• 한국광물학회지
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• 제19권4호
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• pp.265-275
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• 2006

미생물을 이용한 원석 또는 폐석으로부터 인류에 유용한 원소 및 중금속의 용출은 초기 연구단계에 있는 새로운 생물학적 기술 중의 하나이다. 본 연구의 목적은 갯벌 퇴적물에서 분리한 미생물(Microcosm)을 이용하여 자철석으로부터 철의 용출 및 용출된 철의 생광화작용에 따른 2차 물질의 형성을 규명하고자 한다. 갯벌퇴적물에서 분리한 철 환원 박테리아(Microcosm)가 글루코스($10{\sim}20mM$)를 이용하여 성장하는 동안 자철석으로부터 철의 용출 및 2차 물질의 형성을 ICP, XRD, SEM-EDX 및 TEM을 이용하여 연구하였다. 미생물배지에 상업용 자철석(미생물배지 : 자철석 = 100 : 1)과 철환원 박테리아를 넣고 혐기성 및 호기성 조건하에서 철 용출 및 2차 물질의 형성실험을 실시한 결과, 철의 용출 실험동안 미생물배지의 Eh는 호기성 조건에서 +250 mV에서 -520 mV 까지 감소하고, pH 7.3에서 5.5까지 감소하였다. 혐기성 환경에서 박테리아의 활동에 따라 15일째 자철석으로부터 94 ppm의 Fe를 용출하였으며, 박테리아가 없는 혐기성 조건 하에서는 0.9 ppm의 Fe의 용출을 보여 주었다. 호기성 환경에서 박테리아의 활동에 따라 자철석으로부터 15일째 107 ppm의 Fe를 용출하였다. 배양을 시작한지 1개월이 지난 시점에서는 미생물배지에 용출되어 있는 Fe가 혐기성 조건에서는 57ppm의 Fe가, 호기성 조건하에서는 6.5 ppm의 Fe 각각 존재하였다. 박테리아가 배양되는 동안 용출된 철의 감소는 2차물질의 형성에 철이 소비된 것으로 사료되며, 호기성 조건하에서는 적갈색의 2차 물질 형성을 보여주었다. 미생물에 의한 자철석으로부터 철과 망간의 용출은 미생물의 활동에 따른 미생물배지의 열역학적인 조건(Eh/pH)의 변화 및 유기물의 산화에 따른 유기산의 형성에 기인한 것으로 사료된다. 미생물을 이용한 결정질의 자철석으로부터 철의 용출 및 비정질의 2차물질의 형성은 미생물의 퇴적물 내에서 철의 순환에 중요한 역할을 담당할 뿐만 아니라 미생물을 이용한 유용물질의 침출(Bioleaching) 및 생광화작용에 따른 광물의 합성 가능성을 시사한다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권5호
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• pp.549-557
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• 2006

화력발전소에서 발생하는 폐 음이온교환수지를 분해하기 위해 초임계수 산화 특성 연구를 진행하였다. 폐수지는 음이온교환수지와 양이온교환수지가 혼합된 상태로 배출되었으며, 혼합된 폐수지에서 고-액 유동층을 이용하여 음이온수지를 분리하였다. 분리된 음이온 수지는 원소분석과 열분석을 통해 양이온 수지가 혼합되지 않았음을 확인하였다. 음이온수지를 고압 펌프를 이용하여 초임계수 산화 반응 장치에 연속적으로 주입하기 위해 습식 ball mill을 이용하여 분쇄, 슬러리로 제조하였다. 압력 25.0 MP콘 체류시간 2분, 반응 온도 $500^{\circ}C$에서 처리수의 COD는 99.9%이상 분해됨을 확인하였지만, 총 질소 분해율은 41% 정도로 나타났으며, 슬러리에 질산을 혼합하면 처리수의 총 질소가 감소하였다. 처리수의 COD와 총 질소(T-N) 함량을 목적변수로 설정하여 음이온 수지 슬러리를 분해하는 최적 조건을 도출하기 위해 통계적 실험계획법인 중심합성계획법을 적용하였다. 처리수의 COD는 반응 온도 $500{\sim}540^{\circ}C$, 압력 25.0 MPa, 반응기 체류시간 2분 조건에서 $99.9{\sim}100%$까지 충분히 분해되었으며, 온도 변화와 질산 주입량 변화에 영향을 받지 않았다. 그러나 처리수의 총 질소는 질산 주입량의 변화에 대한 영향이 큰 것으로 확인되었다. 처리수의 총 질소는 회귀분석을 통해 질산 주입량의 함수로 나타낼 수 있었으며, 결정계수($r^2$)는 95.8%로 계산되었다.

• 한국산림과학회지
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• 제89권3호
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• pp.342-355
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• 2000

본 연구는 물순환모델을 이용하여 계류수의 유출성분을 직접유출과 기저유출로 분리한 각각의 유출성분과 계류수질의 장 단기 수질 관측을 통해 얻어진 pH, EC 및 용존이온들과의 관계를 파악하여 유출량의 변화가 물질수지 및 계류수질에 미치는 영향을 밝히기 위하여 실시하였다. 팔공산 수문관측유역에서 1998년 1월부터 1999년 9월까지 관측한 수문 및 수질자료를 대상으로 유출량과 수질변화 특성과의 관계를 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 계류수의 연평균 pH는 1998년에 6.48(6.22~6.89)로, 1999년에 6.52(5.75~7.18)로 나타나 대체로 일정한 값을 유지하고 있었으며, 시험유역에서 간벌이 실시된 이후 4개월 동안은 계속해서 pH가 낮아져 간벌이 영향을 미친 것으로 나타났다. 2. 계류수의 연평균 EC는 1998년에 $26.69(17.95{\sim}33.5){\mu}S/cm$로, 1999년에 $25.19(17.5{\sim}33.8){\mu}S/cm$로 나타나 시험유역에서 연중 일정한 값을 나타내었다. 3. 강우와 계류수의 평균 용존 물질량을 비교한 결과, 분석된 이온들 중 $K^+$를 제외한 나머지 이온 $Na^+$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$, $Cl^-$, $NO_3{^-}$, $SO_4{^{2-}}$는 모두 마이너스 수지를 나타냈다. 그리고, 계류수의 용존원소 가운데 양이온은 $Na^+$가 가장 농도가 높았으며, 음이온은 $NO_3{^-}$가 가장 많이 검출되었다. 4. 단위강우로부터 발생한 계류수 pH의 경시변화를 분석한 결과, 유량이 증가하면 pH가 낮아지다가 첨두유량을 전환점으로 해서 유출량이 감소하면 다시 pH가 높아지는 것으로 나타났다. 5. 계류수 EC의 경시변화를 분석한 결과, 강우초기의 유량증가시에는 EC값이 감소하지만 첨두유량을 전후로 해서 유량의 증감에 따라 EC값이 함께 변화하는 것으로 나타났다. 6. 계류수의 $Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$, 양이온총량, $Cl^-$ 및 $SO_4{^{2-}}$는 유출량이 증가하면 농도가 낮아지지만, 유출량이 감소하면 농도가 높아지는 경향을 나타내었으며, $NO_3{^-}$와 음이온총량은 그 반대의 경향을 나타내었다. 그리고, $Mg^{2+}$는 뚜렷한 경향이 나타나지 않았다. 7. 물순환모델에 의해 분리된 직접유출, 기저유출 및 총유출 성분 중 pH, EC 그리고 양이온 및 음이온 농도에 가장 큰 영향을 미치는 유출성분은 기저유출로 나타났다.

• 생명과학회지
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• 제17권11호
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• pp.1562-1570
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• 2007

본인들은 주류생산 부산물인 주박을 이용한 친환경적인 비료를 개발하고자 한다. 본 시험에 사용된 주박에는 잔존 알코올함량이 평균 5-8%이며, 주요성분으로 6.04% 총질소량, 42.59% 총탄수화물량, 1.01% 유용 인산량, 73.42% 유기물량, 7.72% $K_2O$, 1.35% CaO와 0.53% MgO을 함유하고 있었다. 주박은 980 units/g의 ${\alpha}-amylase$, 300 units/g의 glucoamylase와 1,800 units/g의 산성 protease활성을 나타내어 비교적 높은 수준의 효소 활성을 나타내었다. 토양으로부터 분리한 미생물 중 항 진균활성이 우수한 근권세균인 Bacillus subtilis KMU-13을 분리, 생화학적 특성과 16s rDNA 분석에 의하여 Bacillus subtilis KMU-13으로 동정했다. 식물병원성 진균인 Botrytis cinerea KACC 40573, Sclerotinia sclerotiorum KACC 41065, Fusairum of oxysporum KACC 40052, Pythium aphanidermatum KACC 40156, Phytophthora capsici KACC 40476와 Glomerella cingulata KACC 40299에 대하여 높은 항 진균활성을 나타내었다. 시제품은 동결건조 주박을 직접 시제품으로 사용하는 시제품 1과 동결건조 주박 20%, 담체 70%, B. subtilis KMU-13의 배양액 9.7%, 미량원소 0.3%를 혼합하여 시제품 2를 제작했다. 시제품 1과 시제품 2의 상추를 이용한 포장 재배시험에 대한 비료효과 및 토양이화학성 변화를 조사한 결과, 3요소비료, 퇴비 및 석회를 시용한 관행구에 비해 수확기의 엽장, 엽폭, 엽수 및 생체중량 등이 증가하였으며, 토양 이화학성의 변화는 거의 없었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권2호
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• pp.169-175
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• 2018

본 연구는 핵융합 배가스 중 삼중수소가 포함된 화합물인 메탄($CQ_4$) 및 물($Q_2O$)로부터 수소동위원소를 회수하기 위한 공정에 관한 것이다(Q는 수소, 중수소, 삼중수소). 수증기-메탄 개질반응과 수성가스 전환반응을 이용하여 $CQ_4$와 $Q_2O$를 $Q_2$로 변환시키고, 후속하는 팔라듐 분리막으로 생성된 $Q_2$를 회수한다. 본 연구에서는 $CQ_4$ 및 $Q_2O$ 중 하나의 물질인 $CH_4$ 및 $H_2O$로부터 수소 회수를 위해 촉매반응기, 팔라듐 분리막, 순환펌프로 구성된 순환루프를 적용하였다. 촉매반응온도 및 순환유량을 변화시켜가며 $CH_4$ 및 $H_2O$의 전환율을 측정하였다. $CH_4$ 중 수소 회수는 촉매반응온도 $650^{\circ}C$, 순환유량 2.0 L/min 조건에서 99% 이상의 $CH_4$ 전환율을확인하였고, $H_2O$ 중수소 회수는촉매반응온도 $375^{\circ}C$, 순환유량 1.8 L/min 조건에서 96% 이상의 $H_2O$ 전환율을 확인하였다. 이와 더불어, 향후 핵융합 실증로(K-DEMO)에서의 $CQ_4$ 발생량을 예측하고, 이에 대한 처리공정을 제안하였으며, HAZOP (Hazard and Operability) 분석을 실시하여 공정의 위험요소와 운전상의 문제점을 도출하고 해결방안을 제시하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제37권3호
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• pp.177-183
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• 2004

최근 시설 재배지에서는 사용된 배양액을 그냥 방출하고 있어서 지표수의 부영양화와 지하수의 오염을 유발시키는 것으로 알려져 있으며, 이와 같은 폐양액 처리 기술이 요구된다. 따라서 본 연구는 국내토양에서 분리된 광합성 독립영양 세균인 cyanobactria 중 우수한 균주를 선발하고 이의 생장에 필요한 다량의 N, P와 미량 필수원소 등 각종영양 물질이 충분히 함유된 폐양액을 이용하여 광합성 세균을 대량배양 하고자 하였다. 4종 (Anabaena HA101, HA701과 Nostoc HN601, HN701)의 미세조류 중 BG-II ($NO_3{^-}$) 액체배지에서 생장과 양분흡수능이 우수한 균체는 Nostoc HN601이었고, 이 균체는 질소 고정능 뿐만 아니라 균체 내 양분 보유능이 우수하여 본 실험을 위하여 최종 선발하였다. 선발된 Nostoc HN601의 최적 배양 조건는 통기처리 시 배양액 부피의 1/2수준의 조건과 초기 폐양액의 pH를 8.0으로만 조절 해주는 non-buffering 시스템이 효과적이었다. 최적 배양 조건하에서 Nostoc HN601을 15 L의 광배양기에 토마토를 수경 재배한 10 L의 폐양액을 이용하여 배양한 결과 균체의 생장은 $16mg\;Chl-a\;L^{-1}$로 실험실조건에서 배양된 균체 ($8.3mg\;Chl-a\;L^{-1}$)보다 약 2배정도 빠르게 증가되었으며, 폐양액 내 인산도 1주일 이내에 100% 제거시킴으로서 인산 제거효율이 매우 우수하였다. 또한 선발된 Nostoc HN601의 질소 고정능은 $22.4nmol\;C_2H_4\;mg^{-1}\;Chl-a\;h^{-1}$로 매우 우수하였고, 균체 내 총 인산과 총 질소함량은 각각 19.1 mg P와 63.3 mg N으로 높게 나타났다. 이러한 결과로 광반응기에서 폐양액을 이용한 cyanobacteria의 대량배양은 부영양화와 지하수 오염을 일으키는 폐양액 내 인산제거에 큰 효과가 있고. 배양된 균체는 높은 질소와 인산을 함유하고 있어서 생물비료로도 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권12호
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• pp.1337-1346
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• 2006

토양휴민(Hu)은 불용성 휴믹물질 성분으로서 소수성 유기화합물의 비가역적 토양흡착에 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려진다. 그러나 휴민분자는 대부분 토양 무기물(점토 및 금속산화물) 성분과의 혼합 상태로 존재하기 때문에 순수분리가 어려워 물질특성과 반응성에 대한 정보는 제한적이다. 본 연구에서는 알칼리 용해성 토양 유기물을 제거한 잔류토양(Crude 휴민)을 대상으로 HF(2%) 처리를 통한 일련의 정제휴민 시료($Hu_1-Hu_6$)를 확보하였고, 원소분석과 $^{13}C$ NMR 분석을 통한 물질특성 및 1-naphthol과의 흡착-탈착 특성을 조사하였다. 비교시료로서 피트에서 추출한 휴민에 대하여도 동일한 실험을 수행하였고, 그 결과는 토양휴민과 비교 분석하였다. $^{13}C$ NMR 분석결과 토양휴민 분자는 탄수화물과 파라핀 계열의 지방족사슬 탄소성분 함량이 전체 유기탄소의 80% 이상을 차지하는 높은 지방족성을 보였다. 1-naphthol과의 흡착실험 결과, HF 정제에 따라 무기물 성분이 제거될수록 Freundlich 흡착상수 n값이 0.538에서 0.697로 일정하게 증가하였으며, 유기탄소-표준화분배계수(log $K_{OC}$) 값도 2.43에서 2.74로 증가하였다. 이는 휴민시료에 존재하는 무기물 성분이 1-naphthol의 흡착에 관여하고 있음을 나타내며, 피트휴민의 결과와 함께 흡착의 비선형성과 흡착세기에 대한 무기물 성분의 영향을 설명하였다. 탈착실험 결과, 모든 휴민시료에서 흡착-탈착 hysteresis가 관찰되었으며, 낮은 용질농도($C_e$=0.1 mg/L)에서의 hysteresis index(HI)는 피트휴민(2.697)>정제휴민(0.738)>Crude 휴민(0.593)의 순으로 나타났다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제18권2호
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• pp.139-146
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• 1985

본 연구는 대두발효식품인 메주나 Tempeh를 식이로서 쥐에서 섭취시킨 후 대두의 발효가 단백질과 무기질의(Ca, Fe, Zn) 생체 이용율에 미치는 영향을 보고저 하였다. 분리대두단백질 삶은콩, 메주 그리고 Tempeh를 단백질 급원으로 하는 식이를 횐 쥐에게 섭취하게 한 후 그에 따른 단백질 효율과 단백질 보유율, 그리고 무기질들의 생체 이용율을 조사하였다. 이상의 실험결과를 요약하면 다음과 같다. 1 ) Casein의 PER을 2.5로 환산한 값을 기준으로 한 C-PER은 ISP군(郡), 삶은콩군(郡), 메주군(郡), Tempeh군(郡)이 각각 1.82, 1.98, 2.11, 2.36이었으며 식이에 따라 유의적인 차이가 없었다(P<0.05). 2) 단백질 보유율은 casein군(郡), ISP군(郡), 삶은콩군(郡),메주군(郡), 그리고 Tempeh군(郡)이 각각 44.44%, 51.83%, 47.67%, 50.90% 그리고 45.97%이었고 식이에 따라 유의적인 차이가 없었다(P<0.005). 3) Ca의 체내 보유율은 caseim군(郡) ISP군(郡), 삶은콩군(郡), 메주군(郡) 그리고 Tempeh군(郡)이 각각 62.26%, 59.22%, 61.59%, 55.78% 그리고 67.09%이었으며 식이에 따른 유의적인 차이가 없었다(P<0.05). Fe의 체내 보유율은 casein군(郡), ISP군(郡), 삶은콩군(郡), 메주군(郡) 그리고 Tempeh군(郡)에서 각각 23.80%, 50.66%, 74.46%, 45.24% 그리고 56.14%이었다. 즉 이들은 식이에 따라 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났는데, ISP군(郡)과 삶은콩군(郡), 삶은콩군(君)과 메주군(郡), 삶은콩군(郡)과 Tempeh군(郡) 사이에서 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다(P<0.005). Zn의 체내 보유율은 casein군(郡), ISP군(郡), 삶은콩군(郡), 메주군(郡) 그리고 Tempeh군(郡)에서 각각 58.66%, negative, 58.24%, 56.97%, 68.48%로서 이들은 식이에 따라 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다(P<0.05). 즉 ISP군(郡)과 삶은콩군(郡), 삶은콩군(君)과 메주군(郡), 삶은콩군(郡)과 Tempeh군(郡) 사이에서는 Zn보유량에 유의적인 차이가 있었다. 4) 골격에서 무기질 함량을 비교해 본 결과 Casein군(郡), ISP군(郡), 삶은콩군(郡), 메주군(郡) 그리고 Tempeh군(郡)에서는 각 Ca, Fe, Zn별로 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 이 실험에서 나타낸 바와 같이 발효에 의해 PER이나 단백질 보유율은 크게 영향을 받지 않았으나 미량원소인 Zn의 이용율은 발효에 의해 체내 이용도가 높아질 수 있음이 나타났다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제34권4호
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• pp.37-45
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• 2006

생태건축에서 주로 사용되는 목재는 자연환경에서 쉽게 생분해되기 때문에 목재의 내구성 향상을 위하여 각종 방부제나 방화제 또논 도료를 사용한다. 그러나 이들 약품 중에는 살균 및 살충을 위한 각종 독성 중금속이 함유되어 있다. 특히 비바람과 토양에 직접 접촉하는 지반(foundation)과 외장벽(exterior wall)에 사용되는 목재는 인체에 독성이 강한 CCA (chromated copper arsenate)로 처리하는 경우가 많다. 더욱이 건축 폐재는 법률적으로 소각하도록 규정되어 있어 재활용되지 않는 한, 소각 시 발생하는 배출물질 중 대기환경을 오염시키는 다양한 물질을 방출하여 호흡기 질병을 유발하고, 토양 매립시는 용출되어 토양을 오염시킨다. 따라서 건축용 목재로 사용되는 편백나무와 CCA처리된 미국산 Hemlock외에, 목재로부터 제조되어 시판되고 있는 유기질 비료와 하수 슬렷지, 건류목탄과 백탄에 함유된 중금속이온을 분석한 결과 다음과 같았다. 1) 미량원소분석을 위하여 시료 용해에 사용된 분석시약과 용수 중에 함유된 불순물이 분석결과에 영향을 미치기 때문에 체계적이고 전문적인 분석시스템 개발과 전문가가 필요하였다. 2) 특히 생화학적으로 전처리된 유기질비료와 슬렷지 또는 열화학적으로 전처리된 건류목탄과 백탄은 [$HNO_3+HF$] 혼합액으로 3회이상 처리하여도 완전 용해되지는 않았다. 3) 약품 전처리가 없는 목재의 경우, 열처리한 목탄이나 유기질퇴비는 환경오염을 초래하지 않았다. 4) 목재의 내구향상을 위하여 CCA 처리 목재는 유기질 비료 기준과 토양 환경 기준치를 크게 초과하여 토양에 매립하면, 심각한 토양오염을 야기할 것이다. 따라서 CCA처리된 토목건축용 목재는 특정 폐기물로 규정하여 별도 처리가 필요하고, 최종 처리될 때는 환경 친화적 소각이나 매립을 위하여서는 오염된 중금속을 분리한 후 목재성분만을 이용하는 바이오메스 폐기기술개발이 필요한 반면, 미래에는 환경 친화적인 저독성 또는 무독성 목재 방부제 개발이 필요하다.

• 대한치과기공학회지
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• 제20권1호
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• pp.37-49
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• 1998

실용치과재료로 사용되고 있는 Ag-Pd-Cu 3 원계 합금의 시효석출과정을 Pd 및 Cu의 용질 농도의 조성비가 약 1.7인 합금과 이 합금에서 2wt%Au의 첨가합금에 미치는 영향을 조사 분석하여 아래와 같은 결론을 얻었다. Ag-25Pd-15Cu 3원 합금은 ${\alpha}$의 단일상에서 ${\alpha}_1$ (Cu-rich), ${\alpha}_2$(Ag-rich) 및 PdCu 규칙상에 의해서 경화반응이 진행되며 연속승온시효에 의하면 $100{\sim}300^{\circ}C$의 저항증가와 $300{\sim}500^{\circ}C$의 저항감소라고 하는 2단계 변화에 의해서 경화곡선이 얻어졌다. 또한 본 합금의 시효과정은 ${\alpha}{\to}{\alpha}+{\alpha}_2+PdCu{\to}{\alpha}_1+{\alpha}_2+PdCu$이고 2상분리 반응에 경화되며 최고경화는 ${\alpha}_1,\;{\alpha}_2$ 및 PdCu 규칙상의 혼합영역에서 나타났다. 이들 석출반응은 입계반응이고 반응의 진행과 함께 경도값은 상승하고 경화촉진에 기여하였다. 또한 Nodule은 미세한 lamella조직을 나타내고 이들 ${\alpha}_2$와 PdCu상과의 미세한 혼합상의형성이 시효경화에 기여하는 주된 원인이 되었다. 과시효는 lamella의 조대화와 PdCu상의 ${\alpha}2$상으로의 용해에 따른 정량적 감소에 대응하였다. 석출상은 thin lamella구조의 잘 방위된 미세한 판상석출물로서 이들 미세 판상석출물은 AuCu($L1_0$)type의 face-centered tetragonal(fct)의 초격자구조였다. 규칙화된 미세한 판상석출물은 stair-step mode로서 twinning에 의해 형성되며 이것은 시효에 의해 $L1_0$ type의 PdCu 규칙상과 같은 초격자 형성시 정방비틀림 때문이라고 생각된다. 이들 twinning lamella는 귀금속원소에 의해 형성된 $L1_0$ type의 PdCu 규칙상과 같기 때문에 이들 합금의 부식저항에도 기여하였다. Ag-25Pd-15Cu합금은 전반적으로 양호한 내식성을 나타내며 Pd.Cu=1인 합금에서보다도 Pd함량이 높은 Pd/Cu=1.7에서 내식성이 보다 우수한 것은 Pd 함량이 내식성에 기여하였고 2%Au의 첨가에 의해서 부식성을 개선할 수 있었다.