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근적외선 분광법을 이용한 열수 탄화 리그닌의 탄화 거동 예측 모델 개발
여환명 ( Hwanmyeong Yeo ),황성욱 ( Sung-wook Hwang ),이태경 ( Tae-kyeong Lee ),황운택 ( Un Taek Hwang ),김종찬 ( Jong-chan Kim ),최인규 ( In-gyu Choi ),박진석 ( Jinseok Park ),곽효원 ( Hyo Won Kwak ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.1
펄핑 공정의 부산물인 크라프트 리그닌을 이용하여 고성능 흡착재료를 개발하기 위한 전처리 단계로서 열수 탄화(hydrothermal carbonization, HTC)를 수행하였다. 열수 탄화는 유기성 폐기물 바이오매스를 일정 온도까지 승온시켜 탈수 반응을 유도하여 고형연료화를 도모하는 공정이다. 고액비 2/50의 리그닌 분말과 증류수의 현탁액을 온도 200℃에서 각각 1, 2, 3, 5, 10시간 동안 열수 탄화 후 자연 냉각하였다. 원소 분석기를 이용하여 HTC 리그닌 시료의 원소 조성을 조사하였으며, 근적외선(near-infrared, NIR) 스펙트럼을 측정하였다. NIR 스펙트럼은 2차 미분으로 전처리하였다. 탄소 함량은 열수 탄화 시간의 증가와 함께 증가하였으나 3시간 이후에는 유사한 수준이 유지되었다. 최소 제곱 회귀(partial least squares regression, PLSR)를 이용하여 NIR 스펙트럼을 입력 변수로 그리고 C(wt%), H/C, O/C를 각각 출력 변수로 하는 예측 모델을 수립하였다. 수립된 예측 모델은 모든 출력 변수를 결정 계수(R<sup>2</sup>) 0.9 이상의 높은 정확도로 예측하였다. NIR 스펙트럼의 전처리 여부에 상관없이 모델의 성능은 비슷하였다. PLSR 모델의 C 예측 성능은 R<sup>2</sup> 0.942였으며, 이 수치는 일반 최소 제곱 회귀 모델의 0.834를 크게 앞선다. 회귀 계수 분석으로부터 1450 nm 스펙트럼 영역에 할당된 리그닌의 페놀기가 탄화 거동을 설명하는 중요한 영역이라는 것이 확인되었다. NIR과 PLSR을 이용하여 HTC 리그닌의 탄화 특성을 빠르고 정확하게, 그리고 비파괴적으로 예측할 수 있었다.
목재제품 규격,품질 표시제도 국내 도입과 정착을 위한 제언
김윤희 ( Yun Hui Kim ),여환명 ( Hwan Myeong Yeo ),방성준 ( Sung Jun Pang ),양상윤 ( Sang Yun Yang ),강승모 ( Sung Mo Kang ),황권환 ( Kweon Hwan Hwang ) 한국목재공학회 2013 목재공학 Vol.41 No.3
목재산업은 녹색성장과 더불어 한국의 차세대 성장동력으로써 주목받고 있다. 또한, 지속적인 목재의 이용과 목재산업의 활성화를 위하여 「목재의 지속가능한 이용에 관한 법률」이 2012년 제정되었다. 자연으로부터 얻어진 목재자원의 가치를 향상시키고 선순환 구조를 지닌 목재제품이용의 확대를 통해 지속적인 성장을 동반하기 위해서는 목재제품 품질관리가 필요하다. 이 논문에서는 국내외 목재제품의 규격·품질표시제도를 살펴보고 국내 목재산업에의 적용을 위한 방안을 모색해 보고자 하였다. 제재목을 중심으로 미국, 캐나다, 뉴질랜드와 일본의 규격·품질표시제도의 운영현황에 대하여 조사하였으며 목재제품에 대한 규격·품질표시제도는 시스템 진화를 통해 생산자의 자발적 참여로 운영되는 제3자 인증제도로 발전됨을 확인할 수 있었다. 국내 목재제품의 규격·품질표시제도의 활성화를 위해서는 도입기에는 산림청 중심으로 일원화 시스템을 구축하여 조기정착을 유도하고 성장기 및 성숙기를 통해 인식구조 개선과 생산자의 자발적 참여를 위한 인센티브 개발 등의 기반을 마련하여 제3자 인증제도로 발전시켜야 할 것이다. Wood-based products market is new growth engine industry of “Green growth policy”, Korean government establiushed a law, sustainable use of wood, for expanding wood and wood-based products market in 2012. This study was conducted to seek sustainable measures for conservation and management of valuable natural resources, offer expanding quality assurance services for wood-based products, and explore measures for expanding wood-based products labeling system. Through discussed domestic and overseas trends and literatures that concern wood-based products labeling system and investigated case studies that were presently operational. For expanding quality assurance services of wood-based products, Korea Forest Service operates a wood-based products labeling system in integrated management through variety awareness and specialist assessment for each product This process will make enhanced wood-based products labeling system expanded gradually. To evolve into 3rd party quality assurance services on maturity age of labeling system, public communication will help improve awareness of producer and consumer. approprtate incentive program will attract voluntary participation from woodbased product industry. Producers consider environmental ethics in their business and consumer should exercise their right to know,
박용건 ( Yonggun Park ),윤새민 ( Sae-min Yoon ),여환명 ( Hwanmyeong Yeo ),황원중 ( Won-joung Hwang ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.2
목재 열처리는 160~260℃ 범위 온도로 처리하여 목재의 성질을 변화시키는 방법을 말한다. 열처리에 의해 목재는 세포벽을 구성하는 주요 성분이 열가수분해(thermal hydrolysis)되면서 목재의 물리ㆍ역학적 성질이 영구적으로 변하는 것으로 알려져 있으며, 수종이나 열처리 온도와 시간, 열처리에 사용된 열전달 매개체의 종류 등에 따라서 그 정도는 다르게 나타나는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 열처리 온도와 열처리 시간이 목재의 부후균에 대한 저항성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 190℃와 220℃의 온도 조건에서 열처리 시간을 달리한 일본잎갈나무(Larix kaempferi )재에 대한 갈색부후균(부후개떡버섯균, Fomitopsis palustris)과 백색부후균(구름버섯균, Trametes versicolor )에 의한 질량 감소율을 평가하였다. 균의 종류에 따라 정도의 차이는 있었지만, 두 균류 모두 열처리 온도가 높을수록 열처리 시간이 길수록 질량 감소율이 작아지는 것을 확인하였다. 이는 고온의 열처리에 의해 목재 세포 벽의 주요 성분의 열분해되면서 소수성이 증가하게 되고, 세포벽 구성성분의 화학적 변화에 의해 부후 균의 생장 환경에 부정적인 영향을 미치기 때문으로 생각된다. 다만, 이를 입증하기 위한 추가 연구가 필요할 것이다.
박용건 ( Yong Gun Park ),장윤성 ( Yoon Seong Chang ),양상윤 ( Sang Yun Yang ),여환명 ( Hwan Myeong Yeo ),이미림 ( Mi Rim Lee ),엄창득 ( Chang Deuk Eom ),권오경 ( Oh Kyung Kwon ) 한국목재공학회 2015 목재공학 Vol.43 No.1
목재 이용의 측면에서 중요한 인자 중 하나인 수축률에 관한 다양한 연구가 수행되고 있다. 버니어 캘리퍼스를 이용하여 치수를 측정할 때, 목재 시편에 작용하는 외력에 의해 왜곡된 치수가 측정될 수 있고, 시편의 양이 많으면 치수측정에 많은 시간이 소요된다. 스캐너를 이용하여 획득한 이미지로 치수를 측정하고, 수축률을 계산하면 외력이 작용하지 않아 치수 측정의 오류를 줄일 수 있고, 한 번의 스캔으로 여러 시편의 이미지를 획득하여 시간을 단축시킬 수있다는 장점이 있다. 스캔 이미지 상에서 목재 시편과 배경 사이의 경계면을 뚜렷하게 구분할 수 있도록 threshold 방법을 적용하여 치수 측정을 용이하게 하였다. 이미지를 이용하여 측정된 목재 시편의 치수는 버니어 캘리퍼스를 이용하여 측정한 값보다 다소 크게 측정되었으며, 버니어 캘리퍼스보다 높은 정밀도로 수축률을 계산하기 위한 스캔 이미지의 최대 픽셀 길이는 0.053 mm/pixel인 것을 확인하였다. Wood shrinkage, an important study subject with regard to the use of wood, has long been studied by researchers. However, when the size of a wood specimen is measured, distortion must be taken into account, which can be accomplished by applying external force on the wood specimen. However, when measuring a large number of specimens, this technique can be a lengthy process. If the size is measured and the shrinkage is calculated from images acquired with a flatbed scanner, it is possible to reduce the error in the measurement and to shorten the measurement time because the images of many specimens can be acquired with one scan. To clearly establish the boundary between a wood specimen and the background in a scan, an image threshold method was applied here. The size of a wood specimen measured by means of a scanner image was found to be longer than the value determined with a vernier caliper. The maximum pixel size of a scan image for highly accurate shrinkage calculations compared with the use of a vernier cal-iper was 0.053 mm/pixel.
폴리카프로락톤으로 그래프트된 리그닌의 첨가가 생분해성 고분자 기반 나노섬유의 이화학적 특성에 미치는 영향
방준식 ( Junsik Bang ),김정규 ( Jungkyu Kim ),김윤진 ( Yunjin Kim ),정민정 ( Minjung Jung ),여환명 ( Hwanmyeong Yeo ),최인규 ( In-gyu Choi ),곽효원 ( Hyo Won Kwak ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1
본 연구에서는 생분해성 플라스틱으로 잘 알려져있는 폴리카프로락톤 기반 나노섬유에 리그닌 기반 친환경 첨가제를 사용하여 나노섬유의 인장강도와 UV 저항성을 개선하고자 하였다. 일반적으로 리그닌을 상용 플라스틱 고분자에 단순히 혼합한다면 리그닌의 낮은 열 가소성과 자가 응집현상이 발생하게 된다. 본 연구에서는 이러한 사용성을 개선하기 위하여 리그닌과 카프로락톤의 그래프팅 중합을 통해 리그닌 기반의 열 가소성 첨가제를 제조하고자 하였다. 리그닌과 카프로락톤의 반응성을 높이기 위한 방법으로는 Ethyl acetate, Ethanol를 이용한 리그닌 분획을 실시하였다. 그 결과 페놀성 수산기의 함량이 풍부한 리그닌을 획득하였고 이를 이용하여 카프로락톤과의 그라프팅 반응을 진행하였다. 제조된 리그닌 기반 열 가소성 고분자는 리그닌의 함량, 중합에 사용된 리그닌의 종류에 따라 중합도, 분자량, 열적, 유변학적특성이 달라짐을 보았다. 리그닌 기반 열 가소성 첨가제를 폴리카프로락톤과 1:1로 혼합하여 방사 용액을 제조한 뒤 용액방사를 통해 생분해성 나노섬유를 제조하였다. 제조된 나노섬유의 이화학적 특성을 FE-SEM, TGA, 인장시험, UV-Vis를 통해 분석하였다. 그 결과, 리그닌 기반 열 가소성 고분자의 첨가가 폴리카프로락톤 나노섬유의 인장강도를 향상시켰으며 UV에 의한 기계적 열화를 방지할 수 있음을 확인하였다.