부산 동래지역 지열수에 대한 지화학적 진화과정을 밝히기 위하여 지열수, 지하수 및 해수에 대한 수리화학 특성과 이들의 연관성을 고찰하였다. 또한 심부환경에서의 지화학 특성을 규명하기 위하여 각종 이온지질온도계와 다성분 지질온도계를 적용하였으며, 동위원소특성과 함께 지화학 모델링을 통하여 심부환경에서의 온천수의 지화학특성을 밝히고자 하였다. 동래 지열수의 수리화학적 특성은 해수의 영향을 받아 높은 이온함량을 보이며 Na-Cl형을 보여준다. 지열수는 주변 지하수와의 크게 혼합된 양상을 나타낸다. 지화학 모델링에 따르면 지열수는 심부에서 약 5% 영향을 받은 것으로 추정된다. 즉, 심부로 순환하는 지열수가 해수와 혼합되며, 이들이 지열에 의해 가열되면서 광물의 용해 및 침전, 이온 교환반응 등 물-암석 반응을 거치면서 심부지열수를 형성하였으며, 지열수가 천부환경으로 상승하는 과정에서 동래지역 주변 천부지하수와 다양하게 혼합되면서 현재 동래온천수의 화학조성을 갖는 온천수를 형성하는 것으로 지열수의 진화 과정을 설명할 수 있다.
음이온세제와 비이온세제의 혼합물에서 alkylbenzene sulfonate 계통의 음이온 세기가 NMR법에 의해서 정량되었다. 음이온세제와 비이온세제의 혼합물에 대한 NMR 스펙트럼에서, 벤젠 그룹은 6.5∼8ppm에서 중첩된 피크를 보여주나 sampling 후의 벤젠 그룹은 7∼8ppm에서 두개의 doublet을 보여준다. 검량선은 음이온세제의 벤젠그룹과 초산의 메칠그룹의 상대적인 면적비에 의해서 작성되었다. (초산은 내부표준물로 사용되었다.)
LOMI(Low Oxidation State Metal Ion) 재염제의 구성성분 중 가장 중요한 성분인 $V^{2+}$-formate 를 formic acid 내에서 VO$^{2+}$ 이온을 전기화학적으로 환원시켜 제조하였다. 산성용액 내에서의 전기화학반응은 목적반응인 바나듐이온의 환원반응과 부반응인 수소이온의 환원반응이 경쟁적으로 일어나며 이는 전극재료의 영향을 크게 받는다. 따라서 본 연구에서는 Cyclic Voltammetry(CV) 방법으로 여러 가지 전극재료의 특성을 조사하여 공업적 활용이 가능한 전극으로 수은, 납 및 스테인레스 스틸을 선정하였다. 선정된 전극을 이용하여 제조실증시험을 수행한 결과 소량의 고순도 제염제의 제조에는 수은전극을 대략의 공업용 제염제가 필요한 경우에는 스태인레스 스틸 전극을 음극재료로 사용하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.
Czocharlski pulling method에 의해 성장된 새로운 광학결정 YCOB($YCa_4O(BO_3)_3$)의 파장에 따른 위상 정합 조건을 제시하였으며, Nd:YAG 레이저의 1064nm의 출력을 기본파로 하였을 때 제2조화파 발생 효율을 조사하였다. 또한 $Yb^{3+}$이온과 $Nd^{3+}$ 이온이 도핑된 YCOB의 제2조화파 발생효율을 조사하여 희토류 이온 도핑에 따른 비선형성의 변화를 조사하였다.
1960년 Allcock이 공기중에서 안정한 포스파젠고분자를 합성한 이래 포스파젠고분자는 열적, 화학적 안정성, 그리고 -P=N-골격에 다양한 측쇄를 부착함으로써 화학적으로 쉽게 고분자를 변형시킬 수 있다는 특징으로 인하여 이온교환막을 위한 기본고분자로 많은 관심을 끌고 있다. 1986년 MaCaffery등은 trifluoro- ethoxy를 치환한 고분자막을 합성하여 고온 안정성에 대한 특성을 실험한 바 있으며 1989년 Allen과 Macffrey등은 bistrifluoroethoxy를 치환시킨 포스파젠고분자를 합성하여 Co와 Mn이 들어있는 용액으로부터 Cr을 분리하였다. 그러나 trifluoroethoxy가 치환된 막은 소수성의 특징을 보이기 때문에 친수성이 요하는 곳에의 응용에는 사용할 수가 없었다. 친수성 포스파젠고분자의 합성의 경우는 1988년 Allcock과 Kwon등이 방사선을 이용하여 가교결합시켜 물에 녹지 않는 포스파젠 친수성 겔을 합성한 바 있으며 1990년 Wycisk등은 포스파젠 고분자를 슬폰화시켜 친수성을 가진 이온교환막을 합성하였다.
본 연구는 질소이온 주입시킨 7050A1 합금의 표면 미세구조 변화에 대하여 살펴보았다. 이온 주입은 이온을 가속시켜서 물리적으로 모재의 표면에 주입시키는 표면처리의 한 방법으로서, 본 연구에서는 가속 에너지를 100KeV로 하고 전류밀도는 $23.1{\mu}A/cm^2$, 주입량은 $5{\times}10^{15}ions/cm^2$, $5{\times}10^{17}ions/cm^2$과, $8{\times}10^{17}ions/cm^2$로 질소이온을 주입하였다. 이온 주입층은 EPMA, AES, XPS, TEM 등으로 분석하였으며, 그 결과를 computer simulation을 통하여 비교하여 보았다. 질소이온 주입시킨 7050A1 합금은 극 표면에서부터 약 $4000{\AA}$ 사이에서 AlN이 Gaussian 분포를 지니고 있었으며, 일정 깊이에서 이온의 주입에 의해 충격을 받은 영역을 관찰할 수 있었고 이러한 표면의 변화들은 미소경도에 영향을 미치게 되어 저하중에서 경도값의 상승을 야기했다.
Water glass로부터 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$를 합성하여, 이의 칼슘과 마그네슘의 이온교환성, 이온교환에 대한 열역학적 특성치를 조사하였다. Water glass로부터 합성한 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$의 최적 합성온도가 $725^{\circ}C$ 근처임을 알았다. 이온교환반응에 있어서 마그네슘 이온교환능이 칼슘 이온교환능보다 우수하였고, 마그네슘의 이온교환능은 온도에 민감하지 않은 반면에, 칼슘의 이온교환능은 온도에 민감하여 온도증가에 따라 이온교환능의 증가폭이 큼을 알 수 있었다. 초기 수용액 pH 변화에 따른 칼슘과 마그네슘의 이온교환능은 초기 수용액 pH가 2~6 사이에서 약간 감소하였으나, 6 이상에서는 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$의 알카리 완충효과 때문에 각각 일정하게 나타났다. 이온교환 Gibbs 자유에너지는 이온교환 선택성의 역순으로 칼습 이온 교환반응이 마그네슘 이온교환반응보다 높게 나타났으며, 엔탈피와 엔트로피값도 칼슘 이온교환반응이 마그네슘 이온교환 반응보다 높게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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