마이크로웨이브 로스팅 방식이 로부스타 커피의 품질 특성에 미치는 영향

표민관 충북대학교 2022 국내석사

본 연구에서는 로부스타 커피 원두의 로스팅 방법에 따른 원두와 커피의 품질 특성에 미치는 영향에 대하여 조사하고자 하였다. 대류식(convective) 로스팅, 마이크로웨이브(microwave) 로스팅, 마이크로웨이브와 대류식을 혼합한(microwave-convective) 로스팅으로 커피원두를 배전하였고, 배전 정도는 약배전(light roasting), 중배전(medium roasting), 강배전(dark roasting)으로 하였다. 항산화력 측정 결과, 총 폴리페놀과 총 플라보노이드는 모두 배전되지 않은 생두에서 각각 70.43±0.46 mg GAE/g sample과 48.08±0.25 mg CE/g sample로 가장 높은 양을 함유하며 배전이 진행되면서 감소하였다. 마이크로웨이브로 배전한 원두에서 폴리페놀 54.06±0.25 mg GAE/g sample과 플라보노이드 34.18±3.31 mg CE/g sample, 커피에서 폴리페놀 32.13±0.13 mg GAE/g sample과 플라보노이드 15.02±0.13 mg CE/g sample 등으로 함량이 가장 많았다. ABTS와 DPPH 라디칼 소거능은 생두에서 34.58±0.02 mg AAE/g sample과 136.57±3.09 mg AAE/g sample로 가장 높은 활성을 보였으며, 로스팅 초기에는 ABTS 27.70±0.04 mg AAE/g sample, DPPH 99.98±3.36 mg AAE/g sample로 낮아졌지만 중배전시 ABTS 28.28±0.03 mg AAE/g sample, DPPH 103.53±1.00 mg AAE/g sample로 증가한 다음 강배전에서 다시 ABTS 27.62±0.08 mg AAE/g sample, DPPH 87.82±6.46 mg/AAE sample로 감소하였다. 마이크로웨이브 방식으로 배전한 시료에서 ABTS는 29.58±0.04 mg AAE/g sample, DPPH는 114.89±2.68 mg AAE/g sample 등으로 가장 높았다. 카페인 함량은 로스팅 정도와 방법에 따라 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 클로로겐산 함량은 배전이 진행됨에 따라 감소하였다. 생두에서 43.99±0.41 mg/g sample 함유하였는데, 대류 방식 배전 원두에서 10.08±0.15 mg/g sample까지 가장 큰 폭으로 감소하였고, 마이크로웨이브 배전한 원두에서 16.34±0.21 mg/g sample로 가장 높은 함량을 보였다. 관능평가 결과 마이크로웨이브 배전 시료의 선호도가 4.90±1.20으로 가장 높았고, 마이크로웨이브와 대류방식을 혼합한 배전 시료의 선호도가 3.60±1.07로 가장 낮았다. 이상의 결과로부터 로부스타 원두를 마이크로웨이브 방식으로 로스팅하면 폴리페놀과 플라보노이드의 함량이 높아지고 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거능도 높아짐을 확인하였으며, 마이크로웨이브 방식이 다른 방식의 배전보다 선호도가 더 높은 커피를 제조할 수 있었다. 따라서 마이크로웨이브 로스팅 기술은 로부스타 커피 원두의 부가가치를 향상시키는 데에 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다. The purpose of this study was to investigate the effect of microwave roasting on quality characteristics of Robusta coffee. The Robusta coffee bean used on the study was harvested in 2021 at Vietnam. The bean has roasted in three method; convective roasting, microwave roasting, microwave-convective roasting. And roasting degree has set similarly on each method as light, medium and dark roasting. Extraction of roasted bean has implemented 3 times for 1 hour each in ultrasonication(20℃) with 80% methanol for analysis of antioxidant activity and with water for sugar, acid and caffeine contents. Extraction of coffee extracts has done 30 minutes, 1 time with 90℃ water. Total polyphenol contents of green bean was 70.43±0.46 mg GAE/g sample. After roasting, it shows decreasing dramatically to 48.00±0.25 mg GAE/g sample in convective roasting, 54.06±0.25 mg GAE/g sample in microwave roasting and 49.02±0.17 mg GAE/g sample in microwave-convective roasting respectively at degree of light roasting. This trend was also found in the results of total flavonoid. More than 40% of flavonoid contents has decreased from green bean(48.08±0.25 mg CE/g sample). On every roasting degree, microwave roasting method shows the highest contents of total polyphenol and flavonoid. ABTS and DPPH radical scavenging activity was also shown the highest activity on green bean, and rapid decrease at light roasting. However, the activity shows increasing at medium roasting and decreased again at dark roasting. ABTS radical scavenging activity of green coffee extracts was 11.84±0.04 mg AAE/g sample. In convective roasting, it has increased to 14.10±0.01 mg AAE/g sample at medium roasting and decreased to 13.89±0.02 mg AAE/g sample at dark roasting. It means many of antioxidants browning agents has form during roasting and extracted easily to the coffee. But they are also damaged by heat treatment as roasting degree getting stronger. Among roasting method, microwave roasted sample has shown the highest radical scavenging activity. Caffeine contents does not show significant difference by roasting degree and method. On the contrary, chlorogenic acid contents show dramatic decreasing by heat treatment. The biggest drop of contents has shown on convective roasting and the smallest gap has appeared on microwave roasting. The sensory evaluation for sample preference has implemented with 10 panels. The highest score was the coffee from microwave roasting and the microwave-convective combined roasted coffee got the lowest score. Consequently, this study shows that the microwave roasting method on Robusta coffee bean is increasing the antioxidant activity and quality characteristics with improving consumer preference.

마이크로웨이브 및 초고온발열촉매를 이용한 토양정화기법의 최적화

손승균 건국대학교 대학원 2014 국내석사

In this study, microwave (MW) irradiation and hyperthermal catalysts were employed to develop an effective thermal remediation of soils contaminated with hazardous organic compounds. Phenanthrene and 4-chlorophenol were selected as toxic and resistant target organic contaminants, which are commonly found in contaminated sediments. In addition, powdered and granular activated carbon (PAC and GAC), graphite, charcoal, carbon nanotube (CNT), silicon carbide, and expanded graphite were screened as hyperthermal catalysts. MW was irradiated to these hyperthermal catalysts along with contaminated soils and the heating effect and contaminant removal from the soils were examined. As input power and irradiation time increased to 600 W and 10 min, respectively, the temperature of the mixture of hyperthermal catalysts and soils sharply increased. Then the heating effect did not increase markedly. Thus, 600 W and 10 min were determined as an optimized MW irradiation intensity associated with input power and irradiation time. In response to MW irradiation, PAC was found to be far more effective than other hyperthermal catalysts for heat-generation. Each of the hyperthermal catalysts was mixed with contaminated soils (1:9, 2:8 w/w), and then the mixture was irradiated by MW. It was found that GAC and PAC removed the contaminants mainly by adsorption, whereas graphite, charcoal, and CNT decomposed them by thermal reaction given by MW irradiation aided by hyperthermal catalysts. This was confirmed by adsorption capacity of hyperthermal catalysts for the contaminants, which showed that the contaminants strongly and effectively bound to GAC and PAC, but not to graphite, charcoal, or CNT. The specific surface areas of GAC (1152.23 m2/g) and PAC (818.55 m2/g) were much greater than those of graphite (10.53 m2/g), charcoal (71.04 m2/g), and CNT (220.19 m2/g), which resulted in remarkable adsorption capacity differences among the hyperthermal catalysts tested. On the other hand, graphite exhibited contaminant removal rates that was higher than 50%. This was attributed to more effective heating capacity of graphite than other hyperthermal catalysts in response to MW irradiation. The results of this study are expected to provide the basis for development of a thermal soil remediation technique using MW irradiation along with hyperthermal catalysts for the removal of resistant or relatively hazardous organic contaminants. 본 연구에서는 마이크로웨이브 및 초고온발열촉매를 이용하여 난분해성 오염물질로 오염된 토양의 효과적인 정화기술 개발을 목표로 하였다. 오염된 퇴적층에서 주로 검출되어 난분해성 및 독성 유기화합물로 널리 알려진 phenanthrene과 4-chlorophenol을 연구대상 오염물질로 선정하였다. 이들 물질을 토양에 인공적으로 오염시켜서 마이크로웨이브 및 초고온발열촉매인 분말활성탄(powder activated carbon, PAC), 입상활성탄(granular activated carbon, GAC), 흑연(graphite), 숯(charcoal), 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), silicon carbide (SIC), 팽창흑연(expanded graphite)를 이용한 오염물질 분해능을 고찰하였다. 마이크로웨이브 최적의 조사강도는 출력량(W)이 높을수록 온도변화가 크지만, 에너지 효율 측면에서는 600 W가 우수하여 600 W로 선정하여 조사하였다. 초고온발열촉매 중에서 가열효과가 300℃ 정도로 유지된 silicon carbide와 expanded graphite에 비해 800℃ 이상의 가열효과를 나타낸 PAC, GAC, graphite, charcoal, CNT가 가열특성이 우수한 것으로 나타났다. 각각 4-chlorophenol과 phenanthrene으로 오염된 토양에 초고온발열촉매를 섞어서 마이크로웨이브로 조사한 결과, GAC와 PAC는 오염물질의 흡착에 의해 고정화/안정화 기작으로 제거됨에 반해 graphite, charcoal, CNT의 경우는 흡착보다는 마이크로웨이브에 의해 주로 제거되는 것으로 확인되었다. 또한, 초고온발열촉매에 대한 오염물질의 흡/탈착을 분석한 바 GAC와 PAC의 경우 강한 흡착 때문에 대상오염물질이 검출되지 않았으며 graphite, charcoal, CNT에는 대부분 흡착되지 않는 것을 알 수 있었다. 그 결과, graphite, charcoal, CNT는 마이크로웨이브에 의해 오염물질인 4-chlorophenol과 phenanthrene이 50%이상 제거되는 것으로 확인되었다. 이는 Brunauer Emmett Teller (BET)분석을 통해 알아본 결과, GAC와 PAC는 입자크기가 작고 미세한 공극이 많으며 표면적이 크기 때문에 한번 흡착되면 추출되지 않으나 graphite, charcoal, CNT는 GAC와 PAC에 비해 입자크기가 크고 표면적이 작기 때문에 흡착능은 떨어져도 오염물질의 분해율을 극대화시키는 역할을 하는 것으로 사료된다. 이와 같은 결과는 마이크로웨이브 및 초고온발열촉매를 활용하여 난분해성 오염물질을 보다 경제적이고 최단시간에 제거할 수 있는 기법 개발의 기초 연구로 사용될 수 있을 것이라 판단된다.

마이크로웨이브와 알칼리 병합전처리를 이용한 폐활성슬러지 혐기소화

장주현 강원대학교 대학원 2012 국내석사

마이크로웨이브 추출공정과 초임계 유체추출공정을 이용한 아가리쿠스 버섯내의 생리활성물질 추출

류동열 서강대학교 대학원 2000 국내석사

버섯에서 추출되는 생리활성물질인 β-glucan은 탁월한 항암효과를 갖는 물질이다. 특히 Agaricur blazei에 β-glucan이 많이 포함되어 있다는 것이 보고되어 있다. 본 연구의 목적은 마이크로웨이브를 사용하여 아가리쿠스버섯으로부터 β-glucan을 추출하는 공정의 추출효율을 극대화하는 것으로, 다양한 추출시간과 마이크로웨이브 출력을 이용하여 최적 운전조건을 결정하였다. 최적 마이크로웨이브의 최적 출력은 200, 500, 650watt의 경우에서 실험하여 결정하였다. 추출물질의 구조와 농도 분석은 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy(NMR)와 Infrared Spectroscopy(IR)를 이용하여 수행하였다. 본 실험 결과로 마이크로웨이브를 이용한 추출의 다당류 수율이 전통적인 열수 추출방법보다 향상됨을 확인하였고, 소량의 용매와 짧은 추출 시간으로 향상된 수율을 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 그리고 초임계 유체 추출공정 및 정제 기술을 기초로하여 약리 작용이 우수한 버섯으로부터 의약후보물질을 탐색, 추출 및 생리활성을 검색하는 새로운 체계적 연구 방안을 제시하였다. 또한, 초임계 유체법을 이용하여 버섯속의 비극성물질을 찾아보기로 하였다. 초임계 유채의 온도와 압력에 따른 분석은 Gas Chromatography-Mass Spectroscopy (GC-MS)를 이용하여 물질을 분석하였다. 초임계 유체 추출공정과 생리활성검색법의 결합된 연구는 미래 제약산업에 본 기술의 응용 영역을 확장 가능하게 하였다. 천연생리활성물질의 초임계 유체 추출공정 특성을 평가하기 위해 Linoleic acid성분을 선정하여 초임계 이산화탄소 용해도 실험을 온도, 압력의 변화에 대해 정량적으로 실험을 수행하였다. 최적의 조건에서 두 가지 방법의 수율, 시간 및 경제성 등등을 비교하였다. 각 생성물의 분석은 GC-MS를 사용하여 정성/정량분석을 하였다. Physiologically active material, β-glucan, extracted from mushroom has an antitumor effect. Agaricus blazei murill (A. blazei) fruiting bodies were reported to contain large amounts of β-glucan. The purpose of this study was to maximize β-glucan extraction from A. blazei by microwave assisted extraction(MAE) method. Optimal extraction conditions were obtained for various extraction time and applied power, which was examined as 200, 500 and 650 watt. The structure and concentrations of the raffinates were analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and infrared spectroscopy (IR). It was proved that the extraction yield of microwave assisted extraction method was higher than that of conventional solvent extraction method. It was also observed that microwave assisted extraction method requires less amounts of solvents and extraction time compared to the conventional solvent extraction method. And based on the Supercritical fluid Extraction(SFE) and purification technique, a systematic method was established for searching, extracting and testing bioactivities of target prodrug substances from mushroom products. Also, Non-Polar material in mushroom was fined using SFE. It was analysed using Gas Chromatography-Mass Spectroscopy(GC-MS) that SFE was extracted Temperatures and Pressure. The combined study of the SFE technology with the bioassay tests could make it possible to extend the technology more viable in future application in pharmaceutical industry. to evaluate the SFE characteristics of Physiologically active material from natural products with the variation of experimental Temperatures and Pressure, Illustratively the reagent grade of Linoleic acid and its material were chosen and accordingly the SFE with carbon dioxide. Optimal condition of process was fined by SFE. and Quantitative analysis and Qualitative analysis of each components were performed with GC-MS.

마이크로웨이브를 이용한 [1,4]-oxazinone 화합물의 합성

권희진 창원대학교 교육대학원 2007 국내석사

The [1,4]-oxazinone moiety has the possibility of medical supplies and biological active compound. Although this importance, synthetic method of [1,4]-oxazinone is not much known. Effective method is that compose using 2-chlorophenol by starting material, uses Smiles rearrangement. Microwave is strong source of energy that repeatability that can apply to a lot of application field is good. This microwave can reduce reaction time, and reaction process is simple, and have other various kinds advantages as is definite with existent general heating method that can control creation of outgrowth. Because of these advantages, studies that apply microwave in the latest organic reaction are achieved much. In this study, composed using general heating method and microwave heating method composing benzo-[1,4]-oxazinone to use Smiles rearrangement, and compared this. 마이크로웨이브는 재현성이 좋은 강력한 에너지원으로써 많은 유기반응에 도입되고 있다. 이러한 마이크로웨이브를 이용한 실험에서는, 일반적인 가열방법과는 달리 반응시간 단축과 수득률 향상, 간단하고 편리한 조작과 반응 후의 간편한 처리과정 등의 여러 가지 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 마이크로웨이브 반응 장치를 이용하여 Smiles 자리옮김 반응에 의해 benzo[1,4]-oxazinone을 합성하는 실험을 수행하였다. 아세토니트릴 용매 속에서 치환된 2,3-dichlorophenol과 N-benzyl-2-chloroacetamide를 반응시켰으며, 이때 염기는 K₂CO₃를 사용하였다. 그리고 얻어진 치환된 N-benzyl-2-(2,3-dichlorophenoxy) acetamide를 Cs₂CO₃ 존재 하에서 고리화시켜서 좋은 수율로 치환된 4-benzyl-2H-benzo[b][1,4]oxazin-3(4H)-one을 합성하였다. 반응 결과를 비교하기위해 첫번째로 일반적인 가열 방법에 의해 benzo[1,4]-oxazinone을 합성하였으며, 두번째로는 첫번째 실험 방법과 동일한 조건에서 반응시켰으며, 일반적인 가열 방법 대신에 마이크로웨이브 가열 방법으로 수행하였다. 그리고 세번째로는 마이크로웨이브 가열 방법을 이용하여 2 단계로 진행하는 합성 방법을 1 단계로 합성하였다. 일반적인 가열 방법에서 얻어진 결과와 동일한 결과를 마이크로웨이브 가열 방법을 이용하여 얻었으며, 또한 마이크로웨이브를 이용한 1 단계 반응에서, 2 단계 반응으로 반응시킨 결과와 동일한 결과를 얻었다.

Microwave Heating of Solid Carbons

김태원 포항공과대학교 일반대학원 2016 국내박사

마이크로웨이브는 물질에 에너지를 직접 전달하는 방식으로, 기존 가열 방식들에 비해 시간적으로, 에너지적으로 효율적인 공정을 개발하는데 사용될 수 있다. 일반적으로 액상 유기 반응 관련 연구가 주를 이루어 왔지만, 최근 그래핀이나 탄소 나노튜브와 같은 나노 탄소 물질에 대한 관심과 함께 고체 탄소에 대한 마이크로웨이브 가열 연구 역시 다시 주목 받고 있다. 하지만, 아직까지 많은 연구들이 기존 가열 방식 대신 마이크로웨이브 가열을 시도해본 결과를 보고하는데 그치고 있고, 마이크로웨이브 가열의 한계나 가열 메커니즘에 대한 분석이 부족하다. 본 연구에서는, 고체 탄소 공정 중 가장 극한의 조건을 요구하는 흑연화를 마이크로웨이브 가열로 대체하는 방법과 마이크로웨이브-탄소 가열 메커니즘에 대한 분석 연구를 진행하였다. 첫 번째로 마이크로웨이브를 이용하여 비정질의 탄소 파우더를 흑연화시키는 공정을 개발하였다. 활성 탄소 파우더에 촉매 전구체를 도입한 뒤, 마이크로웨이브 처리를 통하여 비정질 탄소를 흑연화 시켰다. 마이크로웨이브 가열 방식으로 흑연화 된 탄소 파우더는 상용 흑연 파우더 수준의 결정성을 가지며, 동일한 샘플을 전기 저항 가열로를 이용하여 흑연화 시키는 방식보다, 마이크로웨이브 가열 방식이 훨씬 짧은 시간 내에 흑연화를 달성하는 것을 확인하였다. 다음으로 마이크로웨이브 흑연화를 응용할 수 있는 시스템 중 하나로 탄소 나노튜브-탄소 복합재 제작 및 물성 측정을 진행하였다. 탄소 나노튜브-탄소 복합재는 화학 기상 침투를 이용하여 제작하였다. 탄소 나노튜브 섬유 표면과 중심부의 탄소 농도가 최대한 균일해 질 수 있는 실험 조건을 확산과 대류 이론에 기반하여 구했고, 이를 통해 탄소 나노튜브 사이에 탄소가 효과적으로 증착된 복합재를 만들 수 있었다. 만들어진 복합재의 기계적 특성 역시 관찰했다. 또한, 마이크로웨이브 흑연화 연구를 확장시켜 바이오매스로부터 높은 수율로 탄소 파우더를 합성하는 연구를 진행하였다. 글루코스 용액을 마이크로웨이브 수열합성법을 이용하여 기존 보고들에 비해 단시간내에 더 높은 질량 수율 및 탄소 효율을 갖는 탄소 파우더를 합성해 냈다. 얻어진 탄소 파우더를 열처리 및 촉매 흑연화 처리한 뒤, 음극제 특성을 관찰하여 배터리 물질로서 응용 가능성을 판단해 보았다. 마지막으로 마이크로웨이브-탄소 가열 메커니즘에 대한 연구를 진행하였다. 마이크로웨이브가 고체 탄소를 가열하는 메커니즘은 아직 명확하게 밝혀지지 않았는데, 계면분극이 가장 주된 메커니즘으로 많이 보고되고 있다. 하지만, 계면분극을 메커니즘으로 주장하는 보고들과 인용되어 있는 문헌간의 연결성이 낮아 이를 확인하기 위한 분석을 진행하였다. 계면분극 이론에 기반하여 탄소 재료의 유전율의 허수부를 계산했고, 이 값을 다른 물질들의 값과 비교했다. 결론적으로 계면분극 만으로는 탄소재료가 마이크로웨이브에 의해서 가열되는 특성을 설명할 수 없는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 최초로 마이크로웨이브를 이용한 흑연화 공정을 개발했을 뿐 아니라 기존에 알려져 있던 가열 이론의 부적합성을 밝힐 수 있었다. 이는 마이크로웨이브를 이용한 탄소 재료의 가열 연구에 있어서 가장 기초가 되는 부분과 가장 극한의 실험 조건을 요하는 부분을 연구하고 한 단계 발전시킨 것이다. 마이크로웨이브 흑연화는 1차적으로는 흑연 생산의 대체 공정으로써 산업계에 큰 영향력을 끼칠 것으로 기대되며, 2차적으로 탄소 나노튜브-탄소 복합재 물성 향상 및 바이오매스로부터 흑연을 생산하는 공정 개발 등을 포함한 다양한 탄소 결정성 향상 연구에 응용될 수 있을 것이다. 또한, 기존 이론의 부실함을 밝혀 향후 메커니즘 연구의 기초를 다진 것 역시 큰 의의를 가진다. Essential parts for the advancement of the research about microwave heating of solid carbons were studied. At first, a novel method of graphitization using microwave heating was invented. Compare to conventional method of graphitization, microwave graphitization achieves full-graphitization in much shorter time. So, it can be an alternative method of graphite production and solve the problem of latent graphite shortage. As the extension researches of the microwave graphitization, the performance of the graphite, synthesized via microwave graphitization, as a battery anode material was measured, and the process of making carbon powder from soluble biomass with high yield and high carbon efficiency was developed. The product of microwave graphitization had similar characteristics with commercially available graphite powder, and increased specific capacity and cycle stability than starting material. Next, CNT-carbon composite was prepared as an appropriate system to applying microwave graphitization. The optimum condition for homogeneous carbon deposition in chemical vapor deposition process was obtained based on convection and diffusion theory. After chemical vapor deposition, specific strength was increased, and the effect of processing temperature, reaction time, and flow velocity was studied. It is expected that post treatment with thermal treatment or microwave irradiation can make additional improvement in mechanical property. Lastly, investigation about microwave heating mechanism of solid carbon was proceeded. Adequacy of the Maxwell-Wagner-Sillars polarization theory as the microwave heating mechanism of solid carbons was judged by dielectric loss factor calculation based on the theory. The dielectric loss factor of solid carbons based on the theory was increased as the dielectric constant and the portion of conducting region of the material were increased, and the conductivity of the conducting region was decreased. Also, the maximum value of dielectric loss factor in the range of solid carbon properties was laid above terahertz region. As a result, calculated values based on the Maxwell-Wagner-Sillars polarization theory are much smaller than the values of good microwave absorbers, even similar with microwave transparent materials. Therefore, explaining the heating phenomena of solid carbons under microwave irradiation only with the Maxwell-Wagner-Sillars polarization theory seems inadequate.

마이크로웨이브 및 염산/과산화수소 혼합용액을 이용한 순환골재 부착모르타르 제거

변민우 강원대학교 2016 국내석사

전자레인지공장 작업복 소재에 관한 연구 : 마이크로웨이브 차폐성능을 중심으로

이경랑 이화여자대학교 대학원 1997 국내석사

하수슬러지 열분해 및 가스개질 마이크로웨이브 전환 특성

김은혁 조선대학교 대학원 2018 국내석사

현대 산업 및 기술 개발로 인해 삶이 ​​더욱 풍성 해졌지만, 현재 과도한 에너지 소비와 낭비에 의해 환경문제가 유발되고 있다. 이러한 이유로 하수 슬러지를 연료 에너지로 전환시킬 필요가 있으며, 슬러지 및 흑연의 마이크로파 열분해 특성에대한 연구가 진행되었다. 또한, 바이오 매스 열분해에 의해 생성 된 가스를 고품질의 연료 에너지로 변환하기 위해 마이크로 웨이브 개질 특성이 연구되었다. 본 연구에서는 두 수용체에대한 열분해 결과 가스, 슬러지 및 타르의 순서로 열분해 생성물이 생성되었다. 열분해의 경우 생성 된 가스의 주성분은 수소와 메탄이었으며 일부 경질 탄화수소가 포함되었다. 수용체의 열분해 온도 차이에 따라 흑연 수용체에서 중질 타르가 다량으로 생성되고 반대로 열분해 온도가 높은 슬러지 촤는 경질타르가 주로 생성되었다. 다음으로 실험을 통해 슬러지의 열분해에 의한 가스 및 슬러지 촤 수용체의 개질 과정에서 이산화탄소 - 메탄 개질 반응에서 메탄분해에 의해 생성 된 탄소가 수용체에 흡착되어 촉매 작용을 방해하는 반면 혼합되어 공급되는 이산화탄소에 의해 탄소제거인 클리닝 반응이 진행되어 전환율이 지속적으로 유지 되었다. 수용체에 대한 비교를 위해 탄소 수용체를 시판중인 활성탄으로 사용될 때, 수소 및 일산화탄소 형성의 양은 상대적으로 낮은 촉매 활성으로 인해 슬러지 - 탄소 수용체의 양보다 적어서 생성 가스의 발열량이 낮아진다. 그리고 수용체의 배드 온도가 낮고 체류 시간이 적을 때 생성 가스의 전환율 및 수율이 낮다는 것이 확인되었다. CH4와 CO2의 전환율은 각각 87 %와 64 %였으며 열분해 및 가스화 실험에서 생성 된 가스의 비율로 혼합 가스를 주입 한 경우 발열량은 14.15MJ / m3으로 측정되었다. Modern industry and technological development has made life more enriching, but the current environmental problems are being aroused by excessive energy consumption and wasteful discharge of waste. for this reason it is necessary to convert the sewage sludge into fuel energy, microwave pyrolysis characteristics of sludge and graphite were investigated. Also, microwave reforming characteristics were studied to convert the gas produced by biomass pyrolysis into high quality fuel energy. in this study, pyrolysis products were generated in the order of gas, sludge and tar in both receptors. In the case of pyrolysis, the main constituents of the generated gas were hydrogen and methane, and some light hydrocarbons were included. According to the thermal decomposition temperature difference of the receptor, heavy tar was generated in graphite receptors and large amounts of light hydrocarbons were generated. in this study reforming of the gas and the sludge char receptor caused by the pyrolysis of sewage sludge, the carbon is formed by the methane in the carbon dioxide-methane reforming, and adsorbed on the receptor to interfere with the catalytic activity, while it is continuously clean by the thermal decomposition reforming of methane. A constant reforming conversion was maintained. When the carbon acceptor was used as commercial activated carbon, the amount of hydrogen and carbon monoxide formation was smaller then that of the sludge – carbon receptor due to the relatively low catalytic activity, resulting in lower calorific value of the product gas. And it was confirmed that the conversion rate and the yield of the produce gas were low when toe temperature of the receptor bad was low and the bed was low and the bed residence time was small. The conversion rates of CH4 and CO2 were 87% and 64%, respectively, and the calorific value was measured as 14.15MJ/m3 when the mixed gas was injected at the ratio of gas generated from the pyrolysis and gasification experiments.

광대역 LTCC 기판의 마이크로웨이브 소결

안주환 京畿大學校 大學院 2004 국내석사

전자기기의 무선화, 고성능화, 디지털화 및 휴대화에 따라 이러한 기술들을 실현하는 기술의 하나인 LTCC 기술을 이용한 기판을 2.45 GHz의 일반 가정용 마이크로웨이브 오븐을 이용하여 소결하였다. 사용된 LTCC 시트는 Dupont사의 951시트를 사용하였고, 22층을 적층하고 가장 위의 시트에 Ag 페이스트를 스크린 프린팅(screen printing)방법으로 배선을 형성하였다. 시편의 소결은 기존의 소결방법인 전기로에서 850 ℃까지 24 시간동안 승온한 후 10 분간 유지하여 소결하였고, 마이크로웨이브를 이용한 소결은 먼저 전기로에서 burn out 공정을 거친 후에 850 ℃까지 35 분 동안 승온한 후 10 분간 유지하여 소결하여 소결 방법에 따른 특성을 비교하였다. 마이크로웨이브를 이용한 소결시 LTCC 기판의 수축율은 전기로 소결과 비슷한 특성을 보이지만 Z축 방향(적층두께 방향)으로 약 2 %정도 큰 수축율을 나타낸다. 그에 따라 시편의 밀도값도 마이크로웨이브 소결의 경우에서 전기로의 3.05 ~ 3.15 g/㎤의 값 보다 다소 큰 3.15 ~ 3.25 g/㎤의 값을 나타낸다. 마이크로웨이브를 이용하여 소결한 시편의 경우 Ag 패턴의 경계부분이 깨끗하고, 양호한 형상을 나타내고 있으며, 패턴의 치수 수축이 적게 발생한다. 이러한 현상은 좀더 미세한 패턴에서 그 차이가 두드러지게 나타난다. 소결된 시편의 패턴에서의 전기 저항값은 전기로 소결의 경우 65 ~ 95 mΩ의 값을 보이고 마이크로웨이브 소결의 경우 45 ~ 65 mΩ 으로 작은 값을 보인다. 이상의 결과에서 일반 전기로에 비해 마이크로웨이브 소결 방법이 치수 안정성이 뛰어나고 우수한 전기적인 특징을 나타냄을 확인 할 수 있었다. 결론적으로 LTCC 기판의 마이크로웨이브를 이용한 소결을 통해 우수한 전기적 특성과 금속 전극의 소결 안정성을 확보할 수 있었다. In this study, microwave sintering process on LTCC substrate was investigated to develope dimension stability and electrical property. LTCC substrate was sintered using 2.45 GHz microwave oven and laminated 22 layers with using Dupont 951 sheet, screen printing was processed Ag paste on the top layer and finally, pattern was formed. LTCC substrate was sintered to 850 ℃ for 24 hrs. without burn out and hold for 10 min. in general-electric furnace. In microwave sintering, it was sintered to 850 ℃ for 35 min. and hold for 10 min. after sintering as same as electric-furnace burn out. Comparing the properties of two sintering process was investigated. Comparing the normal-electric furnace and microwave sintering shows a bit shrinkage toward Z(lamination direction) about 2 % and substrate density of the microwave sintering was indicated a little bitter as 3.15 ~ 3.25 g/㎤ than that of general electric furnace as 3.05 ~ 3.15 g/㎤ with the shrinkage. In this case, the boundary of Ag pattern had sharp and clear shapes and especially in micro strip line, occuring the pattern of dimension shrinkage was decreased and electrical resistance value was smaller as 60 ~ 80 mΩ in the Ag pattern of the microwave sintering than that of the electric furnace sintering as 90 ~ 110 mΩ. Finally, these results could make great dimension stability and electrical property on LTCC substrate.