을 측정하였다. 저장 기간 동안 Termamyl과 AMG가 경도를 낮추는데 효과적이었으며 BAN은 노화억제효과가 나타나지 않았다. 응집성의 경우 Termamyl과 Neutrase를 첨가하였을 때 급격히 낮아짐을 보였다. 경도와 응집성의 결과로 보아 Termamyl은 경도를 낮추는데 효과가 있지만 신선한 떡의 질감을 유지하는 것에는 효과적이지 못하였다. DSC의 결과에서 Neutrase를 제외한 모든 효소가 △Hr값을 낮추는데 효과적이었으며, △Hi는 나머지 시료와 다르게 AMG를 첨가한 시료에서 증가하는 경향을 보였고, Tg’값은 △Hi와 반대로 모든 시료에서 증가하는 경향을 나타냈으나 AMG를 첨가한 시료에서만 감소하는 경향을 나타내었다. 환원당 분석 결과, AMG를 첨가한 시료의 경우 환원당의 양이 급격하게 증가한 반면 나머지 시료들은 Control과 큰 차이를 나타내지 않았다. 결과적으로 AMG의 활성으로 생긴 환원당이 전분 분자들과 물 분자들과의 상호작용을 억제하여 △Hi값이 증가한 것으로 보이며, 이러한 자유수의 증가와 환원당에 의한 빙점강하로 Tg’값은 감소한 것으로 생각된다. 따라서 효소 처리에 의한 가래떡의 노화 특성 및 지연효과는 효소들의 특성에 따라 달라진다는 것을 확인 할 수 있었고, 본 연구 결과가 가래떡뿐만 아니라 전분질 식품의 노화 억제에 대한 상업적 효소의 효과를 제시하는데 도움이 될 것이라 판단된다.

호화 된 전분은 무정형 구조이지만 시간이 지남에 따라 전분 분자들 간의 재결합으로 인해 결정형 구조를 갖게 되며, 이 현상을 노화라고 한다. 전분의 노화는 전분의 소화도와 텍스쳐의 품질을 낮춤으로서 전분질 식품에 대한 소비자의 기호도를 떨어뜨린다. 이러한 전분질 식품의 노화를 지연시키는 방법으로는 화학적 노화억제제 또는 효소 첨가가 대표적이다. 유화제와 가소화제, 또는 효소를 단독으로 사용한 문헌은 많지만, 효소와 첨가제를 동시에 사용하여 노화에 대한 복합적인 효과를 알아본 연구는 미미하다. 본 연구에서는 화학적 노화억제제와 효소를 첨가한 가래떡을 제조하였고, 저장기간 동안 노화 된 가래떡의 물리화학적 특성을 알아보았다. 연구에서 화학적 노화억제제는 자당지방산에스테르(SE)와 글리세롤(Gly)을 사용하였으며, 효소는 내열성 α-amylase인 Termamyl (TER)과 glucoamylase인 AMG를 사용하였다. 각각의 첨가제와 효소의 양은 예비실험을 통해 선정하였고 SE와 Gly, TER은 Steam 전, AMG는 Steam 후 첨가 해 주었다. 습식제분 멥쌀가루를 사용하여 수분함량이 45%가 되도록 반죽하였고, 아무것도 첨가하지 않은 가래떡을 대조군으로 하였다. 제조 된 떡은 진공포장 후 상온에서 저장하였으며 물리화학적 특성을 경도분석기, 시차열량주사기(DSC)로 분석하였다. 경도에서 모든 샘플 떡이 저장초기 대조군 보다 낮음을 보였다. SE와 AMG를 함께 넣은 샘플은 SE와 AMG를 단독으로 사용 했을 때 보다 경도를 낮추는데 효과적이었으며 다른 샘플들이 저장초기에만 노화 지연 효과를 보인 것에 반해, 저장 9일차 동안 노화에 영향을 미쳤다. DSC 결과에서, 글리세롤을 단독으로 첨가한 떡뿐 만 아니라 TER을 함께 첨가한 떡의 유리전이 온도(Tg’)는 대조군 보다 낮은 값을 보였으며 이를 통해 두 가지를 동시에 첨가했을 경우 역시 가소화 효과가 일어났음을 알 수 있다. 또한, AMG가 단독으로 또는 노화억제제와 함께 첨가 된 모든 떡의 경우 Tg’가 대조군과 다르게 감소하였으며 얼음용융엔탈피(ΔHi)에서도 대조군과는 다르게 3일차 까지는 증가하였다가 그 이후부터 감소함을 보였다. 이러한 AMG의 Tg’와 ΔHi특성은 glucoamylase의 활성으로 생성된 환원당과 그로 인한 빙점강하가 저장 초기에 우세하게 작용하였지만, 저장 후기에서 전분 분자들의 재결정화가 우세해 지면서 다음과 같은 경향을 띤 것으로 보여진다. 아밀로펙틴용융엔탈피(ΔHr)의 경우 모든 샘플이 대조군 보다 낮은 엔탈피가 나타났으며, 이를 통해 전분의 재결정이 지연되었음을 알 수 있다. 본 연구 결과를 바탕으로 전분 노화에 대한 효소와 노화억제제 간의 복합적인 효과를 밝히는데 도움이 될 것이라 생각된다.

전분 페이스트나 겔의 초기 노화현상은 전분 내의 아밀로오스 분자들 사이의 신속한 회합의 결과이며, 전분성 가공식품들의 품질저하의 주요 원인들 중 하나이다. 본 연구는 멥쌀전분의 물리적, 열적, 및 유변학적 특성에 대한 음이온성 검의 첨가와 멥쌀전분-음이온성 검 혼합물에 대한 건열처리의 효과의 조사를 통해 노화를 지연(또는 억제)할 수 있는 멥쌀전분 소재를 개발하고자 하였다. 습식제분된 멥쌀가루로부터 알칼리침지법을 통해 제조된 멥쌀전분을 사용하였으며, 음이온성 검은 carboxymethylcellulose (CC), λ-carrageenan (LC), low-methoxy pectin (LP), sodium alginate (SA)와 xanthan gum (XT)를 사용하였다. 1%(w/w)의 음이온성 검 용액(pH 5.5)을 제조하여 멥쌀전분과 혼합한 후 50°C의 온도로 건조하여 멥쌀전분-음이온성 검 혼합물(수분함량 10% 미만)을 제조하였다(건열처리대조군). 또한 멥쌀전분은 음이온성 검류의 첨가없이 동일하게 처리하여 건열처리대조군에 대한 원료대조군으로 하였다. 제조된 원료대조군과 건열처리대조군은 130°C의 컨벡션오븐에서 4시간 동안 건열처리하여 각각 원료건열처리군과 건열처리군(건열처리 멥쌀전분-음이온성 검 반응물)을 제조하였다. 제조된 대조군과 처리군들은 용해도, 팽윤력, 호화/노화 특성, 페이스팅 점도 특성, 페이스트의 점탄특성을 측정하였다. 용해도는 LP 건열처리군이 24.8%로 가장 높았고, 원료대조군과 건열처리 대조군에 대한 건열처리의 효과는 원료, LC 및 LP 건열처리군들은 이들 각각의 대조군에 비해 높았으며, SA 및 XT 건열처리군들은 낮았다. 팽윤력은 LP 건열처리군을 제외한 모든 건열처리군들이 이들 각각의 대조군들 보다 유의적으로 낮았다. 호화온도는 모든 건열처리군들이 이들 각각의 대조군보다 유의적으로 낮은 수준을 나타내었고, 호화엔탈피는 원료대조군이 12.8 J/g으로 건열처리대조군, 원료건열처리군, 건열처리군보다 높은 수준을 나타내었다. 페이스팅 점도 특성에 있어 원료대조군과 원료건열처리군보다 낮은 치반점도(setback viscosity)는 LM 및 XT 건열처리대조군과 건열처리군에서 관찰되었다. 대조군들과 건열처리군들을 페이스트로 제조한 후 상온에서 1시간 동안 방냉하여 형성된 페이스트들의 점탄특성을 측정하였을 때, XT 건열처리군을 제외한 건열처리군들은 이들의 대조군들에 비해 유의적으로 감소하였다. 게다가 LM 및 XT 건열처리군들은 이들의 건열처리대조군에 비해 각각 높은 정도로 감소하거나 증가하는 현상을 나타내었다. 또한 80도의 페이스트를 25도에서 시간에 따라 점탄특성을 변화를 측정하였을 때, 2시간 후 점탄특성의 증가는 건열처리대조군에 비해 LM 건열처리군이 가장 낮은 수준을 나타내었다. /g8 s 따라서 LM 건열처리군은 은 용해도가 이의 건열처리대조군에 비해 높은 수준이지만 이들의 치반점도 및 점탄특성들을 비교할 때, LM은 멥쌀전분과 단순혼합하거나 LM-멥쌀전분 혼합물의 건열처리를 통해 멥쌀전분 페이스트의 노화를 지연시키는 효과가 큰 것으로 판단된다.

전분의 노화는 전분질 식품의 기호도를 떨어뜨리고, 경도를 증가시켜 상품의 품질을 저하시키는 문제가 있다. 이러한 노화를 지연시키는 방법 중 하나로 가소화제나 유화제와 같은 화학적 노화 억제제를 첨가하는 방법이 있다. 본 연구에서는 노화 억제제를 가래 떡에 첨가하여 저장했을 때, 노화 과정 중 발생하는 물리화학적 변화 분석과 더불어 Avrami식을 이용한 모델링을 통해 노화 kinetic에 대한 적합성을 알아보았다. 습식제분 된 쌀가루를 수분함량 45%로 반죽 후, 쌀가루 중량 대비 1, 5, 10%의 글리세롤과 0.1, 0.3, 0.5%의 자당지방산에스테르를 각각 첨가하여 가래떡을 제조하였으며 아무것도 첨가하지 않은 가래떡을 대조군으로 하였다. 가래떡은 진공포장 후 상온에서 14일까지 저장하였고 물리화학적 변화를 경도분석기, 시차열량주사기(DSC)와 X선 회절도(XRD)로 분석하였다. 대조군은 저장 2일차에서 경도가 변곡점에 이른 반면, 노화 억제제를 첨가한 가래떡은 경도의 증가가 더디었으며 저장 4일차까지 대조군보다 낮은 경도를 보였다. 저장 5일차부터는 모든 샘플이 대조군과 큰 차이가 없음을 보였다. 한편, 글리세롤을 첨가한 떡은 초기 결정화도가 대조군보다 낮았으며 노화 억제제가 첨가된 샘플 모두 저장 5일차 이후부터 대조군에 비해 매우 낮은 값을 나타내었다. DSC를 이용하여 유리전이 온도(Tg’)를 측정한 결과, 저장기간이 길어짐에 따라 대조군과 샘플 떡의 Tg’은 증가하였고 샘플 떡의 Tg’가 대조군보다 높은 값을 보였다. 한편, 노화억제제를 첨가한 시료의 아밀로펙틴 용융엔탈피(ΔHr)값과 변화율은 대조군보다 낮아 아밀로펙틴의 재결정화가 지연된 것을 확인 할 수 있었다. Avrami식을 이용하여 모델링 한 결과, R2 값이 경도에서는 0.80-0.94 넓은 범위를 보였고, 결정화도 및 ΔHr에서는 각각 0.92-0.98 및 0.95이상으로 높은 신뢰도를 보였으며, Tg’의 경우에는 0.80-0.90로 비교적 낮은 상관관계를 나타내었다. 따라서 화학적 노화 억제제의 노화지연 효과는 측정한 물리화학적 특성에 따라 다르게 나타난다는 것을 확인할 수 있었으며, 더욱 정확한 노화 kinetic을 알기 위해서는 Avrami식이 적용될 수 있는지를 확인하여야 하고, 적용이 어려울 경우 적용할 수 있는 새로운 모델을 개발하는 것이 전분질 식품의 저장안정성을 예측하는데 중요할 것이다.

An agricultural waste, pomegranate (Punica granatum L.) peel is known to be rich in total phenolics, which are flavonoids having strong antioxidant effects. In this study, pomegranate peel sponge cakes were prepared with varying ratios of freeze dried pomegranate peel powder (0, 1, 3, 5, 7% (w/w)) to examine their effect on quality characteristics, retrogradation and antioxidant activities. The specific gravity and moisture contents of 3, 5, and 7% pomegranate peel powder showed higher values than the control and 1% group. Addition of pomegranate peel powder increased the batter yield, while there was a significant decrease in baking loss. Increasing pomegranate peel powder content significantly decreased the lightness (L) (from 75.03 to 57.04) and pH values, whereas redness (a), yellowness (b) and ΔE were increased. Increasing concentration of the peel powder also increased the hardness and chewiness, while the springiness and cohesiveness decreased. Considering the Avrami equation, Avrami exponene (n) decreased from 1.8055 (control) to 0.9199 (7% pomegranate peel powder). Time constant (1/k) was lowest in control (at 17.64) and highest in the 7% group (39.84). Total polyphenol, flavonoid content, DPPH and ABTS radical scavenging activities significantly increased with increments in the content of pomegranate peel powder. A sensory evaluation by the 7-point scaling method showed that the sponge cake containing 7% pomegranate peel powder had the highest scores in color, flavor, sweetness, chewiness and overall acceptability. Hence, it is considered that sponge cake supplemented with 7% pomegranate peel powder is the most appropriate for quality characteristics, retrogradation and antioxidant activities.

전분의 노화는 전분질 식품의 소화율과 기호도를 떨어뜨리고, 경도를 증가시키는 등 품질을 크게 저하시키며 유통기한을 단축시키는 문제가 있다. 또한, 노화가 진행됨에 따라 식품의 상품적 가치가 떨어지게 되어 이는 경제적 손실로 이어진다. 이러한 문제를 극복하기 위해 다양한 전분노화 억제 소재들에 대한 연구가 진행되고 있지만, 결정형영역에서의 변화에 대한 연구가 대부분이며 전분 노화가 진행되는 동안 결정형 영역과 무정형 영역의 변화의 종합적인 연구가 부족한 실정이다. 이 연구에서는 화학적 전분노화 억제제인 글리세롤(Glycerol)과 HLB 값이 16인 자당지방산에스테르(Sucrose fatty acid ester)를 첨가한 가래떡을 제조 및 상온에서 저장하여 노화 과정 중 발생하는 물리화학적 특성 변화를 분석하였다. 습식 제분쌀가루를 수분함량 45%로 반죽하여 쌀가루 기준 1, 5, 10%의 글리세롤과 0.1, 0.3, 0.5%의 자당지방산에스테르를 각각 첨가하여 지름이 1.5 cm인 가래떡을 제조하였다. 제조한 가래떡을 진공포장 후 상온에서 14일까지 저장하여 떡의 물리화학적 변화를 측정하였다. 저장 초기 가래떡의 외관은 변화가 없었으나 저장 7일 이후부터 모든 가래떡 표면에 부분적으로 곰팡이가 생기는 것을 관찰하였다. 글리세롤과 자당지방산에스테르를 첨가한 가래떡이 4일차까지 아무것도 첨가하지 않은 가래떡(Control) 보다 경도가 낮았으며, 같은 노화 억제제일지라도 첨가한 양이 많을수록 경도가 더 많이 감소함을 보였다. 그러나 저장 5일차부터 control과 샘플 가래떡의 경도에는 큰 차이가 없었으며 이후 14일까지 변화의 폭이 미미하였다. X선 회절도실험에서, Native 쌀가루는 15, 17, 23˚에서 peak가 나타나는 A 타입 결정 특성을 보이는 반면, 노화된 떡은 20-21˚에서 peak가 나타나는 B 타입 결정 특성을 보였다. 14일차 저장했을 때, 노화 억제제가 첨가된 샘플 떡이 control보다 상대적 결정화도가 낮았으며 글리세롤과 자당지방산에스테르를 비교했을 때, 글리세롤의 상대적 결정화도가 더 낮게 나타났다. 노화된 떡의 무정형 영역 및 결정형 영역의 재결정 특성을 알아보기 위해 유리전이 온도(Tg’)과 아밀로펙틴 용융엔탈피(ΔHr)의 변화를 DSC로 측정하였다. 저장기간이 길어짐에 따라 Control 떡과 샘플 떡의 Tg’은 증가하였으며 샘플 떡의 Tg’가 control보다 높은 값을 보였다. 또한, 샘플 떡의 ΔHr 값과 변화 정도가 control보다 낮아 노화억제제로서 분자들 간의 결합을 방해했음을 암시하였다. 본 연구 결과가 화학적 전분노화억제 소재들의 전분노화억제 효과를 알려주고 이것을 이용한 전분질 식품의 저장안정성을 예측하는데 있어 도움이 될 것이라 기대된다.

This study investigated the quality characteristics, antioxidant activities, and retarding retrogradation of sponge cakes made with 0%, 1%, 3%, 5% and 7% pumpkin (Cucurbita moschata Duch.) leaf powder. Specific capacity significantly increased with the addition (0.33~0.38), but baking loss and dough yield were not significantly different (p<0.05). In color, there was a decrease in the L-value, a-value and b-value, but △E increased in proportion to the amount of pumpkin leaf powder. Moisture content increased in the 0~3% additions, from 27.90~31.68%, but decreased in 5% and 7% (22.37% and 28.15%, respectively). pH tended to decrease significantly according to the amount of pumpkin leaf powder (p<0.05). Hardness increased with the addition of pumpkin leaf powder, and pumpkin leaf groups presented higher springiness and cohesiveness than the control. Chewiness was not significantly differ (p<0.05). In retarding retrogradation, Avrami exponent (n) showed that addition of 5% (0.1329) had more retarding retrogradation effect than the control (0.4319), whereas time constant (1/k) showed both 3% (100.00) and 5% (70.42) addition had more effect than control (18.45). Total phenols and flavonoids content increased proportionate to the addition levels. ABTS radical scavenging activity tended to increase according to the level of pumpkin leaf powder. In sensory properties, 5% addition showed maximum color, and 3% addition had the highest scores in flavor, moistness, sweetness, chewiness and overall acceptability. These results suggested that pumpkin leaf was a good addition to improve the quality characteristics, health and sensory preferences. The most appropriate proportion to have the effect of retarding retrogradation in sponge cake is 3%.

밤 전분은 상대적으로 노화가 빠르게 일어나기 때문에 밤 전분이 함유된 식품의경우 저장 안정성이 낮다. 이러한 특성은 식품 산업에서 밤 전분의 이용을 제한시킨다. 본 연구의 목적은 아세틸화(AC), 가교화(CL) 및 하이드록시프로 필화(HP) 시킨 밤 전분를 4°C에 저장하여, 각 저장기간 동안 변성 밤 전분의 노화특성과 노화속도를 알아보는데 있다. 전분 고형분 대비 12% (w/v)의 acetic anhydride, sodium trimetatphosphate (STMP, 99%)와 sodium tripolyphosphate (STPP, 1%) 혼합물, propylene oxide를 이용하여 각각 아세틸화, 가교화, 하이드록시프로필화 전분을 얻었다. 저장 후, 시차 열량 주사기로 -20°C부터 120°C 범위로 재가열하여 유리전이 온도(Tg’), 얼음 용융 엔탈피(ΔHi), 노화엔탈피(ΔHr) 와 노화도(DR)의 변화를 측정하였다. 밤 전분의 저장 기간이 길어질수록 Tg’, ΔHr과 DR은 증가하지만 ΔHi는 감소하는 경향을 보였다. Tg’에서 천연 밤 전분은 -6°C에서 -7°C 사이를 보이는데 반해, 변성 밤 전분의 경우 그 보다 좀 더 높 은 Tg’를 가졌다. 이것은 변성처리가 전분 체인들의 운동성을 감소시켜 유리전이 온도가 증가한 것으로 보여진다. 천 연 밤 전분의 ΔHi는 저장 1일차부터 급격히 감소하기 시작하여 저장 10일차 이후로는 변성 밤 전분들에 비해 눈에띄 게 엔탈피가 감소하였다. 이는 변성 전분내의 전분체인과 물이 겔을 형성하는 과정에서 상호작용이 제한을 받아 ‘동결 가능한 물(freezable water)’의 양이 많아졌음을 암시한다. 천연 밤 전분의 ΔHr과 DR은 저장 초기 2일 동안 급격하게 증가하여 24일차 까지 큰 폭으로 증가한 반면, 변성 밤 전분은 상대적으로 천천히 증가하였다. 이러한 결과는, 화학적 인 변성처리가 노화의 진행을 늦춘다는 것을 의미한다. Avrami 식으로 노화속도(1/k)를 구한 결과, 천연 밤 전분은 Δ Hr와 DR 에서, AC는 Tg’에서, CL은 ΔHi에서 가장 빠른 노화속도를 보였다. 반면에, HP는 Tg’, ΔHi와 ΔHr에서 가장 느 린 노화속도를 보였다. 이 결과를 통해, 저장하는 동안 무정형 영역, freezable water 영역과 결정형 영역마다 노화 속도 가 일치하지 않다는 것을 알 수 있다. 본 연구 결과가 변성 밤 전분의 노화특성을 구명하고 이들 특성이 식품산업에서 의 활용에 도움을 줄 것이라 기대된다.

밤전분은 다른 전분보다 상대적으로 빠른 노화 특성을 가지고 있다. 이러한 특성은 밤전분이 함유된 식품이 저장되 는 동안 그 안정성을 감소시킬 수 있고, 결국 산업에서 그 이용이 제한될 수 있다. 이 연구의 목적은 아세틸화(AC), 하이드록시프로필화(HP) 및 가교화(CL) 밤전분을 호화시킨 후 4℃에 저장하면서 저장 기간 동안 이들 변성 밤전분의 노화특성과 노화속도를 알아보는데 있다. 아세틸화 밤전분은 전분 고형분 대비 12% (w/w)의 acetic anhydride로, 하이 드록시 프로필화 밤전분은 전분 고형분대비 12% (w/w) propylene oxide로 변성시켰다. 가교화 밤전분은 sodium trimetaphosphate (STMP)와 Sodiumtripolyphosphate (STPP)을 혼합(99:1) 한 것을 전분 고형분 대비 12%를 첨가하여 변 성시켰다. 저장하는 동안의 유리 전이온도(Tg’), 얼음용 융엔탈피(ΔHi), 아밀로펙틴용융엔탈피(ΔHr)와 노화도(DR)를 각 각 측정하였다. 모든 밤전분의 Tg’, ΔHr과 DR값은 오래 저장할수록 증가하였다. 하지만, ΔHi은 감소하는 결과를 보였 다. 천연밤 전분의 ΔHi는 저장 1일차에서 빠르게 감소하였지만 변성시킨 모든 밤전분은 상대적으로 느리게 감소하였 다. 천연 밤전분의 ΔHr과 DR은 저장 2일 동안 급격하게 증가하였고 24일차까지는 천천히 증가한 반면, 모든 변성밤전 분은 24일 저장하는 동안 약간씩 증가하였다. 이러한 결과는, 화학적인 변성이 초기 노화 속도를 늦춘다는 것을 나타 낸다. 또한, 노화도에서는 천연밤 전분이 가장 높게 나왔고(68.23%), 이어서 AC (51.76%), HP (50.19%) 그리고 CL (38.71%) 순으로 나타났다. 이 결과로 보아 화학적인 변성은 밤전분의 노화를 억제한다는 것을 알 수 있었다. 노화속 도는 Avrami식을 이용하여 1/k를 구하였다. 천연밤 전분은 ΔHr와 DR 에서, AC는 Tg’에서, CL은 ΔHi에서 가장 빠른 노화속도를 보였다. 반면에, HP는 Tg’와 ΔHi에서가장 느린 노화속도를 보였다. 이러한 결과로 미루어볼 때, DSC에서 측정한 네부분이 노화에 있어서 시료마다 서로 다른 특성을 가지고 있다는 것을 의미한다. 본 연구결과가 화학적으로 변성시킨 밤전분의 노화 특성과 더불어 식품 산업에서의 활용에 도움이 될 것이라 기대된다.

아스팔트 포장체내의 아스팔트 노화 (Aging)는 제조 및 운반 중 단기간에 일어나는 단기노화 (Short-term aging: STA)와 장기간에 걸쳐 공용중 일어나는 장기노화로 구분된다. 그 중에서도 단기노화 는 짧은 시간에 노화가 이루어지며, 포설 후 일어나는 장기노화 보다 매우 빠르게 진행 된다. 따라서 단기 노화 기간에 노화가 적게 발생되도록 조치를 취하는 것은 아스팔트 포장의 장기 공용성 확보에 중요하다. 단기노화 과정은 고온의 골재와 바인더의 접촉 시부터 시작되며 트럭에 적재되어 포설 전까지 고온상 태로 유지되는 동안에 진행된다. 일반 아스팔트 혼합물에서 중량으로 바인더는 5% 전후이므로 혼합물의 온도는 전체의 95% 가량을 차지하는 골재온도에 좌우된다. 그러므로 골재온도는 혼합물 온도를 좌우하므 로 과다 단기노화의 주원인이라 할 수 있다. 하지만 이러한 단기노화 온도의 중요성에 대한 심도 있는 연 구는 드문 실정이다. 가열아스팔트 (Hot-mix asphalt: HMA) 혼합물은 작업성 확보를 위해 계절에 따라 생산온도에 차이가 나는데 이는 단기노화에 영향을 미칠 것이다. 아스팔트 혼합물은 포설 전 어떤 수준이든 노화 되며 공용 시작과 함께 그 노화수준으로부터 장기노화가 시작된다. 포설 전 아스팔트가 많이 노화되면 그 포장은 높 은 초기 노화수준으로 인해 빨리 기(성)능이 취약해지므로 기대수명이 짧아질 것이다. 이에 대비해 현장 에서 노화 수준을 낮추는 조치를 얻기 위하여 실험실 혼합물의 인공노화를 통해 노화차이를 구명할 필요 가 있다. 단기노화는 포장공정에서 피할 수 없는 한 과정이므로 실험실 혼합물에 대한 단기노화는 현장혼합물이 포설되기 전 노화과정을 모사하여 공시체 다짐 전에 일시적으로 처리하는 공정이다. 국내의 가열아스팔트 (Hot-mix asphalt: HMA) 혼합물의 단기노화 방법은 일반혼합물의 경우 160℃ 1 시간으로 규정되어 있 다. 하지만 이는 표준 방법이고 이와 다른 온도에서의 단기노화가 어떤 차이를 가져오는지를 본 연구에서 조사하고자 하였다. 따라서 본 연구의 목적은 다양한 온도에서 단기노화 HMA 혼합물의 노화 상태를 평가하여 온도에 따른 노화도 차이의 심각성을 평가하는 것이다. 본 연구를 통해 온도에 다른 HMA 혼합물의 노화차이가 확인 된다면 이를 근거로 현장 혼합물 골재온도의 적정수준을 제시하는 기초를 마련할 수 있을 것이다. 혼합물 내 바인더의 노화 상태를 직접 분석하기 위하여 Gel-permeation chromatography (GPC) 기법 을 이용하였다. GPC에서 얻어진 대형분자 (large molecular size: LMS) 비율(%)은 절대점도 (Absolute viscosity: AVS)와 매우 높은 상관관계 (R2 > 0.9)를 보인다. 그리고 절대점도는 아스팔트의 노화기준으로 가장 널리 적용되므로 본 연구에서도 LMS로부터 AVS를 추정하여 노화도 분석에 사용하였다.

아스팔트 포장의 경우 노화 (aging)로 인한 경화 (hardening) 및 취성 (brittleness) 증가로 인한 내구 성 약화는 균열 (cracking) 발생의 원인이 되고 수분침투에 의한 박리 (stripping)와 반복 윤하중은 포트 홀 (pothole) 등을 유발하게 된다. 이러한 손상은 최근의 이상 기온, 집중 호우 및 기록적 강설로 인해 가 속화되면서 유지보수에 소모되는 비용이 급격히 증가되고 있다. 아스팔트 혼합물은 제조와 운반 도중 단기노화 (short-term aging: STA)와, 시공 후 공용 중에 장기 적으로 노화(long-term aging: LTA)가 진행된다. 아스팔트의 노화는 혼합물의 제조와 운반 시 아스팔트 바인더가 고온의 골재와 혼합, 운반되는 짧은 시간 동안 얇은 박막 (thin film)의 형태로 공기 중에 노출 되고 산화와 휘발작용으로 단기간에 급격한 노화가 발생한다. 아스팔트의 노화로 인한 경화는 교통 개방 후에도 지속적으로 발생하며, 교통 하중에 의한 다짐으로 한계 밀도에 다다르는 동안 계속해서 진행된다 (아스팔트포장공학원론, 1999). 일반적으로 아스팔트 바인더의 상태는 노화 전 (original), 아스팔트 혼합물 제조 시 발생하는 단기노화 (주로 rolling thin film oven: RTFO으로 모사), 포설 후 공용 기간 중에 발생하는 장기노화 (주로 pressure aging vessel: PAV로 모사)로 구분할 수 있다. 아스팔트 혼합물의 노화는 노화 전 (no aging: NA), 아스팔트 혼합물의 제조 후 운반 과정에서 발생하는 단기노화 (STA), 공용 기간 중에 발생하는 장 기노화 (LTA)로 구분하여 고려한다. 본 연구에서는 노화 정도와 바인더 특성과의 상관성을 연구한 선행 연구 (kim et al. 1995, 2009)를 기초 로 하여 아스팔트 포장도로에서 공용기간에 따른 노화정도를 회수 바인더 특성과 상관성을 분석하여 평가하 였다. 노화 정도를 평가하기 위해서 현재 현장에 공용중인 도로에서 코어를 채취하여 분석하였다. 현장 코 어를 추출하여 바인더를 회수하고, 회수한 바인더를 침입도 (penetration), 점도 (viscosity), HP-GPC (High performance gel-permeation chromatography) 시험 결과 대형분자량 (large molecular size: LMS)의 비율, DSR (dynamic shear rheometer) 시험 결과 G* (복합전단계수) 및 sin δ(위상각)를 측정하 여 공용 기간에 따른 노화 정도를 평가하였다. 또한 다양한 조건에서 바인더 특성을 나타내는 특성치들과 공용기간에 따른 노화 수준을 가장 개관적으로 나타내는 특성치를 평가하였다.

PURPOSES: To characterize the aging effect on asphalt binder, dynamic shear modulus mastercurve of two typical asphalt binders are developed. METHODS: To develop dynamic shear modulus mastercurve, dynamic shear modulus at high temperature and creep stiffness at low temperature are measured by temperature sweep test and bending beam rheometer test, respectively. RESULTS: It is observed that the aging effect on asphalt binder can be clearly observed from dynamic shear modulus mastercurve and the mastercurve can be utilized to predict behavior of asphalt binder at wide range of temperature. CONCLUSIONS: It is confirmed that SBS 5% modified binder has more desirable mechanical property at low and high temperature as a pavement material comparing to PG64-22 binder and the mastercurve is an effective tool to evaluate the property of asphalt binder.

Low-density polyethylene (LDPE)와 Styrene-butadiene-styrene (SBS)를 넣은 개질 아스팔트 혼합물은 바인더에 중량 비로 3~6% 첨가하여 여러 가지 특성을 획기적으로 향상시킨 아스팔트 재료이다. 아스팔트 재료의 개질목적은 일반 혼합물의 균 열저항과 소성 변형과 같은 전형적인 약점을 향상시키기 위해서이다. 이 재료들은 많은 장점들을 가지고 있으며 플랜트 적용이 간편하고 현장적용성이 우수한 특정을 가지고 있다. 여러 해 동안의 경험을 통해 습식 개질 아스팔트와 건식 아스팔트 혼합물이 현장에서 실용화할 수 있게 발전되었다. 본 연구에서는 이를 종합적으로 평가하여 그 장단점을 일반 아스팔트 혼합물과 비교 평가하여 LDPE, SBS 개질 아스팔트 혼합물의 특성을 체계적으로 밝히는 것을 본 연구의 목적으로 한다.

바인더의 노화로 인한 성능변화는 침입도 또는 점도시험을 실시하여 판정하여왔다. 기존의 시험방법으로 아스팔트 바인더의 점탄성 특성과 실제거동을 평가할 수 없기 때문에 새로운 분석방법이 요구되어 왔다. 본 연구에서는 기존시험 방법을 사용하여 침입도지수와 잔류침입도를 판정하였고, 양방향 반복회전 모드와 일방향 반복회전 모드 시험을 실시하여 단기 노화된 아스팔트 바인더의 유변학적 특성을 분석하였다. 시험결과 단기 노화된 아스팔트 바인더는 시험주기(frequency) 즉, 차량속도의 변화에 따라 서로 다른 복합계수와 위상각을 나타냈으며 단기 노화 전후의 크리프 컴플라이언스 및 전단점도 시험결과에도 영향을 미치는 것으로 나타나서 포장 설계시 이러한 특성이 고려되어야 한다.