전산 자원의 발달로 여러 부품들이 결합된 전체 구조물에 대한 해석이 가능해져 해석에 필요한 계산 시간과 데이터의 양이 증가하 였다. 이러한 전체 구조물에는 같은 부품이 반복되어 규칙성을 가지는 경우가 많다. 이러한 반복적인 구조물에 균질화 기법을 적용하 면 효과적인 해석이 가능하다. 상용 프로그램의 일반적인 균질화 모듈에서 단위 구조는 모든 방향으로 반복된다고 가정한다. 하지만 실제 구조물들은 여러 단위 구조가 복잡하게 반복되는 경우가 많아 기존 균질화 기법을 적용하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 복 잡한 반복성을 고려하는 다단계 균질화 기법을 제안한다. 제안된 균질화 기법은 구조물을 여러 영역으로 나누어 균질화를 수행하는 형태로 기존 기법보다 정확한 해석이 가능하다.

홍잠은 숙잠(熟蠶)을 수증기로 익혀서 인간이 섭취할 수 있도록 제조한 다양한 건강 증진 효과가 있는 천연 건강 식품이다. 현재 표준 제조 방법은 수증기로 찐 홍잠을 보관과 판매의 편의를 위하여 급속 냉동하여 동결 건조를 진행하는 것이다. 그런데, 홍잠을 동결 건조하는 과정은 많 은 시간과 비용을 필요로 하여 홍잠 제품 가격의 인상 요인으로 작용하고 있다. 본 연구에서는 홍잠을 수증기로 찐 후 바로 균질 액으로 제조하여 분무 건조하면 분말 제조 비용을 절감할 수 있음을 발견하였다. 그리고 홍잠 균질 액에 식용 단백질 분해 효소를 첨가하여 분해시킨 후, 단 1회의 분무 건조로 제품을 제조할 수 있는 방법을 개발하였다. 특히 홍잠 균질 액이나 효소 분해 홍잠 균질 액은 바로 액상이나 젤리 형태로 일반 또는 환 자용 특수 의료 용도 식품에 활용이 가능함을 보여주었다. 본 연구에서는 생산비용이 감소된 홍잠의 가공 방법을 제안하며 이는 제품 생성의 단가 를 낮추어 제품의 대중화와 양잠 농가의 연관산업 육성을 불러올 것으로 기대된다.

Pyroprocessing is a promising technology for managing spent nuclear fuel. The nuclear material accounting of feed material is a challenging issue in safeguarding pyroprocessing facilities. The input material in pyroprocessing is in a solid-state, unlike the solution state in an input accountability tank used in conventional wet-type reprocessing. To reduce the uncertainty of the input material accounting, a double-stage homogenization process is proposed in considering the process throughput, remote controllability, and remote maintenance of an engineering-scale pyroprocessing facility. This study tests two types of mixing equipment in the proposed double-stage homogenization process using surrogate materials. The expected heterogeneity and accounting uncertainty of Pu are calculated based on the surrogate test results. The heterogeneity of Pu was 0.584% obtained from Pressurized Water Reactor (PWR) spent fuel of 59 WGd/tU when the relative standard deviation of the mass ratio, tested from the surrogate powder, is 1%. The uncertainty of the Pu accounting can be lower than 1% when the uncertainty of the spent fuel mass charged into the first mixers is 2%, and the uncertainty of the first sampling mass is 5%.

The physicochemical properties of high-pressure homogenized (microfluidized) maize starch with different preheating temperatures (50, 60oC), levels of pressure (34.5, 69, 138 MPa), and numbers of pass (1, 2, 3 pass) were examined in this study. The enzyme susceptible starch (ESS) content, morphological property, X-ray diffraction, and Rapid Visco Analyzer (RVA) profile of starch were significantly altered via increasing the number of passes and preheating temperatures. The amount of ESS and the diffraction pattern of starch indicated that the granular crystalline structure of starch was severely damaged by increasing the number of passes and preheating temperatures. The morphology of starch granule was changed from angular to spherical shape with the damaged surface as the pressure increased. Moreover, damaged starch particles gathered to form a larger mass when treated at a higher temperature with the increasing number of passes, indicating that different types and extents of damage occurred. The RVA profile of starch showed a moderate peak viscosity with increased pasting stability against shear thinning similar to that of cross-linked starch as the number of passes and preheating temperatures increased. These results suggested that microfluidization combined with preheating might be used as a potential alternative method for the modification of starch such as cross-linked starch.

This study was carried out to produce stable evening primrose oil in water emulsion by using various emulsifier with HLB (8.6, 12, 16.7), concentration (0-45%) and emulsification methods such as high-speed emulsification (7,000 rpm, 2 min) and high-pressure homogenization (10,000 psi, 1 cycle). And then properties of evening primrose oil in water emulsion was evaluated with keeping at room temperature and 40oC during 28 days. Lower HLB 8.6 and high viscosity emulsifier added emulsions were not appropriate for high-pressure homogenization and were separated in a day. The optimum emulsification condition was HLB 12 and high-pressure homogenization (10,000 psi, 1 cycle) for evening primrose oil in water emulsion. These emulsions produced by optimum condition were not separated with the aqueous phase and the oil phase and they were nano-sized around 200 nm, higher zeta-potential (±mV), mono-polydispersed (<0.3), and less oxidized (<0.4) during 28 days.

The purpose of this research was to investigate the effect of weighting agent (WA) and high pressure homogenization (HPH) on the stability of water-in-oil-in-water double emulsion (DE). To prepare oil phase (O), olive oil, glycerol ester of wood rosin (WA; variable 1), and polyglycerol polyricinoleate (lipophilic emulsifier), and for interior water phase (W1), deionized water, gelatin, sodium chloride, ascorbic acid, and green tea extract(core material) were mixed and heated. When temperature of O and W1 reached up to 60℃, W1 was dispersed into O dropwisely followed by magnetic stirring at 1500 rpm for 2 min (O:W1=3:1). By applying homogenization at 4000 rpm for 2 min followed by ultrasonication for 4 min, water-in-oil primary emulsion (PE) was produced. And resting PE at 4℃ for 30 min was followed. For exterior water phase (W2), deionized water, sodium chloride, ascorbic acid, and polysorbate 80 (hydrophilic emulsifier) were mixed. When temperature of PE reached at room temperature (24 ± 2℃), PE was dispersed into W2 dropwisely followed by magnetic stirring at 1500 rpm for 15 min (PE:W2=1:3). By applying ultrasonication for 2 min followed by HPH at 500 bar for 1 to 3 times (variable 2), DE was produced. When DE was freshly produced, phase separation occurred at different period of time depending on whether variable 1 and 2 were applied or not (from 5 min to more than a day). The structure of DE was observed through optical and transmission electron microscopy. And relationship between the mean size of oil droplets and the occurring time of phase separation was studied. DE can be used as an appropriate delivery system for co-loading both hydrophilic and lipophilic bioactive compounds simultaneously, and promoting industrialization as well by applying it to food products, for example, beverage.

본 연구에서는 지용성 생리활성 물질인 커큐민의 가용화를 통해 실제 식품에 적용하기 위하여 고압 균질기(microfluidizer)를 이용한 나노크기 입자를 생산하였으며,제조된 나노에멀젼의 입자특성을 검토하였다. 제조된 나노에멀젼의 여러 가지 물리적 특성은 유화제 종류 및 농도,분산상과 연속상의 혼합비율, 고압 균질기의 압력 및 통과횟수의 영향을 받았다. 일반적으로 연속상에서의 유화제농도가 높을수록, 고압 균질기 압력 및 통과횟수가 높을수록 입자크기 및 제타전위 값이 감소하는 경향을 보였으며,입자분산지수 또한 감소되는 양상을 보였다. 여러 조건에서 제조된 나노에멀젼의 저장 기간 동안 입자크기 변화를측정한 결과, 물리적으로 매우 안정한 상태를 유지하였다.따라서, 본 연구를 통해 고압균질기를 이용하여 입자분포가 좁은 커큐민 함유 나노에멀젼을 제조할 수 있었다. 추후 연구에서는 음료와 같은 실제 식품에 적용하고 상업적으로 이용하기 위해서는 열, 냉동, pH, 염 등의 외부환경에 대한 물리화학적 안정성을 검토해야 할 것이다.

The effects of pressure and number of passes upon Biji paste properties using a high-pressure homogenizer (HPH)were investigated. A hydrocolloid of Biji was processed with a HPH at 15,000 or 25,000 psi and with 1 or 2 passes.The hydrocolloid was assessed for dietary fiber, protein, sugar content, water absorption index (WAI), water solu-bility index (WSI), rheological character, and distribution stability. As pass number and pressure increased, solubledietary fiber, sugar content, WAI, and distribution stability also increased, whereas particle size decreased. As aresult, processing at 25,000 psi and 2 passes is considered as a proper treatment for processing quality. In breadmaking with HPH treated Biji, volume, hardness, and cohesiveness of bread increased, while density decreased. Theoptimum processing condition for bread with HPH treated Biji was determined by a design expert program. Nineexperimental points were selected, and wheat flour (91-95%) and HPH Biji (5-9%) were chosen as the independentvariables. The optimum formulation of bread using the numerical analysis was set at 94.2% wheat flour and 5.8%HPH Biji with a 0.725 desirability value.

본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 유한요소해석 기반의 균질화 기법을 통해 나노복합재의 열전도 특성을 정확하고 효율적으로 예측할 수 있는 순차적 멀티스케일 균질화 해석기법을 제안하였다. 나노입자의 크기효과가 나노복합재의 유효 열전도 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 크기가 다른 구형 나노입자가 첨가된 나노복합재의 열전도 계수를 분자동역 학 전산모사를 통해 예측했고, 그 결과 나노입자의 크기가 작아질수록 계면에서의 Kapitza열저항에 의해 나노복합재의 열 전도 계수가 점차 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 나노입자의 크기효과를 균질화 해석모델을 통해 정확하게 묘사하기 위해 Kapitza 열저항에 의한 계면에서의 온도 불연속 구간과 고분자 기지가 높은 밀도를 가지며 흡착되는 유효계면을 추가 적인 상으로 도입하여 나노복합재를 입자, Kapitza 계면, 유효계면, 기지로 구성된 4상의 연속체 구조로 모델링하였다. 이 후 순차적 멀티스케일 균질화 해석기법을 통해 유효계면의 열전도 계수를 나노복합재의 열전도 계수로부터 역으로 예측 했으며, 이를 입자의 반경에 대한 함수로 근사하였다. 근사 함수를 토대로 다양한 입자 체적분율과 반경에 대한 나노복합 재의 유효 열전도 특성을 예측하였으며, 유효계면에 대한 매개변수 연구를 수행하였다.

전분필름의 물성에 미치는 고압균질 처리의 영향을 검토한 결과, 고압균질처리 옥수수전분필름은 산화전분필름과 유사한 투명도를 가지며, 용해도와 산소투과억제력의 증가와 함께 인장강도가 다소 높아지는 것을 확인하였다. 이러한 고압균질처리 옥수수전분필름의 물성변화는 고압균질기의 고압과 전단력에 의해 호화전분입자가 완전히 소실되고 전분의 용해도 증가와 보다 균일한 분산상이 형성되기 때문으로 판단되었다. 일반적인 호화과정을 통해 형성되는 전분필름의 구조는 연속상의 아밀로오스에 팽윤된 접분입자가 분산되어 있는 network 형태에서 형성된다. 반면 고압균질처리의 경우, 호화전분입자의 붕괴로 아밀로펙틴이 연속상을 이루고 여기에 아밀로오스가 분산상으로 존재하는 새로운 분산계(dispersed system)가 형성되어, 기존 호화 방법으로 제조한 필름과 다른 물성을 나타내는 것으로 판단되었다.

HDDR treated anisotropic Nd-Fe-B powders have been widely used, due to their excellent magnetic properties, especially for sheet motors and sunroof motors of hybrid and electric vehicles. Final microstructure and coercivity of such Nd-Fe-B powders depend on the state of starting mother alloys, so additional homogenization treatment is required for improving magnetic properties of them. In this study, a homogenization treatment was performed at in order to control the grain size and Nd-rich phase distribution, and at the same time to improve coercivity of the HDDR treated magnetic powders. FE-SEM was used for observing grain size of the HDDR treated powder and EPMA was employed to observe distribution of Nd-rich phase. Magnetic properties were analyzed with a vibrating sample magnetometer.

기능경사 소재(FGM)에는 서로 다른 두 가지 구성입자들이 혼합되어 있는 경사층(graded layer)이 삽입되어, 소재 전 영역에 걸쳐 구성입자의 체적분율이 연속적이고 기능적으로 변화하도록 되어있다. 이러한 이상(dual-phase) 입자복합재의 열 기계적 거동을 해석함에 있어 필수적인 경사층의 물성치는 전통적으로 균질화 기법을 이용하여 예측되었다. 하지만, 이러한 균질화 기법은 구성입자의 형태, 분산구조 등과 같은 상세 형상을 반영하지 못하지 때문에 복합재의 총체적인 등가 물성치 예측에만 국한 되어왔다. 이러한 맥락에서 본 연구에서는 경사층을 미시역학적으로 이산화 모델링하고, 다양한 체적분율과 외부 하중조건에 대해 유한요소해석을 실시하여 이러한 균질화 기법들의 특성을 분석하였다.

기능 경사 복합재에서는 열적 탄성 거동이 성분의 구성분포에 의해 명백하게 구분되어지도록 두가지의 성분입자들을 특정한 체적분율 분포에 따라서 혼합한다. 따라서, 설계자는 주어진 제약조건에 대해 목적하는 성능에 적합한 기능 경사 복합재를 설계하기 위해서 최적의 체적분율 분포를 결정해야만 한다. 본 연구에서는 금속과 세라믹으로 구성된 내열 기능 경사 복합재의 2차원 체적분율을 최적화하기 위하여 내부벌칙함수법과 유한차분법을 사용한 수치 최적화기법을 제안하였다. 최적화 효율을 위해 단일 설계변수의 유한개의 균질 사각형 격자로 기능 경사 복합재의 영역을 나누었다. 그렇지만, 연속적인 체적분율을 구현하기 위하여 최적설계 후에 전체적으로 연속적인 이차원 선형함수로써 불연속적인 체적분율을 보간하였다.

본 논문은 구조물의 미시적 측면에서 유효평균탄성계수를 결정하기 위한 균질화기법인 점근적 방법을 적용하였고, 탄성값을 조사하기 위하여 유한요소법으로 정식화하였다. 수치 예로서 물성치가 각기 다른 등방성 재료를 적층한 부재의 임의 단면에서 단위요소를 해석영역으로 설정하고 산출된 탄성계수를 기존의 해석방법으로부터 산출된 값과 비교하였다. 균질화기법으로 산출된 탄성계수는 과소평가되어 나타나며, 이는 해석영역을 유한요소정식화하는 과정에서 수정항만큼 차이가 난다는 것을 증명하였다. 기존 해석방법으로는 복합재료의 탄성계수가 단순히 재료의 산술적 평균값으로 계산되는 것과는 달리, 미시적으로 복합재 단위요소의 반복성을 고려함으로써 제안된 해석방법이 보다 유용하다는 것을 보여 주었다.

다공평판에서의 응력해석에 균질화기법이 사용되었다. 표준적인 유한요소법에 미소좌표계확장을 도입한 균질화 기법은 다공평판을 microscale 모델과 macroscale 모델로 나누어 해석한다. 같은 패턴이 반복되는 최소의 기하학적단위를 microscale에서의 단위구조로 취하여 등가물성치를 산출한다. Macroscale 모델에서는 다공평판을 구멍이 없는 일반평판으로 가정하여 앞에서 산출한 등가물성치와 주어진 경계조건을 이용하여 변위를 산출하고, microscale 모델에서 다공평판의 응력을 계산한다. 균질화기법은 다공평판외에도 기본단위의 반복도가 심한 복합구조의 응력해석에서 유용한 전처리 및 후처리 개념을 제공하며, 계산에 필요한 자유도를 현저히 줄이면서 적절한 등가물성치와 응력분포의 계산을 가능케 하여준다.

본 연구는 산업 폐기물인 비지를 활용하여 부가 가치가 높은 가공식품을 개발하기 위한 일환으로 수행되었다. 즉 대두 가공 부산물인 비지를 활용하여 죽류, 음료류 및 유동 식 등의 제품으로 개발하기 위해, 초고압균질 가공 기술을 활용하여 초미세 비지 현탁액을 제조하고 추출수율, 영양 성분 및 항산화성을 확인하였다. 비지 분산액을 homogenizer 를 이용하여 1,0000 rpm에서 5분 분쇄한 후 1,000bar, 1,500bar 및 2,000bar의 압력을 가해 고압균질 가공 처리 하였다. 고압균질 가공처리한 모든 실험구가 대조군에 비 하여 추출수율이 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 초고압 균질 처리 후 총당, 환원당 및 가용성 식이섬유의 함량은 유의적으로 증가하였으며, 불용성 식이섬유는 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 단백질 함량과 유리아미노산 함량은 대조군보다 높은 경향을 나타내었다. 총 폴리페놀 함량은 처리 압력이 높아질수록 유의적으로 증가하였으며, ABTS 라디칼 소거능도 유의적으로 증대되었다(p<0.05). 초고압 균질 가공 기술은 비지의 영양성분과 항산화성을 증가시키 는 매우 효과적인 가공방법이며, 비지의 영양성분을 효율적 으로 활용하여 가공식품을 제조할 수 있음을 확인하였다.