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수록정보
수록범위 : 1권1호(1990)~30권3호(2019) |수록논문 수 : 3,634
공업화학
30권3호(2019년 06월) 수록논문
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KCI등재 SCOPUS

1Titanium Dioxide Nanomaterials and its Derivatives in the Remediation of Water: Past, Present and Future

저자 : Alka Tiwari , Alok Shukla , Diwakar Tiwari , Suk Soon Choi , Hyun-gon Shin , Seung-mok Lee

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 261-279 (19 pages)

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The aim of this review article is to summarize the role of titanium oxide (TiO2) nanomaterials in the remediation of the aquatic environment contaminated with various emerging pollutants. The advanced oxidation process led by the semiconductor TiO2 is an impetus in the remediation technology. Therefore, a vast number of literature works are available in this area. Further, the role of modified TiO2 or thin film materials were discussed in the review. Also, the Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) effect of using noble metaldoped TiO2 played an interesting role in the remediation process.

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2바이오매스 유래 플랫폼 케미컬들에 대한 효과적인 합성 방법들

저자 : 이르샤드모비나 ( Mobina Irshad ) , 이성우 ( Seongwoo Lee ) , 최은주 ( Eunju Choi ) , 김정원 ( Jung Won Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 280-289 (10 pages)

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5-Hydroxymethylfurfural (HMF) 및 그 유도체들인 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA)와 2,5-diformylfuran (DFF)는 넓은 응용 범위와 중요한 화학 물질 생산을 위한 좋은 대체 자원으로 인해 “잠자는 거인”으로 인식되고 있다. 본 미니-리뷰 논문은 과거부터 최근까지 이러한 바이오매스 유래 케미컬 플랫폼들에 대한 합성, 전환과 적용에 관해 간략히 소개한다. 많은 과학적 노력들이 자연 환경과 새로운 미래 세대를 보호하기 위해서 재생 가능한 재료들의 최대한 활용을 위한 자연친화적-적용가능한 방법들을 찾기 위한 노력이 지속적으로 행해지고 있다. 최선의 해결책 중 하나는 자연 바이오매스로부터 플랫폼 케미컬을 개발하고 활용하는 것이다.


5-hydroxymethylfurfural (HMF) and its derivatives, 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) or 2,5-diformylfuran (DFF), are regarded as the “sleeping giants” owing to their wide range of applications and a good alternative source for the production of significant chemicals in almost all kind of industries. This mini-review briefly covers the aspects related to the syntheses, transformation, and applications for the biomass-derived platform chemicals from past to most recent. Many scientific efforts have continuously been made to find out the environmental benign applicable ways in order to achieve the full advantage of these renewable materials because of not only to protect the globe but also shield the future of new generations. One of the best solutions could be the development and utilization of platform chemicals from the natural biomass.

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3에너지저장장치용 폐리튬이온배터리 성능 진단 및 복원 기술동향

저자 : 이기영 ( Kiyoug Lee ) , 최진섭 ( Jinsub Choi ) , 이재영 ( Jaeyoung Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 290-296 (7 pages)

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리튬이온배터리는 여러 에너지저장시스템 중 가장 관심을 받고 있는 장치이다. 특히, 분산형 전력공급원으로서의 신재생에너지 수요의 증가, 안정적인 전력의 수급, 전기자동차의 보급의 확대에 따라 에너지저장장치의 사용은 증가하고 있다. 최근, 에너지저장장치로서 리튬이온배터리의 사용량의 증가에 따른 폐리튬이온배터리의 재활용, 복원 기술은 사회, 경제적으로 중요한 연구분야이다. 본 총설에서는 최근 폐리튬이온배터리 성능진단, 재활용 또는 복원 기술과 발전가능성에 대하여 기술하고자 한다.


Lithium-ion batteries are one of the most interesting devices in a number of energy storage systems. In particular, the usage of energy storage devices is increasing due to an increase in demand for renewable energy as a distributed power supply source, stable supply of electric power, and expansion of electric vehicles. Of late, the recycling and restoration technology of waste lithium ion batteries due to the increase in its usage amount as the energy storage system is a socially and economically important research field. In this review, we intend to describe the performance diagnosis, recycling or restoration technology of lithium ion battery and its potential development.

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4열처리 온도에 따른 열분해 연료유 내 휘발유분 및 잔류 중질유분의 구조 분석

저자 : 안동해 ( Donghae An ) , 김경훈 ( Kyung Hoon Kim ) , 김종구 ( Jong Gu Kim ) , 이영석 ( Young-seak Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 297-302 (6 pages)

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열분해 연료유(pyrolysis fuel oil)의 열처리 시 발생되는 구조변화를 파악하기 위하여 열처리 온도에 따라 발생되는 휘발유분(volatile matters) 및 중질유분을 분리하였다. 열처리 온도가 증가함에 따라 중질유분의 수율은 낮아지며, 탄화수율은 높아지는 것을 확인하였다. 휘발유분의 1H-NMR 구조분석 결과, 원료에 포함되어 있던 1~2환 방향족 성분들은 340 ℃ 이전의 온도에서 대부분 제거되었으며, 320 ℃부터는 크래킹 반응에 의하여 방향족 화합물로부터 지방족 탄화수소 곁사슬이 분해됨에 따라 새로운 휘발유분을 생성하는 것을 확인하였다. 한편 중질유분의 원소분석 및 1H-NMR 구조분석 결과로부터, 열처리 온도가 증가할수록 C/H 몰비 및 방향족화도 값이 증가함을 알 수 있었다. 이러한 구조분석 결과를 통하여 PFO의 280~360 ℃에서의 열처리에 따른 구조 변화는 비점 차이에 따른 휘발유분의 분리 및 크래킹반응에 의한 지방족 곁사슬의 분해가 가장 큰 영향을 미치며, 일부 화학종 간 중합반응 또한 발생된 것을 확인하였다.


In order to investigate structural changes of the pyrolysis fuel oil (PFO), the volatile matters and heavy oil fractions were separated from PFO by heat treatment temperature. As a result of 1H-NMR analysis of volatile matters, 1~2 ring aromatic compounds contained in the petroleum residue were mostly removed at a temperature before 340 ℃. Moreover, new peaks corresponding to aliphatic hydrocarbons were detected at the chemical shift of 2.0~2.4 ppm. It is attributed that the aliphatic hydrocarbon sidechain was cracked from the aromatic compound by the cracking reaction occurred at 320 ℃. The C/H mole ratio and aromaticity increased with increasing the heat treatment temperature. Therefore, from the structural analysis results of heavy oil fractions and volatile matters from PFO, the decomposition of the aliphatic sidechain by cracking reaction and the separation of volatile matters by boiling point of components were mostly affected structure changes of the PFO.

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5락톤형 소포로리피드의 물리화학적 특성 및 항균효과

저자 : 조수아 ( Soo A Cho ) , 엄경태 ( Gyeong Tae Eom ) , 진병석 ( Byung Suk Jin )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 303-307 (5 pages)

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소포로리피드(sophorolipid)는 Candida bombicola에 의해 생산되는 당지질 구조의 생물 계면활성제로, 일반적으로 산성형과 락톤형의 혼합으로 존재한다. 본 연구에서는 소포로리피드 생산균주의 유전자조절과 대사공학적 방법을 통해 락톤형이 96% 이상으로 존재하는 소포로리피드의 물리화학적 특성, 항균 특성, 세포독성 등을 살펴보았다. 락톤형 소포로리피드를 물에 1 wt%에서 0.001 wt% 농도로 희석시키면 pH가 3.2~4.6 범위의 약산성을 나타내었다. 산-염기 적정곡선으로부터 락톤형 소포로리피드의 pKa 값은 대략 4.3으로 측정되었다. 임계 마이셀 농도(CMC)는 10-2 wt%로, 이때 수용액의 표면장력은 36 mN/m까지 감소하였다. 락톤형 소포로리피드의 항균 활성을 살펴본 결과, Propionibacterium acnes에 대하여 1 × 10-3 g/mL, Corynebacterium xerosis에 대하여 5 × 10-3 g/mL의 최소저지농도(MIC) 값을 보였다. MTT assay 실험 결과로부터 락톤형 소포로리피드의 세포독성이 트리클로산보다 10배 더 낮은 것으로 나타났다.


Sophorolipid is a biological surfactant of the glycolipid structure produced by Candida bombicola, which generally exists as a mixture of acidic and lactonic forms. In this study, we investigated physico-chemical properties, antibacterial activities, and cytotoxicity of the sophorolipid containing more than 96% of the lactonic form, produced by the gene regulation of production strains and application of a metabolic engineering technique. The lactonic sophorolipid showed a weak acidity in the range of pH 3.2~4.6 when diluted in water at the concentrations from 1 to 0.001 wt%. The pKa value of the lactonic sophorolipid was estimated to be around 4.3 from the acid-base titration curve. The critical micelle concentration (CMC) of the lactonic sophorolipid was 10-2 wt%, at which the surface tension of aqueous solution was reduced to 36 mN/m. The lactonic sophorolipid showed the minimum inhibitory concentrations (MIC) of 1 × 10-3 and 5 × 10-3 g/mL against Propionibacterium acnes and Corynebacterium xerosis, respectively. The MTT (3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazolium Bromide] assay showed that cytotoxicity of the lactonic sophorolipid was ten times lower than that of triclosan.

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6양친매성 금입자 표면의 소수성/친수성 비율에 대한 온도 영향

저자 : 이화진 ( Hwa-jin Lee ) , 김현진 ( Hyun-jin Kim ) , 김민국 ( Min-guk Kim ) , 장지웅 ( Ji Woong Chang ) , 이희영 ( Hee-young Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 308-312 (5 pages)

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양친매성 금입자는 그 표면에 소수성 및 친수성 리간드를 결합시켜 합성된다. 이러한 양친매성 입자들은 바이오, 에너지, 광학, 전자 공학 분야 등에 다양하게 활용될 수 있다. 입자 표면의 소수성/친수성 비율은 양친매성 금입자의 물리화학적 특성과 밀접한 관계가 있어 양친매성 금입자를 활용하는데 있어서 상당히 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 양친매성 금입자 합성 과정(리간드 치환반응)에서 온도 변화에 대한 표면의 소수성과 친수성 리간드 비율의 영향을 알아보았다. 치환 반응의 온도가 증가함에 따라서 표면의 친수성 리간드의 비율이 증가하고, 또한 더 적은 친수성 리간드의 비율에서도 양친매성 금입자가 수용액상에 개별적으로 잘 분산되는 것을 확인하였다.


Amphiphilic gold nanoparticles were synthesized by the functionalization of gold nanoparticles with hydrophilic and hydrophobic ligands on their surfaces, which can be applied to many disciplines such as biology, photonics, electronics, and so on. The ratio of hydrophilic and hydrophobic ligands plays an important role in such applications since the ratio is closely related to physiochemical properties of the nanoparticles. In this paper, the effect of temperature during the ligand exchange reaction on the ratio of ligands on the gold nanoparticle surface was investigated. Hydrophilic ligands have higher affinity to the nanoparticle surface with an increase of the temperature. Furthermore, the amphiphilic nanoparticles at a higher temperature were more soluble in an aqueous solution even with a lower hydrophilicity of the nanoparticle surface.

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7Lewis Acid 촉매를 이용한 N-Hydroxysuccinimide의 실용적 합성법 연구

저자 : 김동년 ( Dong Nyeon Kim ) , 김석찬 ( Seok Chan Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 313-315 (3 pages)

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정밀화학 및 화장품 산업에서 널리 사용되는 N-hydroxysuccinimide (NHS)의 새로운 실용적 합성법을 개발하였다. 기존합성법은 무수 숙신산과 NH2OH 반응 후 강산을 촉매로 약 70%의 수율로 NHS를 얻는다. 이 방법은 무수 숙신산을 사용하여 비교적 쉽게 NHS를 얻을 수 있는 장점이 있으나 비싼 무수 숙신산을 사용하기 때문에 전혀 경제적이지 않다. 이런 단점을 극복하기 위해서 본 연구에서는 무수 숙신산 대신에 저렴한 숙신산과 Lewis 산인 Zinc acetate를 촉매로 사용하여 80%의 높은 수율로 NHS를 제조하는 새로운 경제적인 합성법을 개발하였으며 경제성 평가 결과 약 15%의 원가 절감 효과가 있음을 확인하였다.


A new synthetic method for N-hydroxysuccinimide (NHS), which is widely used in fine chemical and cosmetic industries, was developed. In a conventional synthesis, NHS is obtained by reacting NH2OH with succinic anhydride in a yield of about 70% using strong acid as a catalyst, which has an advantage of obtaining NHS relatively easily. However, it is expensive because of using a high cost succinic anhydride. In order to overcome this issue, we developed a new synthetic method for NHS with a moderate yield of 80% using a low cost succinic acid instead of succinic anhydride, alongside a stable Lewis acid catalyst, Zn acetate. As a result of the economic evaluation, it was confirmed that the cost reduction effect was about 15%.

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8Adsorption of Bisphenol A Using Dried Rice Husk: Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic Studies

저자 : Davoud Balarak , Ferdos Kord Mostafapour , Seung Mok Lee , Choong Jeon

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 316-323 (8 pages)

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The adsorption of bisphenol A from an aqueous solution onto dried rice husk was investigated. Batch adsorption experiments were performed as a function of the pH, contact time, bisphenol A concentration, adsorbent dose and temperature. The concentration of Bisphenol A was measured by HPLC. The results showed that bisphenol A removal was highest at a solution pH value of 3, adsorbent dose of 4 g/L, and contact time of 75 min. The bisphenol A removal percentage decreased from 99.1 to 66.7%, when the bisphenol A concentration increased from 10 to 200 mg/L. The Langmuir isotherm and pseudo-second order kinetics provided the best fit for the experimental data. Thermodynamic parameters such as △G0, △H0 and △S0 were also evaluated and it was found that the sorption process was feasible, spontaneous and exothermic in nature. Overall, the studied absorbent can be used as an effective and low cost material to treat the industrial wastewater and aqueous solution containing phenolic compounds.

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9Preparation and Electrochemical Behaviors of Petal-like Nickel Cobaltite/Reduced Graphene Oxide Composites for Supercapacitor Electrodes

저자 : Jeonghyun Kim , Soo-jin Park , Seok Kim

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 324-330 (7 pages)

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Petal-like nickel cobaltite (NiCo2O4)/reduced graphene oxide (rGO) composites with different rGO-to-NiCo2O4 weight ratios were synthesized using a simple hydrothermal method and subsequent thermal treatment. In the NiCo2O4/rGO composite, the NiCo2O4 3-dimensional nanomaterials contributed to the improvement of electrochemical properties of the final composite material by preventing the restacking of the rGO sheet and securing ion movement passages. The composite structure was examined by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), transmission electron microscopy (TEM), and Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy. The FE-SEM and TEM images showed that petal-like NiCo2O4 was supported on the rGO surface. Cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used for the electrochemical analysis of composites. Among the prepared composites, 0.075 g rGO/NiCo2O4 composite showed the highest specific capacitance of 1,755 Fg-1 at a current density of 2 Ag-1. The cycle performance and rate capability of the composite material were higher than those of using the single NiCo2O4 material. These nano-structured composites could be regarded as valuable electrode materials for supercapacitors that require superior performance.

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10피치계 소프트 카본 음극재 제조 시 피치의 연화점이 음극재 초기 효율 및 율속 특성에 미치는 영향

저자 : 김경수 ( Kyung Soo Kim ) , 임지선 ( Ji Sun Im ) , 이종대 ( Jong Dae Lee ) , 김지홍 ( Ji Hong Kim ) , 황진웅 ( Jin Ung Hwang )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 3호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 331-336 (6 pages)

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본 연구에서는 리튬이차전지의 초기 효율과 율속 특성의 향상을 위해 피치계 소프트 카본 음극재의 요구 물성 및 제조 공정변수에 대한 실험을 진행하였다. 피치는 석유계 잔사유를 사용하여 공정 온도를 변수로 합성하였다. 공정온도를 각각 360, 370, 410 ℃에서 3 h 진행하여, 86, 98, 152 ℃의 연화점을 갖는 피치를 제조하였다. 피치의 원소분석과 열적 특성을 EA 분석과 TGA 분석을 통해 고찰한 결과, 높은 연화점을 갖는 경우 낮은 H/C 및 발달된 열적안정성을 관찰할 수 있었다. 얻어진 피치를 1,200 ℃에서 1 h 동안 탄화 열처리 공정을 진행하여 소프트 카본계 음극재를 제조하였다. XRD 분석을 통해 결정 구조를 고찰한 결과, 연화점이 높은 피치에서 제조된 소프트 카본은 상대적으로 고비점의 성분들로 구성되어 탄화 열처리공정 시 증발 성분의 감소 및 고리화에 참여하는 성분들의 증가로 인하여 결정성이 증가하였음을 고찰할 수 있었다. 결정성이 향상된 소프트 카본계 음극재에서 향상된 초기 효율과 율속 특성의 결과를 얻을 수 있었다. 향상된 초기 효율 및 율속 특성은 소프트 카본계 음극재의 발달된 결정 구조에서 기인하는 메커니즘에 대하여 논의하였다.


In this study, required properties and optimized procedure conditions for the pitch based soft carbon anode of lithium ion battery was investigated for improving the initial efficiency and rate performance. Each petroleum residue was thermally treated at 360, 370, and 410 ℃ for 3 hours to synthesis a pitch and the corresponding pitch shows the softening point of 86, 98, and 152 ℃, respectively. The elemental analysis and thermal characteristics of the pitch were investigated by EA analysis and TGA. It was noted that the low H/C and improved thermal stability were obtained with the high softening point. The obtained pitch was carbonized at 1,200 ℃ for 1 hour to produce a soft carbon based anode. As a result of investigating the crystal structure by XRD analysis, it was found that the crystallinity of soft carbon increased with increasing the softening point. It was considered that relatively higher boiling components and decreases in the evaporation component resulted the components participation for cyclization during the heat treatment process. The soft carbon based anode with an improved crystallinity shows the enhanced initial efficiency and rate performance. The mechanism of both improvements was also discusssed based on the developed crystal structure of soft carbon based anode materials.

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