In laser powder bed fusion (L-PBF), a metal powder–based additive manufacturing process, pure titanium powders rely on expensive gas-atomized spherical powders, which poses a significant limitation of material cost. In contrast, non-spherical titanium powders are more cost-effective but their application in L-PBF is restricted their use due to poor flow property and high oxygen content. In this study, a powder mixing strategy with spherical titanium and hydrophobic SiO2 nanoparticle is proposed to improve the flowability and process stability of non-spherical Ti powders. After evaluating flow properties at various mixing ratios, a spherical-to-non-spherical Ti ratio of 4:6 was selected, with SiO2 nanoparticles added during mixing. The uniform distribution of oxide nanoparticles on the powder surfaces was confirmed by SEM and EDS. A maximum relative density of 99.7% was shown by specimens made with L-PBF under various processing parameters. The specimens obtained a tensile strength of 762.6 ± 3.8 MPa and an elongation of 22.1 ± 0.7% at a volumetric energy density of 71.4 J/mm³. This study demonstrates the application of low-cost non-spherical Ti powders in L-PBF is feasible and presents an effective way to simultaneously increase process stability and economic efficiency in titanium additive manufacturing.

영구자석 선형 전동기인 VCM(Voice coil motor)은 직접 구동 방식의 액츄에이터로 기어나 변속장치가 필요 없어 높은 정밀도 를 가지고 구조적인 특성상 기계적 마찰이 적어 소음이 발생하지 않는 장점을 가지고 있다. 아울러 회전운동을 직선 운동으로 변환하기 위한 별도의 장치가 필요하지 않고, 구동부가 가벼워 응답속도가 빠른 특징이 있다. 본 연구에서는 이러한 VCM을 다양한 산업 분야에 적용하기 위한 기초연구로 VCM의 속도제어를 위해 PSO(Pariticle swarm optimization) 기법을 적용하여 제어기의 유용성 평가를 위한 수 치 시뮬레이션을 수행하였다. 제어계는 전류와 속도 제어를 위한 이중 루프로 구성하였고, 각각의 제어 루프에는 PI 제어기를 적용하여 속도 목표치에 추종하는 출력값을 얻기 위한 제어기를 설계하였다. 제어기 파라미터 추정에는 PSO기법을 적용하였고, 제어기의 유용성 을 검증하기 위해 주파수 영역에서의 모델매칭기법을 적용한 제어 기법과의 제어 결과를 비교하였다. 두 가지 제어 기법은 MATLAB을 이용하여 수치 시뮬레이션을 수행했고, 제어 결과는 IAEU(Integral of absolute error units) 평가 지수를 이용하여 비교하였다. 수치 시뮬레 이션 결과 제안한 제어 기법의 유용성을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 고속선 선형설계의 효율성과 재현성을 향상시키기 위하여 선형 최적설계 자동화 기법을 제안하였다. 고속선에 서는 조파저항의 영향이 크고, 선형의 미세한 형상 변화가 저항 성능에 비선형적으로 작용해 경험 기반 설계에 한계가 있으므로, 이를 개 선하고자 다중단계 최적화와 ADAMS 알고리즘을 적용하여 복잡한 설계공간에서도 안정적인 탐색과 수렴성을 확보하고자 하였다. 선형 변경은 가우시안 구적법으로 국부 변형을 매끄럽게 제어하고자 하였으며, 목적함수인 조파저항을 구하기 위하여 포텐셜 기반 패널법을 적용하였다. 또한 민감도 분석을 통해 설계변수를 체계적으로 선정하고 변수 범위를 합리적으로 설정함으로써 비현실적 선형 생성과 최 적해 발산을 방지했다. R/V Athena 선형(Fn=0.45) 적용 결과, 배수량 변화는 거의 없으면서 조파저항은 유의미하게 감소했고, 최적화 전 과 정에서 선형의 기하학적 안정성도 확인되었다.

식품매개 감염은 여전히 세계 공중보건의 중대한 위협 이다. 특히 저산성 통조림 및 레토르트 제품에서 내열성 포자를 형성하는 Clostridium botulinum에 의해 부각되며, 해당 미생물의 생장·독소 생성 가능성을 확실히 차단하는 열처리 공정 설계가 필수적이다. 증기-공기혼합 레토르트 는 과압 상태에서 증기와 공기를 혼합하여 가열하는 방식 으로, 공기의 낮은 열전달계수로 인해 ‘콜드 스팟(cold spot)’이 형성될 위험이 있다. 따라서, 본 연구는 증기-공 기혼합(air-steam) 레토르트의 공정 최적화를 위해 95oC 및 121oC 조건에서 다지점(대차 상·중·하부 12지점/트레이별 5구간)으로 정량 평가하고, 적재밀도(12, 18, 28개), 스팀 공급량(100, 90, 80%), 가압(0.3-0.7 및 1.3-1.7 kgf/cm2)이 균일가열성과 살균값(F₀)에 미치는 영향을 분석하였다. 기 준 온도계 대비 최대 편차는 ΔT=1.1oC로 IFTPS 허용범위 이내였으나, 냉점(cold spot)은 일관되게 하부(D3_d)에서 확인되었고, 과적재(28개) 시 CUT 지연과 온도편차 확대 가 발생하였다. 스팀공급 저하(특히 80%)와 저가압(0.3 또 는 1.3 kgf/cm2)은 목표온도 미도달·분산 증가를 야기했으 며, 이는 냉점의 F₀ 유의 저하로 연결되었다(예: 121oC에 서 스팀 100% 대비 80% 조건의 D3_d F₀ 16.729.01). 반면, 충분한 스팀품질·환기(venting)와 적정 가압(1.5-1.7 kgf/cm²) 유지 시 공간적 균일성과 목표 F₀ 확보가 용이하였다. 결과적으로 레토르트 운전의 핵심 관리포인트는 적 정 적재·트레이 통기성 확보, 주증기 공급능력 및 노즐 스 케일 관리, 벤팅·순환 성능 검증, 공정단계별 정밀 압력제 어이며, HD에서 HP 순의 검증체계를 통해 냉점 기준으 로 과살균을 최소화하면서 규제수준의 상업적 멸균을 보 장할 수 있음을 제시한다. 본 연구는 산업현장에서 적용 가능한 운영 프로토콜을 제안함으로써 레토르트 열살균 공정의 품질·안전 관리에 실증적 근거를 제공한다.

The slow cathodic oxygen reduction rate (ORR) of microbial fuel cells (MFCs) is still one of the main bottlenecks in its industrialization. As an ORR catalyst, metal oxides are expected to significantly enhance ORR efficiency by providing active sites, regulating reaction pathways, and enhancing stability. In this paper, four bimetallic oxide catalysts, CuO/Co3O4, CuO/ MnO2, CuO/NiO, and CuO/Fe2O3, were synthesized by sol–gel method, and their structural characteristics were characterized. The results showed that CuO/Co3O4 exhibited the largest specific surface area and optimized pore structure, and the synergistic effect of Cu and Co significantly improved the electrochemical performance. As the cathode catalyst of MFCs, CuO/Co3O4 shows high ORR catalytic activity, low charge transfer resistance, and good stability. In MFCs application, CuO/ Co3O4 catalyst achieved the maximum power density of 227 mW m− 2. In the five-cycle test, the output voltage is stable at about 240 mV, and the COD removal rate reaches 91.9%, which shows great application potential in wastewater treatment.

The loss of soil available nutrients may affect soil quality and crop growth. Biochar can form a multi-level fixed network because of its rich pore structure and surface functional groups, which can effectively fix available nutrients in soil and maintain nutrient utilization rate. Because it is difficult to directly prepare biochar materials with good adsorption characteristics through experimental results. This study employed an XGBoost machine learning prediction model to determine the optimal nutrient-rich biochar preparation conditions. The R2 value ranged from 0.97 to 0.99. The results indicated that specific surface area was the primary factor influencing ammonium nitrogen adsorption, with a feature importance of 56.13%. Production conditions (hydrothermal temperature and time) significantly affected the adsorption of nitrate nitrogen and available phosphorus, with feature importances of 75.91% and 81.54%, respectively. Mean pore diameter was negatively correlated with potassium ion adsorption characteristics. Biochar prepared under hydrothermal conditions at 202.50–251.25 °C for 3 h exhibited favorable adsorption characteristics for multiple soil available nutrients. This study provides new insights into biochar’s application in the field of soil nutrient adsorption through data analysis. It is helpful to avoid the waste in the process of energy utilization from biomass to biochar.

The rapid expansion of the fast fashion industry has led to a dramatic increase in textile waste, posing significant environmental and systemic challenges. Although approximately 95% of discarded clothing is technically recyclable, current recycling system remains inefficient due to fragmented collection, manual sorting, limited recycling capabilities, and a lack of integrated data management. This study investigates the structural limitations of Korea’s waste clothing recycling system and proposes optimization strategies grounded in circular economy principles. These strategies, if implemented, have the potential to significantly improve the efficiency and effectiveness of Korea’s textile waste recycling system. Through a comparative analysis of international models― including government-led Extended Producer Responsibility (EPR) systems, digital platform-based collection services, and brand-driven recycling initiatives―the study identifies key bottlenecks in Korea’s current system. The findings highlight the need for a unified and monitored collection infrastructure, the deployment of AI-based automated sorting technologies, and the development of fiber-to-fiber (F2F) recycling processes supported by standardized classification codes and centralized databases. Furthermore, the study emphasizes the importance of real-time data integration across all stages of the recycling chain to enable transparent tracking and performance evaluation. Drawing on successful PET bottle recycling cases, the research outlines a roadmap for transitioning Korea’s textile waste management to a scalable, sustainable circular economy. The study concludes by calling for robust institutional support, legal clarity, and most importantly, cross-sector collaboration. This collaboration is crucial to ensure effective implementation of EPR and long-term resource circulation, and it will require the collective efforts of environmental policymakers, waste management professionals, industry stakeholders, and researchers.

Camellia japonica L. is highly valued for its ornamental and industrial applications. However, existing limitations in conventional seed and cutting propagation necessitate the development of a stable and efficient mass propagation system. This study systemically optimized each critical stage of in vitro culture—including shoot and root development, multiple shoot induction, rooting, and acclimatization —and quantitatively assessed the overall efficiency using integrated indices. Shoot growth was most vigorous on Woody Plant Medium (WPM) without the addition of indole-3-butyric acid (IBA), while root development was notably promoted by Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with IBA. The highest number of multiple shoots was produced using basal explants cultured on MS medium containing 0.5 mg/L thidiazuron (TDZ), yielding an average of 2.67 shoots per explant. Optimal root induction was observed following a 15-min pulse treatment with 500 mg/L IBA (producing 24,33 roots), whereas the root elongation was maximized by a 5-min treatment with 1000 mg/L IBA (2.10 cm). Acclimatization successfully resulted in 100% survival in both tested substrates (A: peat moss, perlite, and cocopeat mixed in a 3:1:1 ratio; B: peat moss, perlite, and vermiculite mixed in a 1:1:1 ratio), with substrate B promoting a greater increase in plant height. Normalized growth parameters were averaged to calculate the Camellia Micropropagation Index (CMI). Integrated analysis identified the most efficient treatments as: WPM without IBA (shoot growth), MS with IBA (root growth), MS + 0.5 mg/L TDZ with basal explants (multiple shoots), 1000 mg/L IBA for 5 min (rooting), and substrate B (acclimatization). Despite these optimal conditions, considerable variation within treatments suggests that further fine-tuning or long-term evaluation is necessary to improve reliability. These findings provide a robust guideline for establishing a successful in vitro mass micropropagation system for C. japonica.

본 논문에서는 기어 소음 및 진동 저감을 위해 베이지안 최적화 기법을 이용하여 기어 전달오차를 최소화하는 최적설계 기법을 제 안하였다. 이는 기어의 형상에 큰 영향을 받는다. 기존의 ISO 6336과 AGMA 2101 기반의 전달오차 해석은 기어 형상과 물림률을 충 분히 반영하지 못하며, 유한요소해석은 정확도가 높으나 세밀한 요소망과 접촉 비선형 해석으로 인해 계산 비용이 매우 크다는 한계 가 있다. 본 연구에서는 물림률을 고려한 유한요소 간소화모델을 구성하여 비교적 적은 샘플로 정확한 확률 모델을 만들 수 있는 가우 시안 프로세스 기반 대리모델과, 여기서 얻어진 기대치 개선값을 바탕으로 새로운 최적점을 탐색하였다. 제안된 기법의 결과를 유전 자 알고리즘 기법과 비교하여 유효성을 검증하였다.

본 논문은 에지 기반 평활화 유한요소법(Edge-based smoothed finite element method, ES-FEM)을 도입한 위상 최적화를 간결하고 효 율적인 MATLAB 코드로 구현하였다. 제안한 MATLAB 코드는 교육적 목적을 위해 내부 및 경계 에지를 중심으로 평활화 영역을 체 계적으로 생성하고, 해당 영역에 대한 평활화 강성 행렬을 계산함으로써 ES-FEM을 효과적으로 벡터화하는 방법을 보여준다. 특히 배열 사전 할당을 통해 계산 효율성을 한층 향상시켰다. 아울러, 개선된 밀도 필터를 도입하여 기존 ES-FEM 기반 위상 최적화 기법 보다 수식을 단순화하면서도 계산 성능을 크게 향상시켰다. 이러한 개선으로 전체 MATLAB 코드는 175줄로 구현되어 높은 가독성 과 사용 편의성을 갖춘다. 또한 경계 조건과 하중의 적용은 몇 줄만 수정하면 되어, 연구자가 손쉽게 코드를 유연하게 확장할 수 있 다. MATLAB 코드는 부록에 수록되어 있으며, 이를 통해 위상 최적화와 ES-FEM에 입문하는 연구자들이 보다 쉽게 학습할 수 있도 록 명확하고 직관적인 교육적 자료를 제공하고자 한다.

This study optimized the extraction of β-carotene and antioxidant compounds from orange-fleshed sweet potato (Ipomoea batatas L.) using response surface methodology (RSM) with ethyl lactate as a green solvent. A central composite design (CCD) was utilized to evaluate how the solvent-to-sample ratio, temperature, and extraction time affected efficiency. The regression model was statistically significant (Adj. R2=0.67), revealing that the solvent-to-sample ratio was the most influential factor, while temperature and time had relatively minor effects. The optimal conditions identified were a ratio of 12 mL/g, a temperature of 35°C, and an extraction time of 30 minutes, which resulted in a yield of 27 mg/100g of β-carotene, along with high levels of polyphenols, flavonoids, and strong antioxidant activities as measured by DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) and ABTS (2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline- 6-sulfonic acid)) assays. Validation experiments demonstrated a close alignment between predicted and experimental values, confirming the model's robustness. These findings indicate that ethyl lactate effectively extracts not only carotenoids but also a wide range of antioxidants, underscoring its potential as a sustainable solvent for developing functional food ingredients.

본 연구는 도시공원녹지의 공간적 형평성과 서비스 균형성을 평가하기 위한 지표를 탐색하고 공원 조성의 효과를 객관적으로 평가함으로써 도시 녹지 계획에 이론적 근거를 제공할 수 있는 자료 획 득을 목적으로 시도되었다. 이를 위해 네트워크분석법과 공간구문론을 기반으로 중국 산둥성 옌타 이시 중심 지역의 공원을 대상으로 다양한 교통수단 하에서의 접근성과 사용자 관점에서의 전역 및 국지 접근성을 분석하였다. 분석 결과, 푸산구는 전체적인 도로망이 더 통합적이고 연결성이 높아 전역 접근성이 가장 높은 것으로 나타났다. 또한, 즈푸구와 푸산구의 국지 접근성은 1.6km 서비스 반경 내에서 가장 높게 나타났으며 이들 지역의 국지적 도로망은 중심성과 통합성이 높은 구조를 보였다. 접근성의 불균형은 주로 공원의 수와 위치의 공간적 분포가 불균형하고 인구 밀도 와의 적합성이 낮으며 일부 공원의 접근성 수준이 공원 유형과 일치하지 않는 데에 기인한다. 본 연구를 통해 공원의 종합적 접근성을 향상시키고 녹지 공간 배치를 최적화하기 위한 방안으로는 중소형 공원의 추가 조성과 주거 지역을 주요 수요지로 고려하며 지선 구조와 대중교통 체계를 개 선하는 등의 전략을 제안하고자 한다.

리튬 이온 배터리의 안전성과 지속가능성에 대한 수요 증가는 기존의 폴리올레핀 분리막을 대체할 수 있는 셀룰 로오스 기반 분리막 개발을 촉진하고 있다. 본 총설은 수압 공정을 통해 제조된 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate, CA) 분리막의 최적화 전략을 종합적으로 분석하였다. 특히, 기공 구조, 열적 안정성, 기계적 강도를 조절하는 데 있어 유기 및 무 기 첨가제의 역할을 중점적으로 고찰하였다. 유기산은 고분자 사슬의 가소화를 통해 나노기공 형성을 유도하여 높은 기공률 과 조절 가능한 기공 크기를 제공하지만, 열적 안정성이 다소 저하되는 한계가 있다. 반면, 무기 염과 산화물, 특히 칼슘계 화 합물은 이온 상호작용과 가교결합을 통해 열적 안정성을 크게 향상시키는 것으로 나타났다.

In this study, the aim was to establish a pre-treatment process to utilize citrus pomace (CP) as a high-value-added material. Frozen CP was thawed under various conditions, including at room temperature, using ultrasound, and immersion at 25℃ and 70℃, and samples from each thawing group were assigned to a non-washed (NW) or a washed (W) group. The samples in the W-CP groups were drained, and all samples were powdered after hot air drying. The samples in the NW-CP groups had a two-fold higher drying yield of CP powder, a significantly lower pH (4.20–4.26), and a higher soluble solids content (1.1–1.3°Brix) than the samples in the W-CP groups. Interestingly, the samples in the W-CP groups had significantly higher swelling capacity (8.18–8.53 mL/g), water absorption index (7.61–7.85 g/g), water holding capacity (8.92–10.30 g/g), and oil holding capacity (2.09–2.30 g/g) than samples in the NW-CP groups (p<0.05). Conversely, the thawing method only significantly affected the thawing rate of the CP, but it did not significantly affect the properties of the CP powder. The results of this study provide basic data for the industrialization and resource utilization of CP, and they suggest that various pre-treatment processes can influence CP standardization.

Protein is an essential nutrient for sustaining human life; however, securing sufficient protein through the traditional livestock industry is predicted to become difficult in the future. Microalgae have high potential as alternative protein sources owing to their efficiency in resource utilization and sustainability. The major challenge in the high value-added use of microalgae is the effective recovery of their small cells. Electro-coagulation technology is a harvesting method that has little direct or indirect effect on microalgae and causes no environmental pollution. To optimize the harvest yield of Scenedesmus obliquus, this study examined how stirring, stirring speed, initial pH, electrode material, current density, current intensity, electrode spacing, and electrode placement affected microalgae recovery and determined optimal harvest conditions. The optimal culture conditions were a stirring speed of 100 rpm, initial pH of 5.0, using aluminum electrodes, current density of 20 A/m2, current intensity of 0.3 A, electrode spacing of 1 cm, and electrode placement of (–) electrode, (+) electrode, (–) electrode. These findings can be used to increase the harvest yield of microalgae as an alternative protein resource.