선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 해조분말을 활용하여 생분해성 필름을 제조하고 그 특성을 조사하므로서 생분해성 포장재로서의 이용 가능성을 검토하고자 하였다.
제안 방법
- 각 필름의 두께는 0.01 mm의 정밀도를 갖는 마이크로메터(Dial Thickness Gauge 7301, Mitutoyo, Japan)를 사용하여 측정하였다. 투습도 측정용 시료는 중심부와 주변 네 부위의 두께를 측정하고 그 평균값을 사용하여 투습계수의 계산에 사용하였으며, 인장강도 측정용 시료 역시 길이 방향으로 다섯 부위의 두께를 측정하여 그 평균값을 사용하여 필름의 인장강도 계산에 사용하였다.
- 각 필름의 색도, 인장강도 및 신장률, 투습도 및 수분용해도는 각각 따로 제조한 필름을 실험단위로 하여 3회 반복 측정하였다. 각 필름의 특성치의 평균값과 표준편차를 SAS(20)의 General Linear Model을 사용하여 계산하였으며, 각 평균값의 유의적인 차이 검정은 유의수준 a = 0.
- 필름의 수분용해도(water solubility; WS)는 Rhim 등(19)의 방법에 따라 측정하였다. 먼저 수분용해도 측정용 필름 3매를 취하여 105℃의 건조기에서 24시간 건조하여 필름의 건물함량을 즉정하고, 수분용해도 즉정용 필름 3매를 따로 취하여 50mL 용량의 비이커에 증류수 약 30ml와 함께 넣고 입구를 parafilm 으로 밀봉한 후 각 2VC 정온기에 넣고 가끔 흔들어 주면서 일정 시간 후에 물에 용해되지 않은 필름을 꺼내어 105℃(2의 건조기에서 24시간 동안 건조시켜 건물함량을 측정하였다. 해조필름의 수분용해도는 다른 생고분자 필름에 비해 높기 때문에 수분용해도 즉정 시에 물에 용해시키는 시간을 10분으로 단죽하여 측정하였다.
- 모든 필름 시료는 2VC, 50% 상대습도로 조절된 항온항습기 (Model FX 1077, Jeiotech)에서 48시간 이상 수분함량을 조절한 후 필름의 특성 측정에 사용하였다.
- , Osaka, Japan)를 사용하여 Hunter L, a 및 b 값으로 측정하였다. 색도 측정은 필름의 시료를 색 좌표 값이 L = 96.86, a = -0.02, b=1.99 인 표준 백색 판(Calibration Plate CR-143) 위에 놓고 필름의 중심과 주변 네 부위를 포함하여 다섯 부위의 색도를 측정하여 평균값으로 표시하였다. 이들 Hunter L, a 및 b 값으로부터 색차(Total Color Difference; AE)를 다음 식에 의하여 계산하였다.
- 이다. 색도측정용 샘플은 각 필름으로부터 2장 씩 취하였으며, 이를 3반복 실시하여 평균값으로 표시하였다.
- 산 처리법, 알칼리 처리법, 산 . 알칼리 병용법, 열수처리법, 고압처리법으로 전처리를 한 후 이를 이용하여 필름을 제조하였다. 예비실험 결과 산 .
- 해조분말을 이용하여 산 . 알칼리 병용법으로 알긴산을 추출하고 필름의 물성 증진을 위하여 두 가지의 CaCl2 처리방법 (즉, CaC.를 필름용액에 직접 첨가하는 방법과 필름을 제조한 후 필름을 CaC.용액에 침지하여 가교결합을 유도하는 방법)을 적용하여 생분해성 필름을 제조하고 그 물성을 비교하였다. 사용된 해조분말(미역 잎, 미역줄기, 미역귀, 다시마, 톳) 중 톳을 제외하고는 모두 필름이 제조되었다.
- 이 용액을 90℃의 수욕조에서 30분간 가열한 후 테플론을 코팅한 수평이 잡힌 유리판(30 cmX 24 cm)에 부어 상온에서 약 24시간 건조하여 필름을 제조하였다. 이때 필름의 물성을 개선하기 위하여 CaCL를 처리하여 필름내의 알긴산 분자와 Ca 이온간의 가교결합을 형성하도록 하였는데(12), CaCl2 의 처리방법에 따라 두 가지 방법으로 해조필름을 제조하였다. 첫째는 해조필름용액의 제조 시에 0.
- 인장강도와 신장률은 각 필름으로부터 7매의 샘플을 취하여 측정하였으며, 이를 3회 반복 실시하여 그 평균값으로 표시하였다.
- 즉, Poly(methylmethacrylate)로 제작한 투습컵을 사용하여 상부에 1cm의 공간이 생기도록 18mL의 증류수를 넣고, 투습도 측정용 필름을 투습컵의 입구(지름 4.6 cm)에 밀착시켜 밀봉한 후 무게를 측정하여 2VC와 50% RH로 조절되고 3.3 m/s 의 속도로 공기가 순환되는 항온항습기에 넣고 8시간 동안 매 1시간 간격으로 투습컵의 무게를 0.0001 g의 정밀도로 측정하였다. 각 필름의 WVP의 계산은 다음 식에 따라 실시하였다.
- 01 mm의 정밀도를 갖는 마이크로메터(Dial Thickness Gauge 7301, Mitutoyo, Japan)를 사용하여 측정하였다. 투습도 측정용 시료는 중심부와 주변 네 부위의 두께를 측정하고 그 평균값을 사용하여 투습계수의 계산에 사용하였으며, 인장강도 측정용 시료 역시 길이 방향으로 다섯 부위의 두께를 측정하여 그 평균값을 사용하여 필름의 인장강도 계산에 사용하였다.
- 미역의 경우는 부위별로 미역잎, 미역줄기 및 미역귀를 사용하여 필름을 제조하였다. 특히 CaCl2 첨가필름의 경우, 알긴산 필름의 경우(13, 14)와 마찬가지로 첨가량이 일정량 이상으로 증가하면 용액의 점도가 높아져 필름의 제조가 불가능하여 그 첨가농도를 0.12 g(즉, 0.024 g CaCl/g seaweed powder)로 결정하였다.
- cross-head의 속도는 500 mm/min이었다. 필름의 인장강도는 필름이 끊어질 때까지 기록된 최대의 장력을 필름의 초기의 단면적으로 나누어 다음과 같이 계산하였다.
- 필름의 표면색을 색차계(CR-300 Minolta Chroma Meter, Minolta Camera Co., Osaka, Japan)를 사용하여 Hunter L, a 및 b 값으로 측정하였다. 색도 측정은 필름의 시료를 색 좌표 값이 L = 96.
- 먼저 수분용해도 측정용 필름 3매를 취하여 105℃의 건조기에서 24시간 건조하여 필름의 건물함량을 즉정하고, 수분용해도 즉정용 필름 3매를 따로 취하여 50mL 용량의 비이커에 증류수 약 30ml와 함께 넣고 입구를 parafilm 으로 밀봉한 후 각 2VC 정온기에 넣고 가끔 흔들어 주면서 일정 시간 후에 물에 용해되지 않은 필름을 꺼내어 105℃(2의 건조기에서 24시간 동안 건조시켜 건물함량을 측정하였다. 해조필름의 수분용해도는 다른 생고분자 필름에 비해 높기 때문에 수분용해도 즉정 시에 물에 용해시키는 시간을 10분으로 단죽하여 측정하였다. 필름의 용해도는 초기의 건물에 대한 물에 용해된 양의 백분율로 나타냈다.
대상 데이터
- 용액 100mL를 부어 5분간 반응시킨 후 용액을 제거하고 다시 상온에서 34시간 건조하여 필름을 제조하였다. 두 가지 필름 모두 건조가 끝난 후에 유리판에서 떼어내어 필름의 특성 측정항목에 따라 투습도 측정 및 색도 측정용은 7cmX7cm, 수분용해도 측정용은 2cm X2cm, 인장강도 및 신장률 측정용 시료는 10cmX2.54cm 크기로 절단하여 사용하였다.
- 염장처리를 하지 않은 미역(IWan'a pinnalifida)^, 미역줄기, 미역귀, 다시마japonica), 톳(Hizikia fusiforme)을 전남 완도 소재의 해조가공공장에서 구입하여 60℃의 열풍건조기에서 12시간 건조한 후 hammer형 고속분쇄기(명성기계)를 사용하여 180 mesh 크기로 분쇄하여 냉장보관하면서 필름 제조용 시료로 사용하였다.
데이터처리
- Each value is the mean of three replicates with the standard deviation. Any two means followed by the same letter are not significantly (p>0.05) different by Duncan's multiple range test.
- 필름의 용해도는 초기의 건물에 대한 물에 용해된 양의 백분율로 나타냈다. 각 필름의 용해도는 3회 반복실험을 실시하여 평균값으로 나타냈다.
- 방법에 따라 보정하였다. 각 필름의 투습계수는 각 필름당 2매의 샘플을 취하였으며, 3회 반복 실험을 실시하여 평균값으로 나타냈다.
- 각 필름의 특성치의 평균값과 표준편차를 SAS(20)의 General Linear Model을 사용하여 계산하였으며, 각 평균값의 유의적인 차이 검정은 유의수준 a = 0.05를 사용하여 Duncan's multiple range test를 실시하여 조사하였다.
이론/모형
- WVF의 계산 시에 필름의 하부와 증류수의 표면 사이에 있는 공기의 저항에 의한 영향을 McHugh 등(17)과 Gennadios 등 (18)의 방법에 따라 보정하였다. 각 필름의 투습계수는 각 필름당 2매의 샘플을 취하였으며, 3회 반복 실험을 실시하여 평균값으로 나타냈다.
- 알칼리 병용법이 필름제조에 가장 우수한 것으로 밝혀져 이 후로는 산 . 알칼리 병용법을 사용하여 해조필름을 제조하였다. 즉, 해조 분말 5 g을 200 mL의 l%(w/v) N&Co3용액에 넣고 hot plate 상에서 가열과 동시에 강하게 교반하면서 용해시킨 후 IN HC1 용액 7mL을 가하여 충분히 용해시킨 후 가소제로서 glycerol 2 g을 첨가하여 혼합하였다.
- 필름의 수분용해도(water solubility; WS)는 Rhim 등(19)의 방법에 따라 측정하였다. 먼저 수분용해도 측정용 필름 3매를 취하여 105℃의 건조기에서 24시간 건조하여 필름의 건물함량을 즉정하고, 수분용해도 즉정용 필름 3매를 따로 취하여 50mL 용량의 비이커에 증류수 약 30ml와 함께 넣고 입구를 parafilm 으로 밀봉한 후 각 2VC 정온기에 넣고 가끔 흔들어 주면서 일정 시간 후에 물에 용해되지 않은 필름을 꺼내어 105℃(2의 건조기에서 24시간 동안 건조시켜 건물함량을 측정하였다.
- 필름의 인장강도(tensile strength; TS)와 신장률(elongation at break; E)은 ASTM(15) 표준방법의 따라 Instron Universal Testing Machine(Model 4465, Instron Corp., Canton, MA, USA)을 사용하여 측정하였다. 이때 초기의 grip간의 거리는 5cm이고.
- 필름의 투습도는 ASTM 표준방법(16)을 사용하여 측정하였다. 즉, Poly(methylmethacrylate)로 제작한 투습컵을 사용하여 상부에 1cm의 공간이 생기도록 18mL의 증류수를 넣고, 투습도 측정용 필름을 투습컵의 입구(지름 4.
- 해조분말의 수분, 조단백질, 조지방, 조섬유, 조회분을 AOAC법(9)에 의하여 측정하여 모든 성분을 건량기준으로 표시하였다.
성능/효과
- CaCl2 첨가필름의 수분용해도가 해조의 종류에 따라 31.85- 52.74%를 나타냈으며, CaCl2 용액 침지필름의 수분용해도는 24.44-32.11%로 크게 감소하였다. 이는 알긴산 필름(13, 14)에서도 관찰된 현상이다.
- Goo 등은 갈조류에는 Ca을 비롯한 무기질과 다당류가 다량 함유되어 있으며, 이들 다당류의 대부분이 알긴산이며 이외에 중성다당인 laminaran과 fiicoidan과 같은 황산기를 갖는 산성다당이 다량 함유되어 있음을 밝힌 바 있다. 건물기준으로 표시한 탄수화물의 함량은 톳이 가장 높았으며, 다음으로는 다시마, 미역귀, 미역잎, 미역줄기 순이었다. 이는 x)n(ll)이 다시마, 미역, 톳을 사용하여 열수추출법, 알칼리 추출법, 산알칼리 병용법을 사용하여 알긴산을 추출한 결과 톳이 알긴산을 가장 많이 함유하고 있다는 결과와 일치하고 있다.
- 이는 필름 상하층이 균일하지 않음을 의미하는데 즉, 필름용액이 건조되는 동안 밀도가 큰 알긴산 분자가 아래층으로 이동하고 상대적으로 밀도가 적은 거친 입자들이 위층에 배열되었기 때문으로 생각된다. 미역귀와 다시마로 제조한 필름은 stiffness가 낮은 부드러운 필름이 제조되었으며, 미역잎으로 제조한 필름은 다른 필름에 비해 치수안정성이 다소 떨어졌으며. 미역줄기로 제조한 필름은 다른 해조필름에 비해 외관상 우수한 필름이 형성되었다.
- 비록 알긴산 필름에 비해 물성은 다소 떨어지나 해조분말을 이용하여 필름의 제조가 가능함을 확인하였다. 이러한 사실은 해조분말로 필름 외에 기타 생분해성 포장재의 개발에 이용할 수 있는 가능성이 있음을 시사하는데, 미역분말을 이용한 compression molding 예비실험결과에서 컵 형태의 용기의 제작이 가능함을 확인한 바 있다.
- 이들 해조 필름의 물성에 대한 CaCl2 처리방법의 영향은 수분용해도 외에는 큰 차이를 나타내지 않았다. 비록 이들 해조필름의 인장강도, 투습도, 수분용 해도와 같은 필름의 물성이 순수한 알긴산으로 제조한 필름의 물성에 비해 떨어지나 본 연구의 결과는 미이용 해조분말이나 해조가공 부산물로 얻어지는 해조분말을 이용하여 새로운 생분해성 포장소재로 사용할 수 있는 가능성이 있음을 나타냈다.
- 이는 녹색도 홍색도를 나타내는 Hunter a값에서 나타나는 바와 같다. 즉, 미역잎으로 제조한 필름의 Hunter a값이 가장 낮고, 다음이 미역줄기로 만든 필름이었으며, 미역귀와 다시마로 제조한 필름은 이들보다 유의적으로 높은(p<0・05) 값을 나타내고 있다.
- 즉, 해조필름의 신장률은 미역줄기, 미역잎, 다시마, 미역귀 필름 순으로 28.38-56.61 %의 값을 나타냈으며, CaCl, 용액에 침지하여 제조한 필름의 신장률이 CaC, 를 직접 첨가하여 제조한 필름보다 유의적으로(p<0.05) 감소하였다. 이러한 현상은 알긴산 필름(13, 14)의 경우에서 관찰된 바와 같았다.
- 표시된 바와 같다. 해조필름의 수분함량은 CaCl2 첨가 필름은 해조의 종류에 따라 15.57-28.73%의 값을 나타냈으며, CaCl2 용액 침지필름은 21.52-32.10%의 값을 나타냈다. 이와 같이 해조 필름의 수분함량이 해조의 종류에 따라 큰 차이를 나타내는 것은 그 성분함량의 차이에 기인하는 것으로 생각된다.
- 같았다. 해조필름의 투습도는 미역줄기로 제조한 필름의 투습도가 가장 낮았으며, 다음으로 미역잎 필름, 미역귀 필름 및 다시마 필름의 순으로 증가하였다. 알긴산 필름의 투습도(14)가 1.
후속연구
- 이러한 관점에서 생고분자를 이용한 포장재의 개발에 관한 연구를 살펴보면 대부분이 순도가 높은 탄수화물이나 단백질을 소재로 사용하여 사용한 물질에 대한 포장재의 특성을 조사하는데는 적합하나 실용적인 측면에서는 제조비용이 높아 실용화에 저해 요인이 되고 있다. 따라서 생물소재로부터 단백질이나 탄수화물을 순수분리하지 않고 단순하게 처리한 생물소재를 직접 활용하여 분해성의 포장재를 제조한다면 많은 장점이 있을 것으로 기대된다. 이러한 연구는 현재까지 보고된 예가 별로 없는데, Rhim 둥(7)은 카라기난을 다량 함유하고 있는 미이용해조자원인 풀가사리 분말을 이용하여 생분해성 필름의 제조하여 그 이용 가능성을 제시한 바 있으며, Cao와 Chang(8)은 대두를 분쇄한 후 수분 주줄물을 이용하여 생분해성 필름을 제조하여 그 특성을 보고하였다.
- 이러한 사실은 해조분말로 필름 외에 기타 생분해성 포장재의 개발에 이용할 수 있는 가능성이 있음을 시사하는데, 미역분말을 이용한 compression molding 예비실험결과에서 컵 형태의 용기의 제작이 가능함을 확인한 바 있다. 이는 알긴산을 사용하는 것 보다 원료비를 1/3 이하로 줄일 수 있어 현재 문제가 되고 있는 생고분자 포장재의 경제성 제고에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.