본 연구에서는 닭의덩굴속 호장근절의 한반도산 분류군을 중심으로 잎 표피세포 및 털의 미세구조를 관찰하여, 이들 형질의 분류군간/분류군내 변이 양상을 구명하고 식별형질로서의 분류학적 유용성을 검증하고자 하였다. 본 절 분류군들의 표피세포의 형태는 향축면 표피세포의 경우 다각형, 배축면 표피세포는 수층벽이 파상인 부정형으로 근본적으로 유사하였으나, 표피상납질의 발달 정도는 분류군간/지역집단 간에 변이가 있는 것으로 밝혀졌다. Fallopia sachalinensis는 본 절 다른 분류군과는 달리 모든 잎 배축면의 모든 표피세포에 표피상납질이 조밀하게 발달하며, 또한 울릉도 및 독도에 분포하는 본 종 개체들은 일본 및 사할린에 분포하는 개체들에 비해 표피상납질이 상대적으로 가늘게 발달하는 특징을 나타내었다. 기공의 크기는 분류군내에서도 변이가 존재하였으며, 일반적으로 다배체(6, 8, 12배체)인 개체들이 4배체인 개체에 비해 기공이 큰 경향을 나타내었다. 한편, 본 연구에서 조사된 본 절 분류군에는 크게, (1) 원추형 단세포 털, (2) 단세포 또는 2-8개의 세포가 한 줄로 연결된 선형의 털, (3) 다세포로 구성된 방패상 선모의 3 종류가 분포하였으며, 털의 종류와 분포 양상은 분류군 및 지역집단을 구분하는데 유용한 형질인 것으로 판단되었다.
한국산 체꽃속(Scabiosa L.)의 외부형태형질을 바탕으로 구분한 5가지 변이 유형[솔체꽃(S. comosa) Type 1-2, 체꽃(S. tschiliensis f. pinnata) Type 3-4, 구름체꽃(S. tschiliensis f. alpina) Type 5]에 대해 잎 표피와 화분의 미세구조를 관찰하였다. 잎 표피세포의 크기는 향축면은 평균 12.4 × 6.7 ㎛로, Type 1이 가장 작고 Type 3가 가장 컸으며, 배축면은 평균 9.4 × 4.6 ㎛로 모든 유형이 비슷하게 나타났다. 모용은 단세포성 선상 모용이 일부 유형에서, 다세포성 비선상 모용이 모든 유형에서 관찰되었다. 선상 모용은 향축면에서 Type 1과 5에만 있었으며, 두 유형 중 Type 5의 모용이 길이 72.2 ㎛로 더 길고, 단위면적 (0.01 mm2) 당 개수도 5개로 더 많았다. 배축면에서는 Type 1, 3 및 5에 있고, 단위면적 당 개수가 Type 1과 5는 3~6개로 비슷하였으나, Type 3은 1개 이하로 매우 드물게 나타났다. 기공복합체는 부등형으로 양면에 분포하며, 향축면의 공변세포 크기는 평균 4.4 × 2.7 ㎛로 너비는 유사하나 길이는 Type 1과 5가 3.1 ㎛, 3.9 ㎛로 나머지에 비해 작았다. 단위면적 당 기공의 수는 향축면과 배축면이 평균 40.2개, 149.2개이고, 양면 모두 Type 1이 66.3개와 177.2개로 가장 많았다. 화분은 모두 단립으로 삼구형이고, 극축 길이(P)와 적도면 지름(E)의 비율은 0.83~1.12로 모양은 아단구형~약장구형이다. 표면무늬는 과립상 표면에 자상 돌기가 있고, Type 3과 4에서만 유공상이 확인되었다. 이상의 결과에서, 솔체꽃 유형인 Type 1과 2가 잎 표면의 선상 모용 유무 및 기공의 수에 뚜렷한 차이를 보여 Type 1은 솔체꽃과는 다른 새로운 변종 또는 품종일 가능성이 있다고 생각된다. 또한 체꽃 유형인 Type 3과 4의 경우, Type 3의 잎 배축면에 털이 드물게 있으나, 두 유형의 화분 표면무늬가 동일하고, 다른 형질들도 모두 중복되어 연속적인 변이로 보이며, 구름체꽃 유형인 Type 5는 나머지 유형과 뚜렷이 구분되었다.
물유리는 기존의 silicon alkoxide보다 훨씬 단가가 저렴하여 상업화에 유리하다는 장점을 나타낸다. 물유리 기반 실리카 에어로겔의 제조에서 산 촉매에 의한 중합 과정이 최종 미세 기공구조 특성에 상당한 영향을 끼치는데, 본 연구에서는 이러한 산 촉매의 종류와 양에 대한 물유리 기반 실리카 에어로겔의 비표면적, 기공 크기 분포 등 각 경우에 해당하는 물성 및 그에 따른 차이를 연구하였다. 최종 생성물의 물성을 통해 물유리 기반 실리카 에어로겔은 중합 반응에 관여하는 산 촉매의 종류와 농도, 몰수에 의해 영향을 받고, 특히 산 촉매의 몰수에 의한 영향이 몰 농도에 의한 영향보다 크게 작용함을 확인하였다. 기존 방식으로 4M 염산 촉매를 첨가할 경우 비표면적이 $394m^2/g$, 기공의 부피가 2.20 cc/g, 평균 기공 지름이 22.3 nm이며 기공률이 92.53%인 실리카 에어로겔을 합성할 수 있었다. 반면 4M의 황산 촉매를 적정량의 몰수인 73 mmol로 투입하여 최종 물유리 기반 실리카 에어로겔을 제조할 경우 비표면적은 $516m^2/g$, 기공의 부피는 3.10 cc/g, 평균 기공 지름은 24.1 nm, 기공률은 96.1%로, 기존의 산 촉매를 투입하여 만든 물유리 기반 실리카 에어로겔보다 전반적으로 기공구조의 특성이 향상됨을 확인하였다.
탄소섬유 복합재를 제작하였을 때, 함께 적층되는 유리섬유 부직포 개수 및 적층 순서에 따른 기공률과 기계적 물성 간의 상관관계를 확인하였다. 탄소섬유 복합재는 고 투과성 물질인 유리섬유 부직포를 함께 적층 하여 진공 수지 이송 성형 법(vacuum assisted resin transfer molding, VARTM)을 통해 제작하였다. 기공률은 시편의 단면을 광학현미경으로 촬영 후 MATLAB의 기공률 계산 코드를 통해 측정하였고, 기계적 물성은 인장시험을 통해 인장 강도 및 인장 강성, 굽힘 강도, 굽힘 강성을 측정하였다. 또한, 기공률과 기계적 물성 간의 상관관계를 확인하기 위해 두 변수간 피어슨 상관계수를 계산하였다. 결과적으로 유리섬유 부직포의 개수가 증가할수록, 적층 시 중심에서 멀어질수록 기공률이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 인장 강도 및 인장 강성은 기공률과 약한 양의 상관관계를 보였다. 또한, 인장 강도 및 강성에 기공률만이 미치는 영향을 확인하기 위해 고전 적층 판 이론으로 계산한 기계적 물성과 실험값을 비교하였으며, 인장 강도의 차이는 기공률에 강한 양의 상관관계를 인장 강성은 약한 양의 상관관계를 보였다.
본 연구에서는 인산코팅된 것과 되지 않은 OXI-PAN섬유를 사용하여 제조된 무질서 배향의 OXI-PAN/페놀수지 복합재료를 불활성분위기의 여러 열처리온도에서 탄화하였을 때, 섬유표면에 인화합물의 존재 유.무가 복합재료의 물리적특성 및 미세구조 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 두 종류 복합재료의 물리적특성 변화를 탄화온도 영향에 대한 섬유와 매트릭스 및 그 계면에서의 미세구조 거동변화와 기공형성의 관점에서 해석하였다. 열처리시 온도상승에 따라 섬유와 매트릭스 계면에서의 화학반응에 의해서 그 구분이 점차 사라지면서 국부적으로 치밀하고 균일한 상을 이루고 있는 것으로 조사되었다. 또한, 탄화 조건에서도 인산코팅은 OXI-PAN 섬유의 직경의 감소를 억제하고 열안정성을 향상시키므로 복합재료의 부피수축률을 줄이고 탄화수율을 증가시키는데도 어느정도 기여할 수 있으리라 판단되었다.
EMI 대책용 전자파 흡수체로 알려진 cu-Ni-쿠 페라이트를 분말야금법으로 제조하여, 성형압력과 소결온도의 변화에 따른 미세조직을 과낯ㄹ하고, 투과반사법으로 전자파 흡수능을 측정하여 조직과의 관계로 검토하였다. 하소는 공기중에서 90$0^{\circ}C$로 2시간동안 행하는 것이 최적이었다. 미세조직과 입자의 크기는 성형압과 소결온도로 제어할 수 있다. 100Mpa로 성형한 것이 치밀하고, 전자파 흡수특성이 우수하였다. 복소유전율과 복소투자율은 기공도와 소결밀도에 영향을 받았다. 전자파흡수능은 밀도보다는 입자의 크기에 더 큰 영향을 받았다.
$100^{\circ}C$에서 0.03 M $FeCl_3$ 용액을 이용하여 수열법으로 제조한 80~90 nm의 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 나노크기 입자의 결정 성장이 유연 frit 및 무연 frit에서 조사되었다. 두 종류의 frit 내에 있는 나노사이즈 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자를 $800^{\circ}C$로 가열하였고 frit 내의 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자의 평균 입경이 각각 200~210 nm과 150~160로 증가했다. 또한 ${\alpha}-Fe_2O_3$의 응집과 소결로 인해 결정 성장이 촉진된다는 사실도 확인되었다. 직경이 100 nm를 초과하는 큰 입자의 형성 비는 무연 frit에서 54 %, Pb가 함유된 유연 frit에서는 85 %였다. $800^{\circ}C$에서 frits 내에 있는 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자를 가열함으로써, 평균 직경 7~9 nm의 기공이 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자 내에 형성되었다. 이들 기공은 원래의 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자 내의 한층 더 미세한 기공들로 구성된 다공성 구조에서 유래되었고, 소결 중 이들 미세 기공들은 입자에 갇혀있는 상태에서 서로 결합하여 7~9 nm의 기공 크기로 성장하였다.
타일의 내마모성과 내산성을 향상시키기 위해 결정화유리가 최근에 새로운 유약 재료로서 소개되고 있다. 신 유약의 연구에 사용된 조성은 $Ca_2$ZrSi$_4$O$_{12}$ 상에 근접하는 CaO-ZrO$_2$-SiO$_2$계의 유리조성의 분말로, 마이크로파 가열 (2.45 GHz)에 의해서 900-120$0^{\circ}C$의 0-20분간 소성되어 평가되었다. 그 결과, 100$0^{\circ}C$ 이상에서 소성한 시편은 내부 결정화를 나타내었으며, 결정상은 미세(5$mu extrm{m}$)한 크기를 갖는 $Ca_2$ZrSi$_4$O$_{12}$가 주 결정상이며, $Ca_2$ZrSi$_4$O$_{12}$, CaSiO$_3$, SiO$_2$의 세 상이 나타났다. 소결체의 미세구조는 사용한 유리분말의 입도의 영향을 받았다. 미세분말 (<38$\mu\textrm{m}$)을 이용한 소결체의 조직이 조세분말 (45-150$\mu\textrm{m}$)의 경우보다 수축율면에서 높았으며 낮은 기공도를 갖는 미세구조를 가졌다. 마이크로파에 의한 유리분말의 소성은 1000-120$0^{\circ}C$ 구간에서 10분 이내 결정화가 완료되는 급속 가열 공정이었으며 CaO-ZrO$_2$-SiO$_2$계 결정화 유리 제조에 균일한 체적가열을 할 수 있었다.
본 연구는 한국 남부지역의 주요 조경수 가시나무(Quercus myrsinifolia), 종가시나무(Quercus glauca), 참가시나무(Quercus salicina), 동백나무(Camellia japonica), 왕벚나무(Prunus × yedoensis) 등 5수종을 대상으로 계절별 미세먼지 흡착량 및 수종별 잎 표면 미세구조와의 관계를 연구하였다. 계절별 미세먼지 흡착량 범위는 1월(31.51~110.44 ㎍/cm2), 11월 (23.20~79.30 ㎍/cm2), 5월(22.68~76.90 ㎍/cm2), 8월(9.88~49.91 ㎍/cm2) 순으로, 8월보다 1월에 54.4% 더 높은 미세먼지 흡착량을 보였다. 잎 표면에 홈이 있고 털을 갖고 있으며, 왁스층 함량이 높은 Q. salicina는 미세먼지 입자 크기별 흡착량이 높게 유지되었으며, 광택이 있고 잎 표면이 매끄러우며, 왁스층 함량이 낮은 C. japonica와 Prunus × yedoensis는 계절별 미세먼지 흡착량이 낮았다. 엽면적 크기, 기공밀도 및 기공 길이의 증가는 PM 흡착량의 감소와 관련이 있고 반면, 잎 표피 거칠기, 왁스층 함량, 기공 폭의 증가는 PM 흡착량의 증가와 관련이 있었다. 또한, 잎 표면 왁스층 함량이 증가할수록 잎 표면 PM 흡착량도 증가하였으며, PM10, PM2.5 보다는 PM0.2와 관련이 높은 것으로 확인되었다. 또한, 앞으로 개별 수종에 대한 미세먼지 저감 효율을 정량적으로 판단할 수 있는 기준을 통한 저감 수종 선발과 더불어 미세먼지 저감을 위한 숲 조성 가이드라인 또한 제시되어야 할 것으로 판단된다.
현재까지 개발되어 온 고체산화물 연료전지는 전해질로 사용되는 산소이온전도성 산화물의 저온에서의 낮은 전도도로 인해 그 사용영역이 제한되어 왔으며, 기판재료가 연료가스 확산층으로 사용되어야 한다는 점 때문에 저온작동을 위한 박막화 역시 명확한 한계를 가지고 있다. 이러한 문제점은 고도의 평활도를 갖는 균일한 나노기공성 기판재를 도입함으로써 해결될 수 있으며, 본 연구에서는 나노기공성 기판에 비정질 금속박막을 증착/산화하는 방안을 제시한다. 초박막형 성공정으로서, 산화 후 산소이온전도성 산화물을 구성하는 합금 타겟을 장착한 DC-magnetron sputter를 사용하여 $20{\sim}200nm$의 기공크기를 갖는 나노기공성 양극산화 알루미나 기판에 비정질 금속합금막을 형성하여 산화/열처리 과정을 거쳐 초박막 산화물 전해질의 제조공정을 실현하였다. 얻어진 박막의 가스투과특성, 입자/입계의 관찰, 상전이에 따른 결정구조/미세구조변화를 관찰하여 초박막 증착 및 전해질의 나노구조제어에 필요한 제반 기본물성데이터를 확보하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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