• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.282-287
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• 2018

본 연구는 광물화된 탄소나노튜브를 고분자 기지재료의 강화재로 사용할 때, 계면 결합력이 기존 탄소나노튜브 강화재에 비해 어떤 차이를 보이는지 분자동역학 시뮬레이션을 통해 탐구한다. 최근 탄소나노튜브에 질소를 도핑한 후 표면을 광물화 하는 실험 연구가 보고되고 있다. 하지만 복합재료의 강화제로 첨가되었을 때 보일 수 있는 물성 증가 현상에 대한 연구는 아직 부족하다. 광물질로는 실리카($SiO_2$)를 사용했고 고분자 기지재료로는 열 가소성 수지인 poly(methyl metacrylate) (PMMA)를 사용했다. 계면 결합력과 계면 전단 응력을 계산하기 위해 강화재를 기지재료로부터 빼내는 pull-out 시뮬레이션이 진행되었다. 계산 결과, 실리카 광물화된 탄소나노튜브가 고분자 기지재료와 향상된 계면 상호작용을 가지는 것으로 조사되었다. 본 연구진은 향후 광물화된 탄소나노튜브 강화재가 첨가된 나노 복합재료의 열 기계적 물성을 분석하여 다양한 분야에서의 활용 가능성을 제시할 계획이다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.629-646
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• 2023

천전리 각석의 모암은 백악기 경상누층군의 대구층에 속하는 셰일이다. 이 암석은 열변질을 받아 혼펠스화 되어 경도가 높고 치밀한 조직을 갖는다. 각석의 표면은 일정한 깊이의 풍화대를 형성하고 있으며 비풍화대와는 광물 및 화학조성에 차이가 있다. 각석의 물리적 손상도 평가 결과, 균열은 대부분 층리와 평행하게 나타나며 상대적으로 조직의 치밀도가 낮은 상부에 집중된다. 탈락은 각석의 상부와 하부에서 전체 면적의 6.0%를 차지하며, 균열이 교차하는 쐐기작용에 따라 생성된 것으로 보이다. 표면을 점유하는 1차 박락은 전체면적의 23.8%이며, 2차 박락은 9.3%, 3차례 이상 발생한 박락은 3.4%로 산출되었다. 이는 자연적 풍화와 과거 이곳에서 화장하던 풍습으로 인한 열충격이 영향을 주었을 것으로 판단된다. 초음파 물성으로 보아 각석은 층리와 평행한 수평방향으로 높은 강도를 지시하며, 물리적 손상이 적은 영역은 평균 4,684m/s를 기록하였으나 균열대 및 박리박락이 심한 곳은 평균 2,597에서 3,382m/s로 차이를 보였다. 천전리 각석의 물리적 손상은 풍화작용이 반복되면서 암석 표면이 내부보다 정도가 심화되고 광물의 결합력이 약해져 나타난 것으로 보인다. 따라서 비풍화대보다 풍화대에서 응력이 크게 발생할 때 상대적으로 풍화된 표면이 지지력을 잃고 박락이 발생한 것으로 이해할 수 있다.

• 지질공학
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• 제22권2호
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• pp.173-183
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• 2012

본 연구에서는 응력완화실험을 통한 포화상태에서의 토노(Tono) 화강암의 표면변형에 대한 연구를 수행하였다. 본 실험을 위해서 실험이 진행되는 동안 실시간으로 다초첨 레이져 스캔 현미경(Confocal Laser Scanning Microscope, CLSM)으로 관찰이 가능하고 변위 및 응력에 대한 데이터 취득이 가능한 장치를 고안하였다. 광물내의 변형 및 광물경계부에서의 변형은 유한요소해석 방법을 사용하여 계산하였다. 그 결과 응력완화실험 중에는 광물 내부와 광물 경계부 모두에서 활발한 변형을 보이는 것이 관찰되었으며 이는 가해지는 응력이 높아질수록 더욱 커진다는 사실을 확인하였다. 또한 유한요소 해석의 결과는 광물내의 변화보다는 압축력에 의해서 발생되는 광물경계부에서의 변화가 더욱 크다는 것을 설명한다. 이를 도식화시켜 표현해보면 화강암 내부에서 광물 경계부의 변형이 광물 내부의 변형보다 크게 나타난다는 것을 쉽게 관찰 할 수 있다. 이는 흑운모와 석영의 물리화학적 특성에 기인된다고 사료된다. 즉 석영은 안정된 구체를 보이는 반면에 흑운모는 층상형태로 약한 결합구조를 보이고 있기 때문으로 판단된다.

• 한국광물학회지
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• 제28권1호
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• pp.29-38
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• 2015

광석에서 순도 높은 금은을 추출하기 위해 사용된 청화법으로부터 시안이 유출되어 광석 내 존재하는 중금속들과 결합하여 다양한 형태의 시안화합물이 생성된다. 이러한 시안화합물은 난분해성 오염물질로서 인간을 포함한 생태계에 악영향을 끼친다. 결합력에 따라서 중금속과 결합한 시안화합물은 공유결합성 화합물(weak acid dissociable, WAD)과 착화합물(strong acid dissociable, SAD) 등으로 분류할 수 있다. 본 연구에서는 시안화합물의 존재 형태별 광촉매 산화 효율을 비교 평가하였다. 특히 자외선 LED 광원의 파장과 광촉매 표면 개질이 시안화합물의 분해에 미치는 영향을 살펴보았다. 실험 결과, 동일한 광촉매 산화 조건에서 자유 시안보다는 중금속과 결합한 시안화합물의 광산화 분해 효율이 떨어짐을 알 수 있었다. 그리고 자유 시안의 경우에는 짧은 파장에서 광촉매 산화가 효과적이었지만 중금속과 결합한 시안화합물의 경우에는 긴 파장에서 광산화 분해능이 더 높게 나타났다. 그리고 광촉매 표면 개질에 의하여 광촉매 산화 공정의 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제36권4호
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• pp.210-217
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• 2003

산화물에 대한 카드뮴의 흡착특성을 모사하기 위하여 토양에 존재하는 대표적 산화광물인 침철광과 석영을 대상으로 회분형 카드뮴 흡착실험을 수행하였다. 토양 광물에 대한 카드뮴의 흡착을 예측하기 위해 기존의 경험적 흡착모델 대신 표면착물 모델을 적용하였다. 모델을 검증하기 위하여 카드뮴의 흡착에 영향을 미치는 pH, 중금속 농도, 산화물 농도 및 이온강도 등의 인자를 조절하며, 다양한 조건하에서 회분형 흡착실험을 수행하였다. 실험결과, 카드뮴의 농도가 증가함에 따라 pH에 따른 흡착 곡선은 알칼리 쪽으로 평행하게 이동하였다. 흡착 실험으로부터 계산한 50%의 카드뮴이 흡착되는 pH인 $pH_{50}$은 합성 침철광이 5.25로 석영의 7.83에 비해 매우 낮아 카드뮴에 대한 표면 결합력이 석영에 비해 합성 침철광이 우세함을 시사하였고 이는 모델의 모사 결과와도 잘 부합하였다. 또한 배경전해질로 사용한 $KNO_3$의 이온강도는 카드뮴의 흡착에 영향을 미치지 않았다. 따라서 카드뮴은 산화광물 표면에 내부이온흡착 메커니즘에 의하여 흡착되는 것으로 판단할 수 있었다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제28권1호
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• pp.19-28
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• 2008

수수(Sorghum bicolor(L.) Moench) 잡종의 미량(微量) 광물질(鑛物質) 함량에 미치는 정수장(淨水場) 슬러지의 영향에 관해 조사를 했는데, 이번 보고는 니켈 성분의 분석에 관한 것이다. 대조구(對照區), 부숙(腐熟)시킨 정수장 슬러지, 정수장 슬러지+질소－인산－칼륨 비료, 부숙시킨 슬러지+질소, 인산, 칼륨 비료의 4가지를 처리로 하였고, 1, 3, 5시간 예열(豫熱) 시간이 실험 조건이었다. 5시간 이후의 조건에서 백그라운드의 값이 가장 적었고, (측정값들의 흡광도의 평균/측정값들의 흡광도 표준편차)의 값이 가장 커서, 5시간 예열이 좋다고 보여지며 그 이유는 니켈(Ni)의 결합력이 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 칼륨(K)보다 크기 때문이라고 보여진다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.19-31
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• 2007

플라이 애쉬와 고로슬래그를 함유하고 물-결합재비가 낮은 고성능 콘크리트의 자기건조에 의한 습도감소와 수축과의 연관성을 파악하기 위하여 내부 습도와 변형률을 측정하였다. 그 결과 일반 콘크리트 내부 습도 감소는 약 10% 수축변형률은 약 $320{\times}10^{-6}$까지 진행하였으며 플라이 애쉬 10%, 20% 혼입한 콘크리트의 경우 각각 10%, 7%의 습도 감소와 $274{\times}10^{-6}$, $231{\times}10^{-6}$의 변형률을 나타내었다. 고로슬래그 40%, 50%를 혼입한 콘크리트는 11%, $371{\times}10^{-6}$, O30G50은 11%, $350{\times}10^{-6}$의 습도감소와 수축 변형률을 나타내었으며 플라이 애쉬 혼입 콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 습도 감소량과 변형률이 감소하며 고로슬래그 혼입 콘크리트는 증가하는 경향을 보였다. 자기수축의 경우 내부 습도와 변형률의 관계만을 고려할 때 플라이 애쉬, 고로슬래그 혼입 유무에 상관없이 모두 습도와 변형률은 강한 선형성을 보였다. 콘크리트 내부 습도 변화와 수축변형률의 관계를 보다 구체화하기 위하여 콘크리트 내부 공극을 단일 네트워크로 가정하고 확장 메니스커스 생성 가정 하에 공극수에서 발생하는 모세관 압력과 수화조직체에서 발생하는 표면에너지 변화를 습도의 함수로 모델링하여 수축의 구동력으로 작용시킨 결과 실험값과 비교적 일치하는 값을 나타내었다. 이를 근거로 물-결합재비가 낮은 고성능 콘크리트에서 자기건조에 의한 습도감소는 20nm이하의 소형공극에서 발생함을 파악할 수 있었으며 따라서 자기수축에 대한 제어 방안은 이러한 소형공극에서의 공극수 표면장력과 포화도에 초점을 맞추어야 함을 확인할 수 있었다.

• 구강회복응용과학지
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• 제31권3호
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• pp.203-211
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• 2015

목적: 완전한 골-임플란트 결합을 가졌던 임플란트가 갑자기 골유착을 잃은 경우의 시간에따른 재골유착을 연구하기 위함이다. 연구 재료 및 방법: 23마리 토끼의 좌우 경골에 각각 2개씩 실험목적으로 제작한 RBM임플란트를 식립 후, 6주 후에 1차로 비틀림 제거력을 측정한 다음, 임플란트를 다시 재위치 침하시키고, 4일, 7일, 11일, 2주, 4주, 6주, 그리고 8주의 재침하시간 경과 후 2차로 비틀림 제거력을 측정하고 시편을 제작하여 조직 형태학적 검사를 하였다. 통계학적 검사를 위해 paired t-test를 시행했고, One-way ANOVA와 Tukey's post-hoc test 통해 그룹간 차이를 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 결과: 1차 비틀림 제거력과 비교해봤을 때 2차에서 11일 후에는 증가했으며, 2주 후부터 유의성 있게 증가하였다. 형광조사검사에서, 7일 후부터 골-임플란트 계면 사이에 형광밴드가 나타나는 광물화 현상이 관찰되고, 11일 후부터는 분명한 골 형성이 나타났다. 결론: 토끼에서는 11일 이후가 되면 충분한 재골유착을 얻을 수 있었다.

• 한국광물학회지
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• 제26권2호
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• pp.101-110
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• 2013

나노크기 매킨나와이트(nanocrystalline mackinawite, FeS)는 높은 비표면적을 지닌 반응성 높은 광물로, 오염된 지하수나 토양의 복원을 위해 널리 사용된다. 또한 매킨나와이트는 혐기성 부식반응에 대해 열역학적으로 안정하고, 황산염 환원미생물의 대사에 의해 재생된다는 장점이 있다. 하지만 매킨나와이트 나노입자는 지하수 흐름에 의해 멀리 확산되거나 입자집적이 일어나 대수층 공극을 막는다. 따라서 현장복원을 위한 투과반응벽(permeable reactive barrier)의 설치를 위해서 나노크기 매킨나와이트에 대한 변형이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 코팅법을 활용해 매킨나와이트 나노입자를 알루미나(alumina, $Al_2O_3$) 및 활성알루미나(activated alumina) 표면에 증착시켰다. 매킨나와이트의 코팅량은 pH에 따라 현저히 달랐으며, 두 종의 알루미나 모두 약 pH 6.9에서 최대 코팅이 관찰되었다. 이 pH에서 알루미나와 매킨나와이트는 반대의 표면전하(surface charge)를 띠어 두 광물 간 정전기적 인력이 발생하고, 이로 인해 효율적인 코팅이 일어났다. 이 pH에서 알루미나 및 활성 알루미나에 의한 코팅량은 각각 0.038 $mmol{\cdot}FeS/g$과 0.114 $mmol{\cdot}FeS/g$이었다. 혐기성 조건에서 코팅되지 않은 알루미나 및 활성 알루미나, 그리고 최적 pH에서 코팅된 알루미나 및 활성 알루미나를 사용해 아비산염(arsenite) 흡착실험을 수행했다. 코팅되지 않은 활성 알루미나는 코팅되지 않은 알루미나와 비교해 단위질량당 높은 아비산염의 제거를 보여주었으나, 매킨나와이트의 코팅에 의한 흡착량 증가를 보이지 않았다. 활성 알루미나는 높은 비표면적을 지니고 있어 반응성 높은 수산화작용기(hydroxyl functional group)가 다수 존재했고, 이로 인해 코팅된 매킨나와이트에 의한 아비산염의 제거가 중요하지 않았다. 반면 알루미나는 매킨나와이트 코팅에 의해 향상된 아비산염의 제거율을 보였는데, 이것은 알루미나에 존재한 수산화작용기가 아비산염과의 표면배위결합(surface complexation)에 소모되고, 코팅된 매킨나와이트에 의한 부가적인 흡착이 일어났기 때문이다. 코팅된 알루미나는 이전에 연구된 코팅된 실리카와 비교해보면 단위 비표면적당 매킨나와이트의 코팅량이 약 8배 높았으며, 더 높은 아비산염에 대한 흡착력을 보였다. 따라서 본 연구의 결과는 코팅된 알루미나는 투과반응벽의 설치에 적합한 물질이고, 특히 아비산염으로 오염된 지하수의 정화에 유용하게 적용될 수 있음을 지시하고 있다.

• 보존과학회지
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• 제24권
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• pp.1-11
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• 2008

서울역사박물관에서 소장하고 있는 운현궁 석조수조의 재질은 미세층리와 여러 조의 점토질 세맥이 발달된 석회질 대리암이다. 이 수조에는 전면에 걸쳐 균열이 나타나며 흑색변색이 심하여 보존처리가 필수적이다. 수조에서 나타나는 수평 및 수직방향의 균열은 상대적으로 결합력이 낮은 층리부분과 세맥이 형성된 곳에 집중적으로 발달되어 있다. 수조 표면을 변색시킨 물질은 유기물의 침착과 고사로 인해 발생한 탄소성분으로 밝혀졌다. 초음파 측정결과, 운현궁수조를 구성하는 암석의 물성은 약한풍화단계(SW)로 나타났으나 전체적인 표면 풍화는 구성광물의 입상분해가 발생할 정도로 심각하다. 또한 이 수조의 안정성에 가장 큰 위협요인인 33조에 달하는 균열의 깊이는 석조의 최대 두께인 60mm를 완전히 관통한 것도 있으며, 최소깊이는 9mm로 산출되었다. 점토질 세맥을 따라 발생한 균열중에는 수조의 외벽과 내벽을 관통한 개방형 균열도 있으며, 층리를 따라 생성된 균열은 대부분 20~30mm의 심도를 나타내었다. 이 결과는 운현궁수조의 장기적인 보존관리에 중요한 자료로 활용될 것이다.