초임계유체 이용 유/무기 혼성 에어로겔 기반 16mW/mK급 불연성 단열소재 및 제품화 기술 개발

㈜흥일폴리켐

유·무기 복합 에어로겔 소재는 우레탄/실리카 계열 블랜드 에어로겔로써 이전에 개발된 사례가 없는 세계 최초의 유·무기 혼성 에어로겔 소재임. 추가적으로 우수한 열차단 성능을 가지는 실리케이트와 섬유 부직포의 보강을 통해 강한 내부 구조를 형성하여 기계적 물성의 향상을 기대할 수 있음. 우레탄 계열 에어로겔은 섬유와 분자간 결합을 통해 강한 복합구조를 형성할 것으로 기대됨.

개발대상소재인 유·무기 복합 에어로겔은 조성비에 상관없이 기공률이나 기공 부피 등 특성의 저하가 발생하지 않으며 유기소재와 무기소재의 시너지 효과를 구현하는 다기능성 소재이므로 본 소재의 개발시 수요산업이 요구하는 고기능성 복합소재의 제품화가 가능할 것으로 사료됨.

이차전지 도전재용 220MPa급 마이크로 멀티채널 방식의 고압분산 장비개발

㈜일신오토클레이브

이차전지에 사용되는 CNT도전재 소재를 마이크로 멀티채널 방식의 고압 분산장비를 이용하여 고형분 함량 5wt% 이상의 도전재를 제조할 수 있는 나노입자 분산장비를 개발하고자 함.

이차전지 산업이 확대되며 수요에 대응하기 위해 현재 기술 수준보다 높은 나노입자의 분산성을 가지며, 서보 모터 제어 방식의 직선 왕복형 구동시스템을 개발함으로써 청정 작업 환경에서도 구현이 가능한 장비개발을 목표로 함.

Fast cooling 시스템이 적용된 열간 등방가압성형 장비 국산화 기술개발

㈜일신오토클레이브

HIP 공정 기술은 특수 분말 성형제품 및 초경, 고밀도 반도체 부품 등 고부가가치 산업에 필수적으로 적용되는 기술임에도 일본 등의 선진국에 대한 수입 의존도가 매우 높음. 국내 민간 기술역량만으로는 국산화가 불가능하여 국내 산업 활성화를 위해 정부 지원을 통한 HIP 장비 제작기술 및 공정 기술 개발을 수행함.

실시간 대기 환경 모니터링을 위한 저가형 그래핀 융합 소재 기반 저온(＜100℃)구동 휴대용 NO₂가스 센서 개발

㈜지에버

대기 환경 오염의 주범인 이산화질소(NO₂)를 기존 반도체식 센서 (구동온도: >300 ℃)와는 다르게 저온(상온~100 ℃)에서 NO₂를 감지할 수 있는 저가형 그래핀 융합 소재 기반 휴대용 센서를 제작하고자 함.

나아가 사용자가 대기 질 측정 시 유해가스 노출 환경을 피할 수 있도록 센서 내 실시간 원격제어가 가능한 휴대용 센서 구현을 최종목표로 함.

정밀화학산업 반응-분리∙정제 에너지절감 공정 기술 개발 및 실증

한국화학연구원

정밀화학산업 공정 중 반응-분리∙정제 공정 에너지를 절감할 수 있는 하이브리드 공정기술(분리막기반-흡착/초임계/전기화학∙촉매 반응 연계기술)을 개발하여 공정 고도화, 에너지 효율 향상을 통한 글로벌 경쟁력을 확보하고자 함.

350Wh/kg급 세라믹 이차전지 제조를 위한 핵심 소재 개발

㈜일신오토클레이브-3세부

세라믹 이온전도체 기반 이차전지 구현을 위한 고밀도 치밀화 셀 제조 공정 기술을 수행하고자 함. 이를 통해 고에너지밀도향, 고용량향, 고전압향 풀셀 설계 및 제작 평가를 수행할 계획임. 또한 신뢰성 확보 및 장비 국산화를 위한 셀 제조용 고온 정수압 프레스 공정 기술 개발을 수행하고자 함.

고체전지 소재·부품을 위한 장비 기술

㈜일신오토클레이브

이번 강소기업 100 선정에는 전국의 1,064개의 우수한 유망 기업들이 신청하였으며, 55개 강소기업 기술 분야의 기계 8개 기업 중 저희 일신오토클레이브가 강소기업에 선정되었습니다.

전기유압 엑추에이터를 이용한 650Mpa급 초고압 복열 플런져 펌프 개발

㈜일신오토클레이브

전기유압 액추에이터를 이용한 「650MPa급 초고압 복열 플런저 펌프」를 개발하여 조임용 지그장치를 위한 조임지그용 보조축을 구비한 초고압 플런져 펌프에 대한 국내특허 등록을 완료하였습니다. 또한 초고압 플런져 펌프는 2019 발명특허대전 대통령상을 수상하였습니다.

내구성 및 안전성을 향상시킨 와이어와인딩 방식의 식품 처리용 초고압 압력용기 제작 기술

㈜일신오토클레이브

식품 살균처리를 위해 사용되는 초고압 용기(식품 살균 장치)를 개발한 특허기술을 이용하여 용기의 안전성과 내구성을 향상시켰습니다. 또한 와이어층의 외측에 오일을 주입하여 와이어 부식을 방지하고, 기존 실리콘 재코팅 작업으로 사용하는 기계 대비 교체주기 및 관리비용을 획기적으로 감소시켰습니다.

물성개선 식품 제조를 위한 저가·소형 초고압(HPP)기기 개발

㈜일신오토클레이브

충북대학교

초고압 균질기를 이용한 VOCs 및 CO 저온 산화용 비표면적 240㎡/g 이상의 전이금속 나노 촉매 연속식 제조기술 개발

㈜일신오토클레이브

충북대학교, 퓨어스피어

비전통원유의 불순물 제거를 위한 전처리 공정 개발

성균관대학교 산학협력단

㈜일신오토클레이브, 한국생산기술연구원, ㈜이맥솔루션, 서울대학교산학협력단

산업통상자원부 에너지기술개발사업

㈜일신오토클레이브

성균관대학교

리튬이차전지용 음극 나노입자 연속식 생산시스템 개발

㈜일신오토클레이브

충남대학교

친환경 저온 신속 탈지 기술을 적용한 Turbocharger 핵심부품 개발

한국PIM

㈜일신오토클레이브

MLCC용 대용량 초고압 나노분산 장치 국산화 개발

㈜일신오토클레이브

45nm 초임계유체 세정 모듈 개발

㈜일신오토클레이브

부경대학교

회수율 95%급 습식 Water jet용 Catch Tank & Recycle Unit

㈜일신오토클레이브

부경대학교

초임계수산화 공정을 이용한 난분해성 할로겐 화합물 함유 폐수처리 기술 개발

㈜일신오토클레이브

연세대학교

호흡에 따라 개, 폐를 할 수 있는 비상휴대용 공기호흡기의 개발

㈜일신오토클레이브

본 연구에서는 분산제 및 산화제를 전혀 첨가하지 않은 채 고압 균질기를 사용하여 Fe(OH)2 현탁액으로부터 합성된 마그네타이트 나노입자의 자기 특성에 미치는 노즐 통과 횟수의 영향을 체계적으로 조사하였다. 관측된 X-선 회절 패턴으로부터 모든 나노입자가 마그네타이트의 역스피넬 구조를 가진다는 것을 알 수 있었다.

X-선 회절 및 투과전자현미경 분석 결과로부터 마그네타이트 나노입자의 평균 입자 크기는 17에서 22 nm에 이른다는 사실이 밝혀졌다. 시료진동형 자화율 측정기를 사용하여 상온에서 측정된 자기 이력 곡선으로부터 1,500 bar의 압력으로 1~3회 노즐을 통과한 공정 조건에서 합성된 마그네타이트 나노입자 시료가 초상자성 거동을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

Journal of the Korean Magnetics Society 29(3), 73-78 (2019)
ISSN (Print) 1598-5385
ISSN (Online) 2233-6648

본 연구는 초임계 이산화탄소(SC-CO₂) 추출법을 이용하여 한국산 감귤 껍질 폐기물로부터 추출한 정유(Essential oil)의 수율과 성분에 관한 것입니다. 온도, 압력, 입자 크기 및 보조 용매 참여 등 다양한 매개변수를 관찰하였습니다.

실험 결과, 추출 수율은 고압, 저온, 그리고 작은 입자 크기에서 증가하는 것으로 나타났습니다. 고압 조건은 CO₂의 밀도를 높여 용해력을 향상시켰으며, 저온 조건은 테르펜(terpenes) 성분의 용해도를 증가시켰습니다. 또한, 작은 입자 크기는 CO₂ 분자가 감귤 껍질에 넓고 깊게 침투할 수 있게 하여 물질 전달 저항을 감소시켰습니다.

가스크로마토그래피(GC) 분석을 통해 정유 내부의 화합물을 관찰한 결과, 테르펜류(모노테르펜 및 세스퀴테르펜)와 기타 화합물(알코올, 에스테르, 케톤)이 포함되어 있음을 확인하였습니다. 정유의 주성분인 리모넨(Limonene)은 40°C, 100~200 bar 조건에서 가장 많이 추출되었으며, 수율은 0.7~1.0% (w/w) 범위를 나타냈습니다. 에탄올을 보조 용매로 사용했을 경우, 정유 수율이 1.4배 증가하는 것이 입증되었습니다.

Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 227-236 (2018)
ISSN 1225-7117
eISSN 2288-82688

본 연구는 고압 균질기를 사용하여 리튬이온전지용 음극 활물질로 제조된 Li₄Ti₅O₁₂ (LTO) 입자의 전기화학적 성능에 관한 것입니다. 초고압 합성 공정은 Li/Ti의 몰 분율 0.9, 합성 압력 2,000 bar 조건에서 노즐 통과 횟수를 5회, 7회, 10회로 달리하여 수행되었습니다.
X선 회절(XRD) 패턴 관찰 결과, 노즐 통과 횟수가 10회일 때 순수한 LTO가 제조됨을 확인하였습니다. 주사전자현미경(SEM) 분석을 통해 노즐 통과 횟수가 증가할 수 있도록 합성된 입자의 평균 크기가 감소한다는 사실을 발견하였습니다.
또한, LiCoO₂ 기반의 양극 활물질을 사용하여 여러 개의 코인 하프/풀 셀(Half/Full Cell)을 제작하였으며, 수명, 율속 특성(Rate capability), 전하 전달 저항 등 배터리 특성을 평가하였습니다. 그 결과, 제조된 LTO 입자가 리튬이차전지의 효과적인 음극 활물질로서 매우 우수한 전기화학적 성능을 나타내는 것을 확인하였습니다.

Korean J. Mater. Res. Vol. 28, No. 6 (2018)

본 연구에서는 분산제 및 산화제를 전혀 첨가하지 않은 채 고압 균질기를 사용하여 Fe(OH)₂ 현탁액으로부터 합성된 마그네타이트 나노입자의 자기 특성에 미치는 공정 압력의 영향을 체계적으로 조사하였다. 관측된 X-선 회절 패턴으로부터 모든 나노입자가 마그네타이트의 역스피넬 구조를 가진다는 것을 알 수 있었다.

X-선 회절 및 투과전자현미경 분석 결과로부터 마그네타이트 나노입자의 평균 입자 크기는 고압 균질화 과정의 공정 압력에 의해 조절될 수 있는 것으로 드러났다. 평균 입자 크기는 21에서 26nm에 이르며, 공정 압력이 증가함에 따라 감소하는 것으로 밝혀졌다. 시료진동형 자화율 측정기를 사용하여 상온에서 측정된 자기 이력 곡선으로부터 1500bar의 공정 압력 조건에서 합성된 마그네타이트 나노분말이 초상자성 거동을 나타내는 것을확인할 수 있었다.

Journal of the Korean Magnetics Society 26(6), 190-195 (2016)
ISSN 1598-5385 (Print)
ISSN 2233-6648 (Online)

본 연구는 초임계 이산화탄소(SC-CO₂) 추출법을 통해 탈지 유채박으로부터 얻은 계면활성 물질의 유화 특성을 조사하기 위해 수행되었습니다. 계면 장력 데이터를 바탕으로 가장 낮은 수치인 14.16 mN/m를 나타낸 초임계 유체 추출물(SFE)을 평가 대상으로 선정하였으며, 이는 추출 조건 2번(150 bar, 65°C, 250g)에서 얻어진 것입니다.

SFE를 포함한 유화액(Emulsion)의 농도, pH 변화, NaCl 첨가에 따른 물리화학적 특성(지방구 크기, 크리밍 안정성, 제타 전위 등)을 조사하였습니다. 연구 결과, 유화액 내 SFE 농도가 증가함에 따라 지방구 크기가 감소하였으며, **0.5 wt%**에서 임계값을 보여 크리밍 현상에 대한 저항성이 높아짐을 확인하였습니다.

또한, SFE 유화액은 NaCl 첨가 시뿐만 아니라 산성 조건(pH < 7.0)에서 불안정성을 보였으며, 이는 유화액의 제타 전위 데이터와 일치하였습니다. 추가적으로, 보조 계면활성제로 **SSL(Sodium Stearoyl Lactylate)**이 적합함을 확인하였습니다. SSL은 유화액 내 지방구 크기를 크게 줄이는 데 기여하였으며, 0.1 wt% SFE 기준 시 0.03 wt% 이상의 농도가 최적임을 밝혀냈습니다.

J. of Korean Oil Chemists’ Soc., Vol.30, No.4. December, 2013. 635~648
ISSN 1225-9098 (Print)
ISSN 2288-1069 (Online)

본 연구에서는 마이크로 오리피스 모듈(Micro orifice module)이 장착된 고압 균질기를 사용하여 고분자량 **베타글루칸(β-glucan)**을 저분자화하였습니다. 1% (w/v) 수산화나트륨 용액을 사용하여 5% (w/v) 베타글루칸 용액을 조제하였으며, 이를 고압 균질기를 통해 500, 1000, 1500 bar의 압력에서 1회~5회 반복 처리하였습니다.

실험 결과, 강산이나 강알칼리 같은 화학 첨가제를 전혀 사용하지 않고도 균질 압력과 통과 횟수가 증가함에 따라 점도와 분자량이 감소하는 것을 확인하였습니다. 따라서 고압 균질 공정은 높은 점도와 낮은 용해도로 인해 발생하는 베타글루칸의 물리적 문제점들을 해결할 수 있는 상용화된 공정의 효과적인 방법으로 활용될 수 있습니다. 저분자화된 베타글루칸의 특성은 점도계, GPC, FT-IR, UV-Vis, XRD를 통해 분석되었습니다.

American Journal of Research Communication, Volume 2(4), Apr 1, 2014
ISSN: 2325-4076
ISSN 2288-1069 (Online)
‘American Journal of Research Communication’에 Cover story로 선정

본 연구에서는 마이크로 오리피스 모듈(Micro orifice module)이 장착된 고압 균질기를 사용하여 고분자량 **키토산(Chitosan)**을 저분자화하였습니다. 1% (v/v) 초산 용액을 사용하여 1% (w/v) 키토산 용액을 조제하였으며, 이를 고압 균질기를 통해 500, 1000, 1500 bar의 압력에서 1회~5회 반복 처리하였습니다.

연구 결과, 산이나 알칼리 용액 같은 별도의 첨가제를 사용하지 않고도 균질 압력과 통과 횟수가 증가함에 따라 키토산의 점도와 분자량이 감소하는 것을 확인하였습니다. FT-IR 분석 결과, 고압 균질기 처리 전후의 키토산 화학 구조에는 뚜렷한 변화가 나타나지 않았습니다. 반면, UV 스펙트럼에서는 255 nm에서 카르보닐기의 새로운 흡수 띠가 관찰되었으며, 이는 저분자화 과정에서 형성된 것으로 보입니다. 또한, XRD 분석 결과 균질 압력과 통과 횟수가 늘어남에 따라 키토산의 결정성이 감소하는 것으로 나타났습니다.

International Journal of Molecular Sciences, 2014, 15
ISSN: 1422-0067

본 연구에서는 고압 균질기를 이용해 세라마이드가 포함된 나노에멀젼을 제조하고 물성변화 및 장기 안정성을 알아보았다. 고압 균질기 압력 및 통과 횟수를 변화 시켜 제조된 나노에멀젼의 평균입자, 입도분포, 제타전위 그리고 점도를 측정하였다. 고압 균질기 압력이 높고 통과 횟수가 많을수록 평균입자는 작아지고 입도 분포는 조밀하였지만 일정조건이상에서는 표면에너지 및 계면활성제의 영향으로 입자간 재결합이 확인되었다.

평균입자가 작을수록 점도 값은높았지만 제타전위 값에는 큰 차이가 없었다. 제조된 나노에멀젼을 25oC와 45oC로 유지시키며 안정성을 측정한 결과,초기(7일 이후)에 재결합 현상으로 평균입자가 커진 후 유지되었지만 제조된 나노에멀젼의 안정성에는 큰 변화가 없었다. 이를 통해 고압 균질기를 이용해 세라마이드가 포함된 안정적인 나노에멀젼의 제조가 가능함을 확인하였다.

Korean Chem. Eng. Res., 58(4), 530-535 (2020)
PISSN 0304-128X, EISSN 2233-9558

급속냉각시스템이 적용된 열간 등방가압성형장비 설계 기법

열간등방가압성형(Hot IsostaicPressing, 이하HIP) 공정은 기체를 전달 매체로 이용하여 금속이나 세라믹 분말 소재의 용융점 이하의 온도에서 100 MPa 이상의 압력을 동시에 가하여 고밀도 소결 성형 및 이종 금속의 확산접합을 할 수 있는 공법이다.

일반적으로 금속은 주조나 단조방식으로 제조되는데, HIP 공정을 거치면 조직이 고밀도∙ 고치밀화가 되기 때문에 내부 기공이 없어져 기계적 물성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 열 피로 안정성과 내마모성이 증가하여 피로수명을 획기적으로 늘릴 수 있다. 이러한 이유로 안전이 중요한 항공과 우주∙ 방위 산업분야를 비롯해 에너지, 자동차, 반도체, 의료 등 분야에 주로 쓰이며 특히 소형모듈원자로(SMR) 상용화에 필수 공정으로 꼽히며 향후 원자력과 금속 3D프린팅 분야에도 적용되어 수요가 높을 것으로 예상된다. 하지만 등방가압성형 공정은 고온고압조건에서 운전되는 HIP 냉각공정이 6시간에서 8시간 정도로 너무 길어 하루에 1 사이클 밖에 운용할 수 없을 정도로 생산성이 너무 낮아 관련 사업으로 확대보급이 어려움이 있었다.

따라서 이러한 문제점을 해결하고자 본 연구를 통해 이중 실린더 형태의 반응용기 내부 또는 외주연에 냉각 유로를 설치하여 급속냉각이 가능한 설계기법을 제안하고자 한다.

초고압 압력용기 기밀성 및 내구성 향상을 위한 백업링 설계 기법

초고압 압력용기는 통상 유체의 반응, 저장 또는 합성, 분리의 목적으로 사용되는 밀폐용기로 정의되며 다양한 운전상태에 따라 내∙외부적으로 복합적인 다양한 하중을 받는다. 이러한 환경에서 압력용기 내부의 초고압 분위기를 유지하기 위해선 기밀성을 위한 밀폐구조가 필요하며, 압력밀폐를 위한 구성품으로 클로우저의(커버) 요소부품인 메인씰을 포함한 백업링의 역할이 중요하다.

백업링의 역할은 높은 압력이 발생되면 압력용기와 클로우저 사이에 틈새가 발생되는데, 이때 메인씰이 그 틈새로 밀리게 되어 찢김 현상이 발생된다. 이것을 방지하기 위해 메인씰 앞쪽 또는 뒤쪽에 백업링을 설치하여 메인씰의 변형 및 밀림 현상을 막아 간접적으로 압력용기 밀폐를 담당하는 핵심 구성품이다.

하지만 최근 초고압 살균처리 및 세라믹 2차소결 그리고 차세대 배터리 제조기술인 전고체전지 셀 제조시 고밀도 치밀화공정에 사용되는 정수압프레스의 초고압 용기 사용압력은 500MPa 이상으로 백업링 소재가 갖고있는 강도 물성치인 항복강도를 훨씬 뛰어넘어 장비의 연속사용시 백업링 소재가 버티질 못하고 파손되어 압력용기의 기밀성 및 내구성이 떨어져 생산 비용적인 부분과 장비의 안전성에 큰 문제가 발생이 되었다.

따라서 이러한 문제점을 해결하고자 본 연구를 통해 백업링 소재에 대한 적절한 선택과 초고압 처리시 압력용기 내부에서 백업링이 받는 전방향의 응력을 분석하여 기밀성 및 내구성이 향상된 초고압 반응용기의 백업링 설계기법을 제안하고자 한다.

분산기 헤드의 피로 설계 사상을 이용한 피로 수명 평가

고압 분산기란 고압을 사용하여 물질을 분해 및 혼합하는 장비이며, 고압의 유체를 작은 오리피스를 통해 강제로 통과시키면 오리피스 노즐 안에서 전단력(Shear Force), 충격(Impact), 캐비테이션(Cavitation) 효과를 통해 물질의 입자를 매우 작게 파쇄 및 균질하게 혼합할 수 있도록 만들어진 장비이다. 이렇게 만들어진 분산액은 제작, 화장품, 식품, 제작산업분야 등에 사용되고 있으며 최근 2차 전지 도전재의 CNT 분산액으로 활용이 되고 있다.

하지만 분산기의 핵심 구성품인 고압 헤드는 피스톤이 직선 왕복을 하는 동안 내부에 250MPa 이상 압력에서 가압과 감압의 반복적인 하중을 받아 피로파괴가 종종 발생이 되고 있어 생산 연속성의 비용적인 부분과 사용자의 안전성에 큰 문제가 될 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고자 분산기의 고압 헤드부의 피로 파괴에 대한 설계 사상들을 평가하여 보다 안전하며 효율적인 방법을 찾아 고압 헤드의 내구성 및 안정성을 확보하고자 하였다.

각 설계 사상들은 미국기계학회 ASME 코드를 근거하여 계산되었으며 각 사상에 따라 피로 수명을 계산하고 평가하는 연구를 진행하였다.

분산기 헤드의 피로 설계 사상을 이용한 피로 수명 평가

고압 분산기란 고압을 사용하여 물질을 분해 및 혼합하는 장비이며, 고압의 유체를 작은 오리피스를 통해 강제로 통과시키면 오리피스 노즐안에서 전단력(Shear Force), 충격(Impact), 캐비테이션(Cavitation) 효과를 통해 물질의 입자를 매우 작게 파쇄 및 균질하게 혼합할 수 있도록 만들어진 장비이다. 이렇게 만들어진 분산액은 제작, 화장품, 식품, 제작산업분야 등에 사용되고있으며 최근2차 전지 도전재의 CNT 분산액으로 활용이 되고 있다.

하지만 분산기의 핵심 구성품인 고압헤드는 피스톤이 직선왕복을 하는 동안 내부에 250MPa 이상 압력에서 가압과 감압의 반복적인 하중을 받아 피로파괴가 종종 발생이 되고 있어 생산연속성의 비용적인 부분과 사용자의 안전성에 큰 문제가 될 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고자 분산기의 고압헤드부 피로파괴에 대한 원인을 분석하고 반복하중에 의한 균열 및결함이 발생되지 않도록 설계 및 제작하여 고압헤드의 내구성 및 안정성을 확보하고자 하였다.

설계에 대한 기초강도 이론은 미국기계학회 ASME 코드를 적용하였으며, 자긴가공 공법으로 제작 그리고 구조해석을 통해 설계에 대한 적정성을 검증하는 연구를 진행하였다.

초고압 분산 장비 개발 및 화학 공정 적용 및 활용분야

본 연구에서는 ㈜일신오토클레이브가 30년간 축적해온 고온·고압 기술과 경험을 바탕으로 개발 및 제품화에 성공한 초고압 분산기 ‘나노디스퍼져(Nano Disperser)’의 화학공정 적용 사례와 활용 분야를 살펴보았습니다.

초고압 분산장비는 유체를 초고압으로 가압한 뒤 미세 오리피스 모듈을 통과시키는 방식으로 작동합니다. 이 과정에서 고속 유체에 의한 강한 전단력과 충돌 효과, 압력의 급격한 저하로 인한 캐비테이션, 그리고 난류 현상이 발생하며, 이를 통해 시료를 나노 단위로 미립화하고 유체 내 성분을 균일하게 분산시킬 수 있습니다.

장비는 사용 목적과 적용 분야에 따라 중·저압 분산기인 ‘마이크로디스퍼져(Micro Disperser)’와 초고압 분산기인 ‘나노디스퍼져(Nano Disperser)’로 구분되며, 요구되는 공정 조건과 입자 크기에 맞춰 선택 적용할 수 있습니다.

고압 분산장비는 초기에는 제약 분야에서 미량 의약품의 균일한 분산을 위해 사용되었으며, 이후 유체 내 시료의 미립화, 균질화, 유화, 리포좀 제조, 세포벽 파괴 등 다양한 공정에 활용되고 있습니다. 현재는 식품, 화장품, 의약품, 화학, 전자소재 산업 등 폭넓은 분야에서 적용되고 있습니다.

최근에는 나노입자에 대한 고분산 기술 수요가 증가함에 따라 나노전자, 나노에너지·환경, 나노바이오, 나노소재 등 첨단 산업 분야로 응용 범위가 확대되고 있으며, 초고압 분산 기술은 차세대 나노공정의 핵심 장비로 자리매김하고 있습니다.

초임계 이산화탄소 추출 시스템 개발 및 응용분야

초임계유체는 액체와 기체의 두 상태가 서로 분간할 수 없게 되는 임계 상태의 온도와 임계 압력에서 발생되며, 일반적인 액체와 기체와는 다른 고유의 특성을 가진다. 초임계유체 상태에서는 기체와 액체의 중간 정도의 물성을 가지며, 상변화 없이도 약간의 압력·온도 변화에 따라 물성을 급격히 변화시킬 수 있다. 특히 표면장력이 낮아 미세공 구조에도 쉽게 침투하고 확산력이 좋아 물질 전달 속도가 높으며, 낮은 점성과 강한 용해력을 갖는 특징이 있다.

본 연구에서는 초임계 이산화탄소 추출 공정 및 응용 분야에 대해 알아보았다. 초임계 이산화탄소 추출 공정은 이산화탄소를 용매로 이용한 기술로, 임계 조건에 쉽게 접근할 수 있으며 인체에 무해할 뿐만 아니라 불연성이고 화학적으로 안정적이다. 또한 임계 온도가 낮아 용질 성분의 변질을 일으키지 않는 장점을 가지고 있어 천연물 추출, 디카페인 공정, 호프 추출 등에 사용된다.

초임계 이산화탄소의 응용 분야로는 첫째, 의약품 분야에서 효소·비타민의 정제 및 회수, 동물·식물에서의 약효 성분 추출, 의약품 원료의 농축·정제, 균체 생성물의 추출 등이 있다. 둘째, 식품 분야에서는 동물 유지의 추출, 식물 유지의 추출, 커피·차의 카페인 제거, 향신료의 추출 등이 있다. 셋째, 화장품·향료 분야에서는 천연 향료의 추출, 합성 향료의 분리 및 정제, 담배의 니코틴 제거, 화장품 원료의 추출 및 정제 등이 있다.

초임계 추출설비를 이용한 천연물 내 유효성분 추출 공정 개발

최근 ESG 경영이 대두되면서 천연물질에서 추출하고 남은 박 및 천연물 부산물 내 유효 성분을 초임계 공정을 이용하여 재추출함으로써, 버려지는 천연물 부산물의 재활용에 대한 요구가 높아지고 있다. 본 연구에서는 기존 유기용매 추출 공정 및 열수 추출 공정에 비해 에너지 절감과 공정 단순화를 위해 초(아)임계 공정을 분리막 공정과 연계한 하이브리드 공정을 이용한 추출 공정에 대해 알아보았다.

초임계 이산화탄소는 임계온도 31.1℃와 임계압력 7.38MPa 이상에서 액체의 밀도와 기체의 확산계수를 가지며, 비독성·불연성·비부식성·무취의 특성이 있어 기존 유기용매 방법에 비해 인체에 무해하고 친환경적인 특징이 있다.

아임계수는 물의 초임계 조건(374℃, 21.8MPa)보다 낮은 조건의 상태를 말하며, 낮은 표면장력과 높은 확산계수, 그리고 높은 용해력을 가진다. 따라서 기존 유기용매 공정에 비해 짧은 추출 시간과 온도·압력 조건에 따른 용해도 조절이 가능한 특징이 있다.

천연물 부산물인 해바라기씨와 홍삼박을 50L Dual 초임계 이산화탄소 설비와 15L 아임계수 장비를 이용해 실험한 결과, 기존 유기용매 및 열수 추출 공정보다 공정이 단순하고 운전 시간이 단축됨을 확인하였다.

등방가압성형 압력용기 피로파괴 예방을 위한 설계 및 제조기법

열간 등방가압성형(Hot Isostatic Pressing, 이하 HIP)공정은 비활성 기체를 전달 매체로 이용하여 소재의 융점 이하의 온도에서 150MPa 이상의 압력을 동시에 가하여 고밀도 소결 성형하는 공법이다. 이러한 공정을 통해 재료의 밀도를 증가시킬수 있으며, 성형체에 존재하는 기공을 제거함으로써 기계적 물성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 하지만 초고온, 초고압인 상태에서가압과 감압의 반복적인 하중으로 인한 초고압용기의 피로파괴가 종종 발생이 되고 있다. 더욱이 초고압 용기의 피로파괴는 수명기준 공정 반복횟수가 수백만번 이상의 고속회전의 기계류나항공기와 달리 추천번에서 수만번을 넘지 않는 경우에서 발생한다. 즉 가압 또는 감압에 의한 반복하중 횟수는 적지만 교번하중이 큰상태의 피로현상으로 소성변형을 일으키지 않는 저 싸이클 피로로써 교번소성이라 불리며, 항복 변형도를 초과한 큰 변형이 발생할 수 있어 비용적인 부분과 장비의 안전성에 큰 문제가 될 수 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결하고자 반응용기의 피로현상에 대한 동향과 영향요인에 대해 파악하고 반복 하중하에서 운전되는 압력용기의 내부실린더와 외부실린더의 임계부위에 대한 구조적 건전성 평가를 위해 부가된 잔류응력에 대한 강도이론설계와 수명과 관련된 피로해석 설계기법을 소개하고 내구성 향상을 위한 잔류 압축응력공법의 압력용기 제조기법을 기술하고자 한다.

초고압 반응용기의 피로파괴 예방을 위한 설계 및 제조기법

초고압 압력용기는 통상 유체의 반응, 저장 또는 합성, 분리의 목적으로 사용되는 밀폐용기로 정의되며 다양한 운전상태에 따라 내∙외부적으로 복합적인 다양한 하중을 받는다.

최근 차세대 배터리 제조기술인 세라믹 이온전도체 기반 2차 전지 셀 제조 시 고밀도 치밀화 공정에 사용되는 정수압프레스의 용기 사용압력은 450MPa 이상으로 이는 반응용기 소재가 갖고있는 고유 물성치인 항복응력에 가까운 응력이 발생되어 셀 제조에 필요한 초고압처리 과정으로 가압과 감압의 반복적인 하중으로 인한 초고압 용기의 피로파괴가 종종 발생되고 있다. 더욱이 초고압 용기의 피로파괴는 수명기준 공정 반복횟수가 수백만번 이상의 고속회전의 기계류나 항공기와 달리 수천번에서 수만번을 넘지 않는 경우에서 발생한다. 즉 가압 또는 감압에의한 반복 하중 횟수는 적지만 교번하중이 큰 상태의 피로현상으로 소성변형을 일으키지 않는 저 사이클 피로로써 교번소성이라 불리며, 항복변형도를 초과한 큰 변형이 발생할 수 있어 비용적인 부분과 장비의 안전성에 큰 문제가 될 수 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결하고자 반응용기의 피로현상에 대한 동향과 영향요인에 대해 파악하고 반복 하중 하에서 운전되는 압력용기의 내부 실린더와 외부 실린더의 임계부위에 대한 구조적 건전성 평가를 위해 부가된 잔류응력에 대한 강도이론설계와 수명과 관련된 피로해석 설계기법을 소개하고 내구성 향상을 위한 잔류 압축응력공법의 압력용기 제조기법을 기술하고자한다.

와이어와인딩 기술이 적용된 등온정수압장치 설계에 관한 연구

대한기계학회 2022년 학술대회

세라믹 이차전지 제조를 위한 고온 정수압 장치 설계

한국정밀공학회 2022년도 춘계학술대회 논문집

초고압 공정기술을 통한 저에너지 및 친환경 생산 기술

최근 산업계에서는 탄소 중립 및 ESG 경영을 해결할 수 있는 공정 기술에 대한 요구가 높아지고 있다. 이에 초고압기술을 적용한 저에너지 및 친환경 생산 기술인 초임계 유체 공정 기술, 정수압 공정 기술, 나노 분산 공정 기술에 대해 알아보았다.

첫번째로 초임계 유체기술은 물질의 임계 이상에서 나타나는 높은 확산력, 강한 용해력 그리고 낮은 점도의 특성을 이용해 천연물 추출공정이 상용화 되었다. 현재는 초임계 공정 기술을 이용한 건조, 발포, 반도체세정, 염색, 나노 입자 제조, 인체이식체 세정, 발전 등의 다양한 분야에 대한 연구가 진행되고 있다.

두번째로 정수압 공정 기술은 500 Mpa 이상의 초고압을 이용한 공정으로 착즙 주스, 콜드브루 등의 식품 살균, 임플란트성형, 인조흑연 블록성형 그리고 MLCC 소자 성형 등의 세라믹 성형, 전고체배터리의 계면접합을 높이기 위한 성형 등의 다양한 분야에 대한 연구가 수행 중이다.

세번째로 초고압 분산 공정 기술은 고압의 유체를 미세노즐에 통과시켜 전단력, 충격, 캐비테이션의 영향을 이용하여 미량 첨가한 의약품을 분산시키기 위해 사용되었다. 현재는 화장품 제조, 세라믹 소재, MLCC, 이차전지 전도체 분산, 유화액 제조, 세포벽 파괴, 셀룰로오스를 분산화 및 나노화시키는데 활용이 되고 있다.

급속냉각시스템이 적용된 열간 등방가압성형 압력용기 설계

한국정밀공학회 2022년도 추계학술대회 논문집

초임계 유체를 이용한 천연물 추출 공정 기술 개발

본 연구에서는 초임계 유체만의 독특한 특성을 이용해 천연물로부터 유용한 성분을 추출하는 공정에 대해 알아보았다.
일반적으로 초임계 유체 추출에 사용하는 이산화탄소는 불활성, 무미, 무취, 무해하며 추출물은 온도 및 압력을 임계점 이하로 낮춤으로써 이산화탄소 기체와 추출물로 간단히 분리가 가능하다. 특히 초임계 산화탄소에 대한 용해도가 뛰어난 어센셜 오일, 프라보노이드, 폴리페놀 등 항산화 질의 추출에 적용되고 있으며, 추출 후 잔존용매가 사실상 전무해 인체 위험성에 관심이 높은 식품, 의약품, 화장품 등의 분야에의 활용이 확대되고 있는 추세이다.
천연물의 초임계 추출 거동을 알아보기 위해 제주도에서 생산되고 있는 감귤껍질(진피)을 이용하여 초임계 이산화탄소의 온도 및 압력에 따른 추출 수율 및 추출 성분을 분석하였다. 진피를 이용한 초임계 산화탄소 추출을 진행한 결과, 초임계 이산화탄소의 압력이 높을 수록 추출 수율은 높았으며 추출 초기에 대부분의 유용성분이 추출됨을 확인 할 수 있었다. 이는 추출 압력이 높아질수록 이산화탄소의 밀도가 증가되며 이산화탄소의 용해력이 증가하였기 때문이다.

세라믹 이차전지 성능 향상을 위한 초고압 용기 설계에 관한 연구

한국정밀공학회 2020년도 통합학술대회 논문집, 2020.09, 351 – 351 (1page)
ISSN (Print) 1225-9071
ISSN (Electronic) 2287-8769

초고압 기술의 화학공정 적용 및 활용분야

본 연구에서는 ㈜일신오토클레이브의 20여 년간 축적된 고온·고압 관련 기술과 경험을 기반으로 제품화에 성공한 초임계 유체 기술, 초고압 분산 기술, 초고압 정수압 기술의 화학공정 적용 및 활용분야에 대해 알아보았다.

첫번째로 초임계 장비는 물질의 임계 이상에서 나타나는 높은 확산력과 강한 용해력, 낮은 점성의 특성을 이용해 초임계 이산화탄소의 천연물 추출공정이 상용화 되었다. 현재는 초임계 건조, 초임계 발포, 초임계 반도체 세정, 초임계 염색, 초임계 입자 제조, 초임계 인체이식체 세정 등의 분야에 활용이 가능하다.

두번째로 초고압 분산장비는 고압의 유체를 미세노즐에 통과시켜 전단력, 충격, 캐비테이션을 이용하여 미량첨가한 의약품을 분산시키기 위해 사용되었다. 현재는 화장품 제조, MLCC, CNT, 유화액 제조, 세포벽 파괴, 셀룰로스를 분산화 및 나노화 시키는데 활용이 되고 있다.

세번째로 정수압 장비는 500Mpa의 초고압으로 가압하는 장치로 착즙 주스, 콜드브루 등의 식품 살균, 임플란트치아, 인조흑연 블록, MLCC소자 등의 세라믹 성형, 전고체배터리 성형 등의 다양한 분야에 활용이 가능하다.

고압 균질기를 이용한 화장품 제조에서 비타민 C 성분의 분산처리 기술 개발

비타민 C는 대표적인 항산화 물질로 체내에서 합성되지 않는 수용성 비타민으로 피부에 직접 적용할 경우 기미와 주근깨의 원인인 멜라닌 색소를 억제하고 피부 스트레스에 대한 내성을 강화할 뿐 아니라 황산화 효과와 피부 탄력을 유지하는 콜라겐의 합성까지 돕는다고 알려져 있다.

본 연구에서는 초고압 분산기를 이용해 제조한 비타민 C가 포함된 스킨필러 화장품의 물성 변화를 알아보았다. 스킨필러는 실리콘 오일에 비타민 C를 혼합하여 제조하였다. 초고압 분산기 압력을 500~1500bar 범위에서 분산처리한 스킨 필러의 물성을 알아보기 위해 광학현미경 및 입도 분석기를 이용하였다. 초고압 분산기 압력이 높아 질수록 스킨필러 내에 비타민 C 입자의 크기가 작아짐을 광학현미경 및 입도분석을 통해 확인하였다.

초고압 전기모터형 분산기를 이용한 리모넨 나노 유화액 제조 기술

최근 식품 산업에서 소비자들의 생활수준 향상과 살의 질에 대한 의식이 높아지며 건강 지향적인 트랜드가 형성되고 있다. 이에 따라 화학적 합성 첨가물을 천연물질 유래 성분으로 대체하려는 시도가 이뤄지고 있다.

본 연구는 초고압 분산기를 이용해 제조된 나노 유화액의 특성을 알아보았다. 나노유화액은 증류수에 코팅물질인 오일과 기능성 물질인 리모넨(limonene)을 사용하여 제조하였다. 분산제의 영향을 알아보기 위해 분산제 유/무에 따른 영향과 분산제 사용 없이 콩기름 함량에 따른 입자 변화를 알아보았다. 초고압 분산기 압력과 통과횟수의 변화에 따른 물성 변화를 알아보기 위해 액적크기, 액적크기분포, Zeta-potential 등을 이용하여 평가하였다.

초고압 분산기 압력 및 통과횟수가 많아질수록 액적입자는 작아짐을 확인하였다. 나노유화액의 안정성을 알아보기 위해 액적입자 및 zeta-potential를 확인해본 결과 큰 변화가 없이 안정적으로 입자크기가 유지됨을 확인하였다.

초고압 분산처리를 통한 미세캡슐화 제조 기술 개발

최근 식품 및 화장품 분야에 나노기술을 이용한 미세캡슐화 기술에 대한 연구가 활발하다. 특히 비타민 A, C, E 및 미네랄 등의 고기능성 물질은 항산화, 항균 및 주름 방지에 효과가 있으나, 대부분 산소와 접촉하면 산화 발생된다.

본 연구는 초고압 분산기를 이용해 제조한 나노입자 크기의 미세캡슐의 특성을 알아보았다. 미세캡슐화 유화액은 증류수에 코팅물질인 식물성 기름(soybean oil)과 기능성 물질인 리모넨(limonene)을 사용하여 제조하였다. 제조조건인 초고압 분산기 압력과 통과횟수의 변화에 따른 물성 변화를 알아보기 위해 액적크기, 액적크기분포, Zeta-potential 등을 이용하여 평가하였다.

초고압 분산기 압력이 높고 통과횟수가 많아질수록 액적입자는 작아졌지만 일정 조건이상에서는 변화가 없음을 확인 하였다.

나노유화액의 안정성을 알아보기 위해 30일 후 액적입자 및 zeta-potential를 확인해본 결과 큰 변화가 없이 안정적으로 유지됨을 확인하였다.

저급원유로부터 초임계공정을 통한 불순물 제거공정 기술 개발

최근 가채매장량이 풍부하고 저가인 저급원유(고산도원유, 초중질원유, 셰일오일)에 포함된 다양한 종류의 불순물(납센산, 납센산칼슘, 무기물, 아스팔텐, 유기중금속, 황)을 제거하여 고품위화 하려는 연구가 진행되고 있다.

본 연구에서는 저급원유에 포함된 불순물을 제거하기 위해 초임계 공정을 이용한 공정 기술 개발을 진행하였다. 초임계는 임계점 이상의 온도와 압력인 상태를 뜻하며, 초임계 조건에서는 낮은 유전율, 낮은 점도, 높은 확산도, 고활성 수소 발생 및 라디칼 형성이 가능하다. 초임계 공정을 통해 저급원유에 포함되어 있는 불순물을 제거하기 위해 반응 압력과 온도를 변화시켜 실험하였다. 실험을 통해 제조된 시료는 EA, ICP, 아스팔텐 분석을 통해 불순물 함량 변화를 알아보았다.

감귤껍질로부터 초임계 공정을 이용한 오일 추출 및 물성 분석

감귤은 운향과에 속하는 식물로 우리나라 과수 생산량의 30%를 차지하며 우리나라에서 생산되고 소비되는 과일로 연간 70만톤이 생산된다. 과거에는 생과로 대부분 소비되었지만 식품산업 및 가공산업이 발전 하며 현재는 음료 및 주스 등의 가공제품으로 소비가 증가하며 감귤 가공에 의한 부산물로 감귤 껍질의 발생이 많아지고 있다.

본 과제에서는 감귤 가공에 의해 발생되는 부산물인 감귤껍질을 초임계 이산화탄소 공정을 이용하여 감귤껍질에 있는 오일 성분을 추출 하였다. 초임계 온도 및 압력을 변화 시켜 추출 되는 오일의 수율 변화를 확인 하였으며, 초임계 공정을 통해 추출된 오일은 GC-MS를 통해 성분 분석을 진행하였다.

초고압 합성기를 이용한 Li₄Ti₅O₁₂ 나노입자 제조 및 물성 분석

본 연구에서는 초고압 합성기를 이용해 제조한 리튬이차전지용 음극 나노입자인 Li₄Ti₅O₁₂(LTO)의 물성을 분석하였다.

실험은 Li과 Ti의 최적 함량을 알아보기 위해 Li몰비를 4~7까지 혼합하여 실시하였다. 소성온도에 따른 입자 사이즈를 확인하고자 소성온도를 650, 700, 750, 800 ℃에서 실시하였다. Li의 최적함량을 확인하고자 XRD분석을 통해 상용 LTO시료와 비교 분석하였고, 소성 온도에 따른 물성변화를 알아보고자 SEM과 XRD를 측정하였다.

XRD 결과, Li의 몰비가 4.9에서 pure한 LTO가 제조됨을 확인하였고, 750℃ 이하에서 소성시킬 경우 미 반응된 물질들이 확인되어 LTO제조가 불가능함을 확인하였다. 소성 온도가 높아 질수록 입자들이 성장함을 SEM측정을 통해 확인하였다.

초임계 반응을 통한 하수슬러지의 바이오 중유 제조 및 물성분석

우리나라는 런던협약에 따라 2012년부터 하수슬러지의 해양배출이 전면 금지되고 육상처리가 의무화됨에 따라 처리 및 에너지화 방안에 대한 노력이 진행 중이다.

본 연구에서는 수분 함량이 높은 하수슬러지를 건조공정이 필요 없는 초임계 공정을 이용하여 산소가 제거된 바이오 중유를 제조하고 물성을 알아보았다.

실험은 pilot 규모인 350kg/day 장치를 이용하였고, 연속공정으로 하수슬러지 cake와 물의 혼합물을 장입시키며 실험하였다. 반응기 온도를 350℃, 400℃, 450℃로 변화 시키며 실험하였고, 반응 온도에 따른 바이오 중유의 물성을 알아보고자 원소분석, 발열량분석, fourier transform infrared spectrometry(FTIR)분석을 하였다.

초임계반응을 통해 제조된 바이오 중유의 물성분석 결과, 하수슬러지 cake에 포함되어 있는 유기성분들이 추출되어짐을 확인 할 수 있었다.

초고압 균질기를 이용한 Cu–MnO₂ 나노 촉매입자 제조 및 물성 분석

본 연구에서는 초고압 균질기를 이용해 제조한 저온 산화용 전이금속 기반 나노 촉매입자인 Cu–MnO₂ 물성을 분석하였다.

실험은 망간 산화물 용액과 Cu(CH₃COO)₂·H₂O를 혼합하여 1500bar의 초고압 공정을 통과 횟수를 1, 3, 5, 7회로 바꾸어 실시하였다. 소성 전후의 상변화와 Cu의 함량을 보기 위해 XRD 분석을 진행하였다. 초고압 공정의 통과 횟수 변화에 따른 물성변화를 알아보고자 SEM과 XRD를 측정하였다.

또한 통과 횟수 변화를 통한 물성 변화는 비표면적(BET) 측정과 촉매 활성도를 측정하였다. 초고압 공정의 통과 횟수를 통한 나노입자 크기의 감소와 비표면적 증가에 대한 결과를 확인하였다. 일산화탄소(CO)에 대한 온도별 촉매 활성을 측정하여 저온 촉매 활성 특성을 확인하였다.

Effect of Pressure on the Synthesis of magnetite nanoparticles using a high pressure homogenizer

Magnetic nanoparticles have interesting magnetic and electrical properties. They are used in permanent magnets, magnetic memory devices, and new magnetic refrigeration system. High pressure homogenization in a solution during the chemical reaction may accelerate the rate of the reaction and the crystallization may be possible at low temperature. Magnetite nanoparticles were synthesized from Fe(OH)₂ using a high pressure homogenizer without any dispersing agents and oxidant.

The X-ray diffraction patterns showed that all the samples had the inverse spinel structure of magnetite nanoparticles. The average size of the magnetite particles could be controlled by the pressure of high pressure homogenizer. The average particle size ranged from 21 to 26 nm. Magnetic hysteresis measurements were performed using a vibrating sample magnetometer (VSM) to investigate the magnetic properties of the magnetite nanoparticles at room temperature. The VSM measurements revealed superparamagnetism of the nanoparticles for 1 pass at 1500 bar.

Synthesis of monodisperse magnetite nanoparticles using a high pressure homogenizer

High pressure homogenization in a solution during the chemical reaction may accelerate the rate of the reaction and the crystallization may be possible at low temperature.

Magnetite nanoparticles were synthesized from Fe(OH)2 using a high pressure homogenizer without any dispersing agents and oxidant.

The X-ray diffraction patterns showed that all the samples had the inverse spinel structure of magnetite nanoparticles.

The average size of the magnetite particles could be controlled by the number of passes. The average particle size ranged from 17 to 22 nm. Magnetic hysteresis measurements were performed using a vibrating sample magnetometer (VSM) to investigate the magnetic properties of the magnetite nanoparticles at room temperature.

The VSM measurements revealed superparamagnetism of the nanoparticles for 1 and 3 passes at 1500 bar.

Synthesis of monodisperse magnetite nanoparticles using a high pressure homogenizer

The β-glucan has been useful used in medicine, pharmacy, cosmetic and food industries as bioactive polymer.Unfortunately, high molecular weight, high viscosity and low solubility limit its applications. The β-glucan of high molecular weight was depolymerized using high pressure homogenizer (Nano Disperser, ILSHIN AUTOCLAVE) of micro orifice module type.

5%(w/v) β-Glucan solution was prepared with 1%(w/v) sodium hydroxide solution. The β-glucan solutions were treated through a high pressure homogenizer at 500, 1000 and 1500 bar for 1 to 5 cycles. The pressure and the number of pass increases make viscosity and molecular weight decrease without any additive such as strong acid/alkali solution.

Therefore, high pressure homogenizer process could be used in commercial processes as an effective method to resolve the physical problems involved in the use of β-glucan with high viscosity and low solubility. The depolymerized β-glucan was characterized by viscometer, GPC, FT-IR, UV-Vis and XRD.

Synthesis of monodisperse magnetite nanoparticles using a high pressure homogenizer

The chitosan extracted from crustacean shells is a biocompatible, biodegradable and non-toxic polymer, which makes it attractive for applications in the medical, pharmaceutical, cosmetic and food industries.

However, large molecular weight and viscosity limits its applications.

Large molecular weight chitosan was depolymerized by a high pressure homogenizer (Nano Disperser, ILSHIN AUTOCLAVE) with a micro orifice module.

1%(w/v) chitosan solution was prepared with 1%(v/v) acetic acid solution. The chitosan solution was passed through a high pressure homogenizer at 500 to 1500 bar for 1 to 5 cycles. An increase in the pressure and the number of passes causes the viscosity and molecular weight to decrease without the use of any additives, such as acid/alkali solutions The FT-IR spectra indicated no obvious modifications of the chemical structure of chitosan before and after the high pressure homogenizer treatment.

The UV spectra showed a new absorption band of carbonyl groups at 255 nm. The carbonyl groups might be formed during depolymerization. The depolymerization of chitosan using a high pressure homogenizer is a green chemical process for potential medicine, pharmacy and food industries applications.