Oil-related products have provided many benefits to humanity, but are significant contributors to environmental pollution. As per the International Maritime Organization (IMO) requirements, in the future, all ships must be equipped with filtering equipment and 5ppm bilge alarms that can help remove or reduce oil products during wastewater treatment. In this study, a UV fluorescence measurement system that can detect the oil components in wastewater containing both water and oil was developed. When an excitation wavelength of 254nm was used to irradiate the wastewater, the amount of UV at a divergent wavelength of 360nm was measured to measure the contamination. Based on the measurement, it was concluded that this system is suitable for use as the 5ppm bilge alarm proposed by IMO.
일반적인 고상반응법을 이용하여 $Eu^{2+}$ 활성화 $\alpha$-sialon 황색 형광체를 합성한 후 구조 및 광학특성을 측정하였다. $Ca^{2+}$와 $Si^{4+}$ 이온의 비화학양론적 첨가에 따른 광학 특성 측정결과, 중심 발광 파장이 약 585 nm 인 높은 휘도의 황색형광체를 얻을 수 있었다. 본 연구에서는 $Ca^{2+}:Si^{4+}$ 첨가비에 따른 광학특성 변화를 관찰하였으며, 이를 바탕으로 구조 및 미세구조 변화에 대한 연구를 수행하였다. 20 mol%의 Al deficient 조성을 갖는 형광체의 광학특성 측정결과 화학양론조성에 비해 20% 이상의 휘도향상을 나타내었다. 이와 같은 결과로부터, 본 연구에서 제시된 Al deficient $\alpha$-sialon 황색 형광체는 자외선 및 청색 LED용 형광체로 적합할 것으로 판단된다.
장기 저장한 사과 화분의 활력을 측정하기 위하여 기본배지와 fluorescein diacetate(FDA)를 첨가한 배지를 slide glass 위에 얇게 도포한 후 기내발아율을 조사한 결과, FDA를 첨가한 배지에서는 화분 발아가 저하되었다. 따라서 FDA 용액을 이용한 형광염색반응법으로 사과 화분의 활력을 측정할 수 있는지 구명하기 위하여 10%의 sucrose 용액을 slide glass 위에 한방울 떨어뜨린 후 0.002%의 FDA를 첨가한 곳에 화분을 치상한 결과, 형광반응이 일어나는 치상 후 30분 경에 활력이 있는 화분은 자외선하에서 명확히 형광을 나타냈다. 기내발아율과 형광반응률을 측정한 결과, 39개월 장기 저장한 사과의 화분도 활력이 감소하지 않는 것으로 나타났다. 같은 방법으로 조사한 품종별 화분의 활력은 '후지' 와 '천추'가 가장 높게 나타났으며 '쓰가루'는 중간 정도, '조나골드'는 낮게 나타났다. 형광염색반응법에 의한 형광반응률은 대체로 기본배지에서의 발아율과 비슷하게 나타났으나 3개월간 저장한 '천추'의 화분은 형광반응률이 발아율보다 다소 높게 나타났다. 형광반응률과 발아율은 높은 정의 상관을 보여 형광염색 반응법에 의해 장기 저장 사과 화분의 활력을 편리하고 정확하게 측정할 수 있었다.
이 연구는 문화재 보존환경 간이 측정법의 적용 및 활용 가능성 검토를 위한 기초연구로 자외선 지시카드의 성능을 검증하고 이를 바탕으로 일부 전시조명에서의 적용성을 검토하였다. 5종의 자외선 지시카드를 대상으로 온 습도 환경 및 자외선램프에 의한 반응도를 살펴본 결과, L 카드와 K 카드는 반응도가 매우 낮아서 환경 측정용으로 부적합한 것으로 나타났으며, M 카드는 습도의 영향을 받는 것으로 조사되었다. 그러나 S 카드는 반응성이 가장 좋고 자외선 저 방사 환경에서도 민감한 색도 변화를 보였다. S 카드를 주요 전시조명으로 활용되는 광원에서 노출평가를 실시한 결과, 자외선량이 높은 할로겐램프와 형광램프에서 큰 색차 값과 육안상의 뚜렷한 색변화를 관찰할 수 있었다. 따라서 자외선 지시카드 중 S 카드가 문화재의 전시조명 환경 점검 및 관리에 있어 간편하게 활용할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 모발의 내부 및 외부구조에 자외선이 미치는 영향에 관하여 조사를 수행하였다. 자외선이 조사된 모발의 형태학적 및 화학적 구조의 변화를 알아보기 위해 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM), 공초점레이져주사현미경(CLSM) 등을 사용하였다. SEM상에서 자외선이 조사된 모발은 자외선에 의한 화학적 산화반응에 의한 표면이 거칠고 부풀어진 형태를 보였다. 이황화결합(disulfide bond)의 산화에 의한 시스테인산(cysteic acid)의 분해로 팽윤부위가 관찰되었다. 또한 자외선 조사에 의해 표면색의 변화를 나타내었다. TEM 분석결과 버진헤어(virgin hair)의 경우에는 매끄러운 표면구조를 나타내었지만, 자외선 조사모발에 있어서는 거칠고 모수질층이 갈라진 형태를 보여주었다. 모피질층에 존재하는 멜라닌 입자의 크기가 감소하고 소실되는 것이 관찰 되었다. CLSM에 의해 3차원적 구조의 입체영상을 얻을 수 있었으며, 광학분할에 의한 버진헤어는 강한 형광을 나타내었지만, 자외선 조사모발은 낮은 형광을 보여주었다. 이는 버진헤어의 경우 자동형광을 나타낼 수 있는 방향족 아미노산이 많이 존재하는데 비해 자외선 조사모발은 방향족 아미노산이 파괴되어 낮게 나온 것으로 여겨진다.
고상반응법을 사용하여 $Eu^{3+}$ 이온의 농도를 변화시키면서 $Ba_{1-x}MoO_4:Eu{_x}^{3+}$ 형광체 분말을 제조하였다. 합성한 적색 형광체의 결정 구조, 표면 형상, 발광 및 흡수 스펙트럼은 각각 XRD, SEM, 자외선-가시광선 분광기를 사용하여 조사하였다. 형광체 분말의 결정 구조는 $Eu^{3+}$ 이온의 농도비에 관계없이 $2{\theta}=26.52^{\circ}$에 주 피크를 갖는 정방정계이었으며, 최대 적색 발광 스펙트럼은 618 nm에서 관측되었다.
본 연구는 극지 식물플랑크톤의 자외선 영향을 파악하기 위해, Phaeocystis antarctica와 Phaeocystis pouchetii를 대상으로 유색 용존 유기물의 생산과 광반응성을 평가하였다. 강한 자외선에 노출 배양 시, 가시광선 파장대에서 유색 용존 유기물의 흡광도는 두 식물플랑크톤 모두 배양 초기에 비해 48시간 동안 감소하였다. 반면, 자외선 파장에서는 P. antarctica는 48시간 배양 후, 유색 용존 유기물의 흡광도는 초기 농도에 비해 약 30% 감소하였지만, P. pouchetii의 흡광도는 오히려 10% 증가한 경향을 보였다. 이 결과들은 강한 자외선에 노출될 경우, P. antarctica이 생산한 유색 용존 유기물은 광분해에 의한 감소로 인해 해수 중 수중 생태계에 자외선 차단 효과는 감소하는 반면, P. pouchetii가 생산한 유색 용존 유기물에 의한 광보호 효과가 더 효율적임을 알 수 있었다. 또한, 자외선 영향 하에서 배양된 P. pouchetii의 배양액에서 시간에 따라 증가한 유색 용존 유기물의 형광 특성이 지구 거대물질로 알려진 humic-like (C-peak)와 일치하여, 이는 자외선 차단 물질로 알려진 MAAs 생물 생산에 의한 것임을 확인하였다. 이는 기후변화에 의한 성층화가 강화되는 극지 해양환경에서, 광반응성이 낮은 P. pouchetti가 용존 유기물의 증가에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
하루 중 대부분의 시간을 실내에서 보내는 생활패턴으로 인해 실내오염물질의 영향에 대한 관심이 증가하고 있는 실정이다. 이러한 오염물질은 다양한 실내장식물로부터 배출되고 있으며 실내에서 생활하는 시간이 많기 때문에 비록 저농도로 배출된다 하더라도 그 영향은 간과될 수 없을 것이다. 하지만 국내 현실은 실내오염물질에 대한 제도적 기반이 미흡하며 실내오염물질이 발생될 경우 저감 방안에 대한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 실내오염물질의 하나인 포름알데히드를 대상으로 광촉매와 인공자외선을 사용하여 실내에서의 저감특성을 파악하였으며 또한 인공자외선의 대안으로 실내에서 형광등을 켜고 생활하는 시간이 많은 점을 고려하여 광촉매/형광등의 실험을 통해 실내 환경정화에 형광등의 잠재적인 사용가능성을 파악하고자 하였다. 실험결과 광촉매량, 반응면적이 증가할수록 포름알데히드의 제거율도 증가하였다. 광원으로 $UV_{254}$ 램프를 사용할 때가 형광등을 사용할 때보다 효과적이었으나 형광등을 사용한 경우도 일정수준의 포름알데히드의 제거가 가능하였으며 반응시간이 증가할수록 제거율은 증가하기 때문에 실내에서 형광등을 켜고 생활하는 시간이 길다는 점을 고려할 때 형광등을 이용할 경우도 실내환경에서 포름알데히드의 제거가 가능할 것으로 판단된다.
희토류 이온이 치환 고용된 실리케이트계 형광체는 자외선으로 여기될 때 높은 발광 효율을 나타내기 때문에 광전 소자, 레이저, 형광램프에 응용할 수 있는 발광 재료로 상당한 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 고상반응법을 사용하여 초기 물질 (99.99% 순도), (99.99%), (99.9%), (99.9%)을 화학 정량으로 준비하여 활성제 이온 Eu3+와 Sm3+의 함량비를 0, 0.01, 0.05, 0.10, 0.20 mol로 변화시켜 BaSiO3:RE3+ (RE=Eu, Sm) 형광체를 제조하여 그것의 발광과 흡광 특성을 조사하였다. Eu3+ 이온이 도핑된 BaSiO3 형광체의 경우에, 발광 스펙트럼은 모든 시료에서 전이에 의한 발광 스펙트럼을 보였으며, 특히 j=2에서 가장 강한 적색 형광이 피크 620 nm에서 관측되었다. 상대적으로 발광 세기가 약한 595 nm 에 정점을 갖는 주황색 발광과 705 nm 에 피크를 갖는 적색 발광 스펙트럼이 관측되었다. Eu3+ 이온의 함량비가 0.15 mol 일 때 세 영역의 발광 스펙트럼의 세기는 최대값을 나타내었다. 주흡광 스펙트럼은 Eu3+ 이온의 함량비에 관계없이 397 nm에서 관측되었다. Sm3+ 이온이 도핑된 BaSiO3 형광체의 경우에, 모든 시료는 Sm3+ 이온의 함량비에 관계없이 전이에 의한 발광 스펙트럼을 보여주고 있으며, 특히 j=7/2에서 가장 강한 주황색 형광이 피크 603 nm에서 관측되었다. 상대적으로 발광 세기가 약한 567 nm에 정점을 갖는 황색 발광과 651 nm에 피크를 갖는 적색 발광 스펙트럼이 관측되었다. Sm3+ 이온의 함량비가 0.05 mol 일 때 세 종류의 발광 스펙트럼의 세기는 최대값을 나타내었다. Sm3+ 이온의 함량비가 더욱 증가함에 따라 모든 발광 스펙트럼의 세기는 순차적으로 감소하였는데, 이 현상은 농도 소광 현상에 기인함을 알 수 있었다. 주 흡광 스펙트럼은 Sm3+ 이온의 함량비에 관계없이 406 nm에서 관측되었으며, 이밖에도 상대적으로 세기가 약한 흡광 스펙트럼이 237 nm, 377 nm와 476 nm에서 관측되었다.
새로운 형광체로 역스피넬 구조를 갖는 $Mg_{2-x}MN_xSnO_4$ 조성을 선정하여 고상반응에 의하여 제조하였다. $Mg_2SnO_4:Mn$의 광발광 특성이 147nm 파장의 진공 자외선 여기하에 측정되었다. Mn의 첨가에 의하여 $Mg_2SnO_4$ 형광체는 500nm 파장에 발광 중심을 가지며 매우 높은 발광강도를 나타내었다. 이것은 스피넬 구조의 산소 사면체 배위에 위치하는 Mg 자리를 치환하여 들어가는 $Mn^{2+}$ 이온의 $^4T_1$ 상태로부터 $^6A_1$ 상태로의 에너지 전이에 의한 발광으로 해석되었다. 진공 자외선 여기하에 최대의 발광강도를 나타내는 Mn 활성제의 농도는 0.25mol%이었고, 잔광시간은 10ms 이하인 것으로 조사되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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