This paper presents a literature review on the active technologies to regulate the levels of carbon dioxide and oxygen in Kimchi packaging. In this study, laser-etched pouches and O2 scavengers were used for Kimchi packaging, and the efficiency of each packaging technique to regulate the CO2 and O2 levels inside Kimchi packages was investigated. When Kimchi was packaged with a laser-etched pouch, the CO2 concentration in the sample with a high gas transmission rate was less than that in other pouches (p<0.05), and a low CO2 level had little effect on the expansion of the package volume. Kimchi treated with an O2 absorber exhibited a significantly lower (p<0.05) O2 concentration inside the packages relative to the control. A low O2 concentration inside the Kimchi package effectively inhibited the growth of total aerobic bacteria and lactic acid bacteria, as well as yeasts and molds on Kimchi. These results suggest that O2 absorbers have a positive effect on the microbial quality of Kimchi. Therefore, packaging in a laser-etched pouch and the use of an O2 scavenger could provide a novel packaging material for regulating the CO2 and O2 levels during Kimchi packaging.

본 연구에서는 초임계 이산화탄소를 사용해 도라지(balloonflower, Platycodon grandiflorum A. DC) 종자로부터 추출한 유지의 기능성과 에멀전 특성에 대해 조사하였다. 종자에 비해 도라지 종자유는 총 polyphenol(8 mg/100 g)의 함량이 낮았으나 α-tocopherol(14.15 mg/ 100 g), β -sitosterol(116 mg/100 g) 및 stigmasterol(8 mg/100 g)의 함량은 높았다. DPPH 라디칼 소거능으로 분석한 종자유(IC50=1235.5 μg/mL)의 항산화능은 종자(IC50=1138.2 μg/mL)와 유사하였다. 1%(w/w) lecithin 농도에서 도라지 종자유를 사용해 제조한 에멀젼은 탁도, 지방구 입자 크기 및 형상, 유화안정 성에서 콩기름을 사용한 에멀젼과 유사하였으나 들기름 사용 에멀젼보다는 탁도 및 유화안정성이 낮았고 지방구 입자는 크게 나타났다. 도라지 종자유 에멀젼의 표면장력은 들기름 에멀젼과 유사하였다.

Photosynthetic characteristics and growth responses of Phalaenopsis Queen Beer ‘Mantefon’ orchid were determined in plants exposed to variable carbon dioxide (CO2) concentrations at 2-, 24-, and 36-weeks age (i.e., corresponding to juvenile, young, and mature vegetative growth stages, respectively). Plants were grown at 400 (control), 800, or 1,600 μmol･mol-1 CO2 for 6 hours during the nighttime for 32 weeks. Phalaenopsis ‘Mantefon’ in 2- and 24-week-old plants grown at 1,600 μmol･mol-1 CO2 had increased leaf number and net CO2 uptake compared with the plants grown at 400 μmol･mol-1 CO2. In 36-week-old of Phalaenopsis ‘Mantefon’, leaf number was significantly greater in plant grown at 800 and 1,600 μmol･mol-1 conditions compared with plants grown at 400 μmol･mol-1 CO2. Leaves that emerged after the start of the CO2 treatment were initially longer in the plants grown at 1,600 μmol･mol-1 CO2 than at 400 μmol·mol-1 C O2, but the final leaf length was shortest in the plants grown at 1,600 μmol･mol-1 CO2 condition. Plants showed crassulancean acid metabolism characteristic of nighttime CO2 uptake regardless plant growth stages. We found that growers may be able to promote leaf growth with increasing leaf number and reducing time to leaf initiation in the 36-week-old (i.e., mature stage) plants with 800 – 1,600 μmol·mol-1 CO2 and 2- and 24-week-old (i.e., juvenile and young stages) plants with 1,600 μmol·mol-1 C O2 for Phalaenopsis ‘Mantefon’.

Poly(ether block amide) (PEBA)는 이산화탄소 분리에 매우 적합한 상용 블록 공중합체 중 하나이다. 기체분리막의 경우 높은 투과도 뿐 아니라 강한 기계적 강도 또한 필요로 한다. PEBA공중합체의 결정성 폴리아마이드(polyamide) 블록은 기계적 강도를 제공하며 동시에 rubbery한 폴리에테르(polyether) 부분은 이산화탄소와의 친화도를 부여하여 이산화탄소 촉진 수송에 기여한다. PEBA공중합체에서 결정성 상과 rubber한 상의 조성은 기체분리막에 적합하게 조절될 수 있다. PEBA 공중합체를 기반으로 한 분리막은 좋은 투과도를 갖지만 추가적으로 분자체 효과를 이용하여 큰 기체 투과도 손실 없이 분리막의 선택도를 향상시킬 수 있다. 혼합 매질 분리막은 혼합막의 한 종류로서 고분자 매트릭스와 유기 첨가제로 이루어져 있다. 하지만 고분자 매트릭스와 유기 첨가제간의 양립성(compatibility)에 따른 문제점 또한 존재한다. 따라서 본 총설에서는 PEBA 공중합체를 기반으로 한 혼합막의 장점과 한계에 대해 다루고자 한다.

천연가스, 산업공정, 화석연료의 연소과정과 같은 대규모 고정 배출원에서 발생하는 온실가스인 CO2를 포집하기 위한 기술 개발이 전 세계적으로 활발하게 수행되고 있다. 특히, 습식 흡수 법은 비교적 낮은 CO2분압에서도 높은 제거 효율을 달성할 수 있어 많은 개발이 이루어져온 포집 기술이다. 하지만 흡수제의 재생에 필요한 에너지가 과다한 문제가 있으며, 충분한 부지가 확보되어야하기 때문에 공정 상용화에는 큰 걸림돌이 있다. 이러한 문제를 극복하고 공정 효율을 개선 할 수 있는 접촉분리막 공정 기술이 최근 주목받고 있다. 본 연구에서는 접촉분리막과 화학적 습식 아민 흡수제를 이용한 이산화탄소 제거 특성을 분석하였다.

배가스의 이산화탄소 농도인 14%를 기준으로 실험실규모에서 벤치스케일로 격상하였고, 랩스케일에서는 모사가스로 진행한 반면 벤치스케일에서는 실제 보일러에서 나오는 배가스로 실험을 진행하였다. 배가스의 높지않은 압력조건을 감안하여 본 연구에서는 1단 분리막 공정실험에서는 주입부 압력 2 bar, 투과부압력 0.2 bar에서 실험을 진행 하였고, 2단 막 공정에서는 1단 분리막은 동일하게, 2단 분리막 주입부 압력 1 bar, 투과부 압력 0.05 bar에서 진행하였다. 결론적으로 랩스케일에서 벤치스케일로 격상했을 경우 같은 경향성을 볼 수 없었으며 이는 실제 발전소 및 보일러에서 연소되는 배가스를 분리막공정으로 포집하는 것은 사전연구가 더욱 필요하다는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 이산화탄소 포집 및 물 재이용을 위한 통합 시스템으로서 정삼투 공정의 적용 가능성에 대한 평가를 수행하였다. 해당 통합 공정은 이산화탄소 배출 저감을 위해 화력발전소에 적용되고 있는 습식 이산화탄소 포집설비에 정삼투 기반 공정을 추가함으로써 이산화탄소 포집뿐만 아니라 물 재이용 및 냉각수 생산을 동시에 달성할 수 있다. CO2를 흡수한 5M의 모노에탄올아민(습식용매)을 유도용액으로 적용한 결과 40 LMH (FO mode) 및 85 LMH (PRO mode)라는 매우 높은 수투과도를 얻을 수 있었다.

이산화탄소 분리막은 이산화탄소에 대한 선택성이 우수하면서도 투과성이 뛰어나야 그 성능을 제대로 발휘할 수 있는데, 대부분의 고분자 분리막들은 투과도 및 선택도에 있어 매우 뚜렷한 상충관계를 보이고 있으며, 이러한 상충관계를 극복할 수 있는 고투과성 및 고선택성을 갖는 분리막의 개발이 시급하다 할 수 있다. 근래 PEG (polyethylene glycol)가 이산화탄소에 대한 투과선택도가 뛰어난 것이 밝혀져 많은 연구가 진행되고 있으며, 본 연구는 이에 더해 내구성이 우수한 표면고착된 PEG 함유 고분자 복합막을 제조하여 이의 이산화탄소에 대한 분리에 대하여 발표한다.

The South Korean Ministry of the Environment has revised the laws relating to the management of interior air quality for multiple use facilities, and recommends maintaining carbon dioxide (CO2) concentration in passenger vehicles below 1000 ppm during operation in urban areas of large cities. However, the interior CO2 concentration of passenger vehicles can rapidly increase and exceed 5000 ppm within 30 min, as observed when two passengers are traveling in urban areas of the South Korean city of Jeonju with the air conditioner blower turned off and the actuator mode set to internal circulation mode. With four passengers, CO2 concentration can reach up to 6000 ppm within 10 min. To counter this, when the actuator is set to external mode, CO2 concentration can be maintained below 1000 ppm, even after a long period of running time. As part of the air conditioning system, alkali-treated activated carbon fiber filters are considered to be far superior to the commercial non-woven filters or combination filters currently commonly in use.

본 연구에서는 초임계 이산화탄소 추출을 이용해 도라지(Platycodon grandiflorum A. DC) 종자로부터 유지를 제조하여 새로운 식용유지로서의 물리화학적 특성을 조사하였다. Soxhlet 용매 추출에 비해 6,000 psi 압력 및 40℃ 온도조건에서의 초임계 이산화탄소 추출로 더 많은 유지를 얻을 수 있었고 특히 볶은 종자로부터는 32.7%까지 얻을 수 있었다. 볶은 종자로부터 얻은 초임계 도라지 종자유는 시판 대두유나 들깨유와 마찬가지로 대부분 중성지질로 구성되어 있음을 TLC 분석으로 확인하였다. 또한 이 유지는 고도로 불포화된 지질로 대두유나 들깨유보다 linoleic acid(73.27%) 함량이 훨씬 높았으며 그 다음으로 oleic acid(13.16%) 함량이 높았다. 유지의 물리화학적 특성으로, 비중 0.92, 점도 45.37 cP, 굴절률 1.48, 색도 L=47.30, a=-3.69, b=25.72, 요오드가 141.57 g I2/100 g oil, 비누화가 191.21 mg KOH/g oil, 산가는 2.60 mg KOH/g oil 였다. 이런 특성들 중에서 지질의 불포화도와 관련이 있는 굴절률, 점도 및 요오드가는 두 시판 유지들의 중간값을 나타내었다. Rancimat 법으로 측정한 산화유도기간을 비교한 결과에서도 초임계 추출 도라지 종자유(2.03 hr)는 대두유(2.94 hr)보다는 낮으나 들깨유(1.79 hr)보다는 높은 중간값을 나타내었다. 종자 볶음 공정은 유지의 추출 수율을 증가시킬 뿐만 아니라 콜레스테롤에스터 함량과 산가 감소에 긍정적 효과도 있었다. 이상으로부터, 초임계 이산화탄소 추출을 통해 볶은 도라지종자로부터 높은 수율로 유지를 제조할 수 있었고 이 유지는 식용유지로서 적합한 특성을 가진다고 판단되었다.

본 연구에서는 이산화탄소 흡수/재생 공정에 효율적으로 적용할 수 있는 아미노산염 흡수제의 연속재생을 통해 재생효율을 확인하였다. 재생효율은 공정적용에 있어 경제성에 큰 영향을 끼치는 인자로, 보다 경제성 있는 이산화탄소 흡수/재생 공정 확립을 위해 연속재생 실험을 진행하였다. 실험에 사용한 아미노산염은 Potassium L-lysinate와 Potassium L-alaninate이며, 각 아미노산과 Potassium hydroxide(KOH)를 1:2 몰비로 혼합하여 사용하였다. 흡수제의 재생 효율을 확인하기 위해 두 물질에 이산화탄소를 충분히 흡수시킨 후 가열을 통해 이산화탄소 탈리실험을 진행하였다. 반응초기에는 L-alanine의 반응속도가 빠르게 이루어졌으나, 시간이 지남에 따라 흡수량이 보다 큰 L-lysine이 높은 농도의 이산화탄소를 배출하였다. 두 물질의 재생효율을 비교하였을 때, L-alanine은 47.26%, L-lysine 은 62.11%로 L-lysine이 더 높은 재생효율을 나타내었다. 흡수량 및 재생효율이 좋은 L-lysine을 이용한 연속재생 실험결과, 재생횟수가 증가함에 따라 재생효율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

최근, 실리카는 코팅제 및 복합체의 충전제로 많이 사용되고 있으며 상용성을 증가시키기 위하여, 실리카 표면의 실라놀기를 커플링제와 반응시켜 특정한 작용기를 도입하는 표면 처리가 사용되고 있다. 본 연구에서는 초임계이산화탄 소를 용매로 사용하여 실리카 나노 파티클을 실란커플링제로 표면 개질 하는 반응을 연구하였다. 실란커플링제로 3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate (MPS), (3-Glycidoxypropyl) trimethoxysilane (GPS), (3-aminopropyl)trimethoxysilane (APS) 세 가지 종류를 사용하였다. TGA 측정 시 감소된 양은 실리카의 표면 개질된 실란커플링제의 비율로 볼 수 있다. MPS로 개질된 실리카는 6시간 반응 시 6%, 12시간 반응 시 7%, 24시간 반응 시 9% 감소하였다. APS로 개질된 실리카는 6, 12 및 24시간 반응 시 15% 감소를 보였다. GPS로 개질된 실리카는 6시간 반응 시 6%, 12시간 반응 시 10%, 24시간 반응 시 30% 감소되었다. 가수 분해 된 GPS의 수산기가 실리카 표면의 에폭 사이드 그룹과 반응 할 수 있기 때문에 반응 시간이 길어질수록 GPS 비율이 증가합니다.

2015년 파리기후변화협약에 의한 신기후체제로 전세계 195개국이 온실가스 감축을 약속하게 되었다. 한국도 2013년 기준 온실가스 배출이 7억 톤을 기록 하였으며 BAU대비 37% (3.1억 톤)의 감축의무를 약속하고 있다. 국내외의 철강, 화학, 환경분야 및 천연가스전, 석탄전, 세일가스 등에서 대량 발생하는 산업부 생가스로부터 이산화탄소, 메탄, 일산화탄소, 수소 등을 분리하여 탄소자원화 (carbon resources utilization)의 원료로 사용하거나 수소, 메탄 등의 신재생 에 너지를 확보하는 분리기술에 대한 중요성이 높아지고 있다. 본 발표에서는 이러한 부생가스들의 발생현황과 이들로부터 고순도의 이산화탄소 및 메탄을 분리 회수할 수 있는 막분리기술의 연구동향과 화학연구원에서 수행중인 기체분리막 기술을 소개한다.

분자체(molecular sieve)로 알려진 제올라이트 분리막 중에 8-membered ring (MR) 구조를 지닌 제올라이트를 연속적인 분리막 형태로 제작하고자 한다. 8 MR 구조 중에서도 DDR 유형의 제오라이트 기반으로 이산화탄소에 대해 분자체 역할을 할 수 있는 분리막으로 사용할 수 있음을 보이고자 한다. 단순히 이산화탄소를 다른 분자 크기가 큰 질소나 메탄으로부터 분리하는 게 아니라, 도전적인 과제로서 수분이 존재하는 feed 조건에서 높은 이산화탄소 분리 능력을 지닐 수 있도록 분리막을 제작하고자 한다. 이번 발표에서는 최근에 얻은 DDR 유형 제올라이트 분리막을 만드는 방법과 그 분리막의 이산화탄소 분리 능력에 대해 발표하고자 한다.

Evaluation of the durability and stability of materials used in power plants is of great importance because parts or components for turbines, heat exchangers and compressors are often exposed to extreme environments such as high temperature and pressure. In this work, high-temperature corrosion behavior of 316 L stainless steel in a carbon dioxide environment was studied to examine the applicability of a material for a supercritical carbon dioxide Brayton cycle as the next generation power plant system. The specimens were exposed in a high-purity carbon dioxide environment at temperatures ranging from 500 to 800 oC during 1000 hours. The features of the corroded products were examined by optical microscope and scanning electron microscope, and the chemical compound was determined by x-ray photoelectron spectroscopy. The results show that while the 316 L stainless steel had good corrosion resistance in the range of 500-700 oC in the carbon dioxide environment, the corrosion resistance at 800 oC was very poor due to chipping the corroded products off, which resulted in a considerable loss in weight.

이산화염소 훈증 처리는 저곡해충에 대한 방제 가능성을 가지고 있다. 특히 체내로 독성 가스의 침투력을 높이기 위해 기문의 개방화를 유 도하면 이 훈증 가스 처리 효과를 증가시킬 수 있다. 이 가설을 증명하기 위해 본 연구는 이산화염소 훈증 처리에 감수성을 보이는 화랑곡나방 (Plodia interpunctella)을 대상으로 기문 개방 활동을 분석하였다. 화랑곡나방 유충의 기문은 모두 9쌍으로 앞가슴에 1쌍 그리고 복부에 8쌍을 각 각 지니고 있다. 이들은 몸 내부에 가로 및 세로기관지와 연결된 구조를 지녔다. 기문 개방 유무는 염색액 침투 방법으로 판정하였으며 이를 토대 로 분석한 결과 주변 온도 증가에 따라 기문 개방화는 약 60% 까지 증가하였다. 특히 이산화탄소에 노출되면 기문개방화는 약 95%까지 증가하였 다. 반면에 이산화염소에 노출되면 화랑곡나방 유충의 기문은 대부분 닫혀 기문개방율이 약 25%로 줄었다. 이산화염소 처리에 이산화탄소를 추 가한 결과 기문개방율은 이산화탄소 단독 처리만큼 크게 증가하였다. 이를 토대로 두 혼합 가스를 처리하여 살충효과를 분석한 결과 이산화염소 단독 처리에 비해 혼합처리가 현격하게 높은 살충력을 나타냈다.

‘매향’ 딸기의 재배 시 1,000ppm 농도의 탄산시비가 품질과 저장성에 미치는 영향을 알아보고자 본 연 구를 수행하였다. 딸기 수확 후 품질을 비교 하였는데, 경도, 당도, 그리고 산도가 무처리구에 비해 탄산 가스 처리구에서 높은 수치를 나타내었다. 기존 유통 조건인 관행저장 처리구는 10일간, 20,000cc OTR 필름으로 MA저장 처리구는 20일간 8oC에서 저장하였다. 저장 중 생체중 감소율은 탄산시비 처리에 관계 없이 MA저장 처리구가 저장종료일까지 1%의 낮은 감소를 보였다. 저장 중 MA저장 처리구의 포장내 산소, 이산화탄소, 그리고 에틸렌가스 농도는 탄산시비 처리에 따른 유의성있는 차이를 보이지 않았다. 저장 종료일의 경도는 저장방법에 관계없이 탄산시비 처리구가 무처리구보다 높은 수치를 나타내었으나, 당도와 산도 그리고 과색은 처리에 따른 차이가 나타나지 않았다. 패널테스트를 통한 외관은 탄산시비 처리하여 MA저장한 처리구가 가장 우수하였으며, 이취는 탄산 시비 처리하여 관행저장한 처리구가 가장 낮았다. 곰팡이 발생률은 두 저장방법 모두 무처리구에 비해 탄산시비 처리구가 낮은 수치를 보였다. 이상의 결과를 볼 때, 재배 중 탄산시비는 ‘매향’ 딸기의 경도를 높여 8oC 저장 중 외관상 품질과 저장 후 경도를 높게 유지시켜 저장성을 향상시킬 수 있으며, 저장방법으로는 MA저장이 저장기간을 연장시킬 것으로 판단된다.

분리막을 이용하여 연소후 이산화탄소 포집 공정을 연구하였다. 5 Nm³/h 용량의 벤치급 막분리 공정 설비에서 보일러를 연소시켜 생성한 배가스를 사용하였고, 가스 용량에 맞춰 압축기 등의 부품은 산업용 제품으로 구성하였고 측정, 제어에 필요한 기기는 가능한 실험용 부품으로 구성하여 정확히 측정하도록 노력하였다. 전체 연구에서는 다양한 분리막 모듈을 대상으로 단일 분리막의 투과성능 뿐만 아니라 다단 분리막 조합에서 이산화탄소 포집 성능을 측정하였으며, 이번 주제에서는 고분자 분리막 모듈을 2단으로 구성하여 측정한 결과를 중심으로 발표하고자 한다. 벤치급 막분리 공정의 주요 변수로서 가스의 공급 유량, 1단과 2단의 압력비 등을 바꿔가며 포집 성능을 측정하였다.

Insecticidal effect of carbon dioxide(CO2) was carried out for the environment-friendly control of insect in vegetable plug seedling greenhouse. Korean melon, pepper, tomato and strawberry were tested. Insects were performed on Myzus persicae, Tetranychus urticae, Bemisia tabaci. Plants and insect were placed in closed container and the 4 concentration(0%, 25%, 50%, 100%) injected into container and investigated plant damage and the insecticidal effect over time. Damage of korean melon was appeared in the all concentration. Pepper was not injured until the 3 hours at 50% concentration and tomato also was not injured until the 6 hours at all concentration. Strawberry was not injured all concentration. The 100% mortality of Myzus persicae was appeared over 3 hours-100%, 12 hours-50% and 24 hours-25%, Tetranychus urticae was appeared over 3 hour-100%, 12 hours-50% and 24 hours-25% and Bemisia tabaci was appeared over 6 hours-100% and 12 hour-50%.