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서안경계류 발생역학을 이해하기 위한 실험 장치 및 방법 개발

  • 장승환;신정선;문병권
    • 한국지구과학회:학술대회논문집
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    • 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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    • pp.48-50
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    • 2010
  • Stommel(1948)은 서안경계류의 원인이 베타효과($\beta$-effect)라 일컫는 코리올리 파라미터(f)의 위도 변화 때문인 것을 밝혔다. 서안경계류는 고등학교나 대학 교양에서 중요하게 다뤄지고 있다. 학생들은 보통 이론 수업만으로 서안경계류의 발생 과정, 이에 관련된 코리올리 힘, 베타효과 등을 이해해야 한다. 때문에 서안경계류와 관련된 실험이 있다면 이를 이해하는 데 큰 도움이 될 것이다. 또한 연구에서 검토한 6종의 고등학교 지구과학 2 교과서는 서안경계류를 본문과 더불어 삽화로 설명하고 있다. 그러나 이 중 3종의 교과서 삽화에서는 서안경계류의 발생 원인을 코리올리 힘만으로 지적하고 있다. 따라서 일부 학생은 서안경계류의 원인을 코리올리 힘으로 오해 할 수 있다. 위와 같은 이유로 우리는 서안경계류가 코리올리 힘의 작용과 베타효과에 의해 나타나는 것을 쉽게 확인 할 수 있는 실험 장치와 다양한 실험 방법을 개발하였다. 개발한 실험 장치는 직육면체의 수조와 회전 속도를 조절할 수 있는 테이블로 구성된다. (Fig. 1) 이와 같은 회전수조는 대기와 해양의 움직임을 실험실에서 모사하기 위해 자주 사용되었다(Beardsely 1969, 소선섭 등 1995; 1997). 우리의 수조는 경사진 바닥과 평평한 바닥으로 두종류를 제작하였다. 바닥이 경사진 수조는 베타효과를 구현하기 위한 것이다. 반시계 방향으로 회전하는 테이블은 중위도 어떤 위도에 접하는 가상의 평면이 지구 자전에 의해 회전하는 것을 나타낸다. 그리고 수조 상부에는 회전원판을 물에 접하여 시계방향으로 회전시킨다. 회전원판은 북반구 중위도 해양에 작용하는 바람 응력을 나타낸다. 우리는 테이블의 회전유무와 바닥의 경사유무에 따라 4개 실험을 수행하였다(Table. 1). 각 실험에서 물을 채운 수조를 원판에 올려놓고, 회전원판을 작동시킨 후 20분 동안 그대로 두어 수조안의 미세규모의 운동을 최소화 시킨 후 잉크를 떨어뜨리고 관찰하였다. 그 결과 실험 SB_f1은 베타효과와 코리올리 힘이 존재하여 서쪽 경계에서 좁고 빠른 흐름을 만들고 수조의 중간 부근에서 경계를 벗어나 동쪽으로 향하고 있다. 이 모습은 실제 해양의 서안경계류의 분리 현상과 비슷하다. FB_f1은 코리올리 힘만 존재하여 서쪽 경계에서 좁고 빠른 순환과 경계를 벗어나 동쪽으로 분리되는 흐름이 나타나지 않으며 전반적으로 크게 회전하는 모습을 보인다. SB_f0은 바람의 응력만 존재하는 경우로 잉크가 확산하는 모습을 보이며 나선팔의 모양으로 회전하면서 넓게 퍼져나간다. FB_f0의 모양도 이와 비슷하게 나타난다. 실험 SB_f1과 FB_f1을 비교하여 서안경계류는 코리올리 힘의 위도변화 효과인 베타효과가 있을 때 발생한다는 것을 알 수 있다(Fig. 2). 이 결과는 "단순히 코리올리 효과에 의해 서안경계류가 발생한다"는 생각을 바꾸게 할 것이다. 덧붙여 서안경계류 분리와 수조 바닥의 경사의 관계를 살펴보기 위한 실험을 실시하였다. 경사가 더 급하면 ($\alpha=20^{\circ}$) 서쪽 경계를 벗어나는 지점이 좀 더 북쪽에 나타났다. 현재 서안경계류는 개발한 실험 장치와 방법을 학교 현장에 적용하여 그 교육적 활용 가치를 평가하는 연구를 진행하고 있다.

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자기공진형 무선전력전송 시스템의 소형화를 위한 공진기 설계 (The Design of Resonator for Miniaturization of Magnetic Resonance Wireless Power Transfer System)

  • 강석현;정창원
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제27권2호
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    • pp.163-169
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    • 2016
  • 본 논문에서는 소형 모바일 기기에 적용이 가능하도록 코일형 및 루프형 공진기의 평면화를 통해 소형화하여 자기공진형 무선전력전송 시스템을 구축하였다. 제안된 디스크형 이중코일공진기(disk type double coil resonator)는 아크릴 기판(acrylic substrate)의 양면에 얇은 구리 재질을 2 mm의 넓이(width)와 1 mm의 간격(pitch)으로 8번 감은 수의 나선코일패턴을 설계하여 최외각단을 연결한 구조이다. 이 공진기는 구리 재질의 패턴 길이에 의한 유도용량과 각 양쪽 나선코일패턴간의 아크릴 사이에 발생하는 정전용량을 이용하여 6.78 MHz에서 공진한다. 공진기에 설계된 나선코일패턴의 크기는 최외각 지름이 9 cm로 소형화 되었다. 급전 및 부하공진기로 사용되는 루프는 5 mm 굵기의 동선을 이용하여 지름 10 cm의 단일 루프로 구현하였다. 또한, 6.78 MHz에서 공진할 수 있도록 3,300 pF 커패시터(capacitor)를 직렬로 연결하였다. 디스크형 이중코일공진기의 특성을 알아보기 위해 다양한 공진기 재배열을 통해 시스템을 구성 및 측정하였으며, 소형 무선전력전송 시스템의 최대 전송효율은 35.67 %를 보였다. 제안된 공진기의 구조를 통해 더 작은 소형화 구조 설계가 가능할 것으로 기대된다.

맥동 전자기장과 하악골 전방이동이 백서의 하악과두 성장에 미치는 영향에 관한 실험적 연구 (EFFECT OF PULSING ELECTROMAGNETIC FIELDS COMBINED WITH ANTERIOR MANDIBULAR DISPLACEMENT ON CONDYLAR GROWTH IN THE RAT)

  • 양상덕;서정훈
    • 대한치과교정학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.463-498
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    • 1990
  • 전기적 자극에 의한 골성장기전의 개념을 이용하여 임상적 효율성을 증진시키기 위한 연구는 현재 교정학을 비롯한 치과영역에서 활발히 진행되고 있는 분야 중의 하나이다. 전기적 자극의 여러 형태 중의 하나인 전자기장과 하악의 기능적 전방 이동을 유도하는 악기능교정장치가 백서의 하악과두 성장에 미치는 영향을 구명하기 위하여 본 연구를 시행하였다. 생후 4주된 Sprague Dawley계 백서 48마리를 대조군 12마리, 실험군 36마리로 나누고, 실험군은 다시 전자기장을 가한 군, 하악골 전방이동 장치를 장착시킨 군, 전자기장과 하악골 전방이동 장치를 병용시킨 군으로 분류하여 각각 12마리씩 실험동물을 배정하였다. 각 군의 실험동물은 15 HZ의 특수 전자기장이나 하악전방이동 자치가 하루10시간씩 작용되도록 특별히 제작한 실험장치 속에 넣어 1주간, 4주간씩 사육하여 희생시킨 후 하악골을 분리하고 연조직을 박리한 후 $10\%$ formalin에 보관하였다. 하악골 길이를 측정하기 위해 0.05mm까지 계측 가능한 캘리퍼를 이용하여 하악과두의 후연에서 이공까지의 거리를 계측하였고, 하악과두를 절제하여 0.5M EDTA에 탈회시켜 파라핀 포매를 하였다. 표본의 절단방향은 시상평면에 평행하게 하여 $6{\mu}m$두께로 연속절단 하였으며, 그 중 중심의 3절편을 취하여 통법에 의한 H-E 중염색을 시행하였다. 하악골 계측과 H-E 중염색 표본을 통한 조직학적 관찰을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 4주군에서 전자기장만에 노출된 실험군은 대조군에 비해 하악골 길이가 유익성 있게 증가되었다. 2. 전자기장과 하악골 전방이동 장치를 병용한 실험군은 하악골 전방이동장치만을 사용한 실험군에 비하여 하악골 길이가 증가되었다. 3. 전자기장에 노출된 실험군은 전구 연골아세포(prechondroblast)의 증식, 비대연골 세포층의 세포간질 및 연골내 골화층의 석회화가 모두 증가되었다. 4. 본 실험에 사용한 15 HZ전자기장의 주요작용부위는 백서의 하악과두 성장지역 중 연골내 골화의 석회화 지역이며, 또한 이는 하악골 전방이동 장치와 병용시 하악과두 성장을 촉진시킬 수 있음이 관찰되었다.

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Cone beam CT를 이용한 안면골격형태에 따른 상기도 공간 분석 (Pharyngeal airway analysis of different craniofacial morphology using cone-beam computed tomography (CBCT))

  • 김용일;김성식;손우성;박수병
    • 대한치과교정학회지
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    • 제39권3호
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    • pp.136-145
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    • 2009
  • 상기도 공간은 3차원 입체 구조물로서 두부규격방사선사진 등으로 분석하기에는 평가의 한계가 존재하였다. 본 연구는 최근 방사선 피폭량 등의 감소로 그 활용도가 높아진 cone beam CT (CBCT)를 이용하여 안면골격형태에 따른 상기도 공간의 면적, 전후방 폭경 및 측방 폭경을 측정하고 그 관련성을 알아보았다. 102명을 대상으로 CBCT (VCT, Vatech, Seoul, Korea)를 촬영하였으며, FH plane에 평행하면서 aa point (the most anterior point on the anterior arch of atlas), $CV_{2ia}$, $CV_{3ia}$ point (most infero-anterior point on the body of the second & third cervical vertebra)를 지나는 평면을 기준으로 설정하였다. 각 항목의 계측치는 one-way ANOVA를 이용하여 통계처리하고 Duncan test로 사후검정하였다. 연구 결과, 안면 골격형태에 따른 측방 폭경에는 유의한 차이가 없었다. Group 2 (Class II) 집단은 aa plane, $CV_2$ plane, $CV_3$ plane에 의해 형성된 상기도 공간의 단면적이 좁았으며, 전후방 폭경도 Group 3 (Class III)에 비해 유의성 있게 좁았다. 수직 안면골격형태와 정상 안면골격 형태간의 유의성 있는 차이는 없었으나, aa plane에서 형성된 상기도 공간의 전후방 폭경은 Group 1V (Class I vertical)가 Group 1N (Class I normal)에 비해 유의성 있게 좁은 것으로 나타났다 (p < 0.05).

측모 사진상에서 Subnasale의 이상적인 위치에 관한 주관적 평가 (Subjective Evaluation about Ideal Position of the Subnasale on Lateral Photos)

  • 김이동;정동화;차경석;이진우;이상민
    • 구강회복응용과학지
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    • 제29권4호
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    • pp.347-358
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    • 2013
  • 측모의 연조직 분석 시 Subnasale는 중요한 기준점으로 사용되지만 이상적인 위치에 대한 평가한 연구는 드물다. 본 연구의 목적은 한국인 측모에서 Subnasale의 위치 변화에 따른 심미적 안모에 대한 객관적 기준을 제시 하는 것이며, 추가적으로 전문가 집단과 일반 대중 간의 안모 선호도 인식에 어떤 차이가 존재하는지 평가 하는 것이다. 이번 연구를 위해 채득한 20대 여성 사진 중에서 전문가에 의해 결정된 적절한 측면 안모 비율로 판단되는 1명의 측모 사진을 선정하였다. 선정된 사진은 비순각을 유지하며 진성 수직선에 수직한 평면상에서 Subnasale을 전, 후방으로 변화시켰다. 합성된 사진은 전문가 집단(교정의사 9명)과 일반 대중(126명)에게 제시되어 각각의 선호도를 VAS상에 표시하도록 하였다. 다음의 결론을 얻었다. 1. Subnasale의 이상적인 위치는 Lateral canthus~Subnasale : Subnasale~Pronasale가 1.769 : 1을 이룰 때 이다. 2. 각도상 Nasion을 통과하는 진성 수직선과 Subnasale가 $5.5^{\circ}$를 이룰 때 이다. 3. 전문가 집단은 모든 비율 변화를 인지하였으나, 일반 대중은 1.571 : 1과 1.769 : 1 사이의 변화를 인지하지 못하였다.

풍화된 엽리면을 따라 붕괴된 대절토 사면의 붕괴요인 분석과 보강방안에 대한 연구 (Slope Failure Along the Weathered And Mobilized Foliation Plane : Studies for Causes of the Failure and the Supporting Methodologies)

  • 황상기;김영묵;지인택;전병추
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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    • pp.775-784
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    • 2009
  • 풍화된 엽리는 연장성이 크고 거칠기가 적어서 치명적인 활동면으로 작용할 수 있다. $\bigcirc\bigcirc$ 도로공사 현장에 발생된 대절토 사면의 붕괴는 엽리와 평행한 단층면의 활동에 의한 것으로 후기 풍화에 의해 단층면에 녹니석 점토 성분이 충진 되면서 절취에 의해 변경된 지반환경을 수용치 못하고 갑작스런 붕괴가 발생된 사례이다. 붕괴사면의 안정화 방안을 수립하기 위해서는 내부 엽리구조의 3차원 분포를 정확히 파악하는 것이 매우 중요하였다. 이를 위하여 사면에 격자 형태로 10개의 시추를 수행하였으며, 각 시추공에서 시추공영상촬영을 수행하였고, 그 결과를 15개의 단면에 투영하여 사면 내부에 분포하는 엽리, 절리, 단층의 3차원 배열을 분석하였다. 분석 방법으로는 측정된 시추공의 면구조를 절취면에 투영하기 위하여 개발된 Fracjection을 사용하였다. 투영분석 결과 평면에 투영된 엽리의 구조들은 엽리의 주향이 사면의 좌측으로 가면서 사면 내부로 깊어짐을 보여주고 있어서 사면의 우측에서 붕괴된 지질구조는 현 붕괴면 위치와 사면의 좌측 부분에 또 하나의 쐐기파괴 위험성이 존재함이 조사되었다. 전기한 지질 구조의 3차원 조사자료를 기초로 예상 활동면이 설정되었으며, 그 활동면을 기초로 한계평형 분석을 수행하여 현 사면의 경사 완화와 앵커 및 억지말뚝과 피암터널의 설계방안 등이 검토 되었다.

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PAA(Pad Area Array)을 이용한 ITS RF 모듈의 3차원적 패키지 구현 (Three Dimensional Implementation of Intelligent Transportation System Radio Frequency Module Packages with Pad Area Array)

  • 지용;박성주;김동영
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제38권1호
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    • pp.13-22
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    • 2001
  • 본 논문에서는 RF 회로의 3차원 적층 구조를 설계하고 RF 회로의 특성개선 효과를 살펴보았다. 3차원적 RF 회로를 구현하기 위하여 분할 설계 기준을 제안하였으며 이에 따라 RF 회로를 기능별, 동작 주파수별로 분할하여 구현하였다. 분할된 하위 모듈을 3차원으로 적층 연결할 수 있도록 PAA 입출력 단자구조를 이용하여 3차원 형태의 ITS RF 시스템을 제작하였다. 이에 따라 아날로그 신호와 디지털 신호, DC 전원이 혼재되어 있는 ITS(지능형 교통관제 시스템) 224MHz RF 모듈을 구성되는 회로를 특성 임피던스 정합과 시스템의 동작 안정도를 고려하여, 기능별로는 송신부, 수신부, PLL(Phase Locked Loop)부, 전원부로 분할하였고 주파수별로는 224MHz, 21.4MHz, 및 450kHz~DC의 주파수 대역으로 분할하여 설계하였다. RF 회로 모듈을 구현하는 과정에서 224MHz 대역에서 동작하는 송신부와 수신부 증폭회로는 설계치와 일치하는 18.9㏈, 23.9㏈의 이득, PLL부와 전원부는 위상 고정, 정전원 입력의 동작특성을 최대화시킬 수 있었다. 3차원 구조의 RF 모듈은 2차원의 평면구조의 단일 기판 구성방법과 비교하여 부피 및 배선길이에서 각각 76.9%, 28.4%를 감소시킨 $48cm^3$, 1.8cm를 나타내었고, 열적 성분인 최고 동작 온도특성은 37% 감소한 $41.8^{\circ}C$를 나타났다. PAA형 3차원 적층 구조는 고속 고밀도 저전력의 특성을 가지며, 저비용으로 구현할 수 있으며 RF 주파수 영역에서 각 모듈을 기능별, 주파수별로 모듈화해 제품의 기능을 가변적으로 변화시켜줄 수 있음을 알 수 있었고, RAA 형태의 입출력 단자로 연결함으로써 단일 양면 기판으로 구현되던 2차원적 RF 회로 모듈의 부피와 전기적 동작 특성과 열적 특성을 개선시킬 수 있었다.

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Bis(1,2-diaminopropane)palladium(Ⅱ) Bis(oxalato)palladate(Ⅱ)의 결정구조 (The Crystal Structure of Bis(1,2-diaminopropane)palladium(Ⅱ) Bis(oxalato)palladate(Ⅱ))

  • 김세환;남궁해;전호중
    • 대한화학회지
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    • 제37권6호
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    • pp.599-603
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    • 1993
  • Bis(1,2-diaminopropane)palladium(II)-Bis(oxalato)palladate(II)($Pd_2C_{10}H_{10}N_{4}O_{8}$)의 단위 착이온 및 결정의 구조들을 X-선 회절법으로 연구하였다. 이 결정은 사방정계이고 공간군은 $P_{ccn}$ (군 번호 = 56)이다. 단위세포 길이는 a = 16.178(5), b = 16.381(6), c = $6.685(2)\AA$이며 Z=4이다. 회절 반점들의 세기는 흑연 단색화 장치가 있는 자동 4축 회절기로 얻었으며 $Mo-K\alpha$ X-선(${\lambda}$ = 0.7107 $\AA)$을 사용하였다. 구조분석은 중금속법으로 풀었으며, 최소자승법으로 정밀화하였고, 최종 신뢰도 값들은 605개의 회절반점에 대하여 R = 0.065, $R_W = 0.059, R_{all}$ = 0.065과 S = 4.315였다. 착이온들은 근본적으로 평면구조로써, 이들의 충진구조는 마그누스 염형태의 구조가 아니라, 착음이온의 면간 중첩거리가 $3.343(5)\AA$인 일차원 정규 음이온원주를 형성하고 있으며, 그 주위를 착양이온들이 둘러싸고 있다. 두 가지 착이온들 사이의 면간 각은 $18(1)^{\circ}$로써, 질소 및 산소원자들 사이의 직접적인 거리가 2.94(3)와 $3.31(4)\AA$ 사이의 수소결합으로 음이온 원주 주위에 양이온들이 둘러싸고 있다.

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$Ag^+$이온과 $Ca^{2+}$이온으로 치환한 제올라이트 A를 탈수한 후 요오드를 흡착한 결정구조 (The Crystal Structure of an Iondine Sorption Complex of Dehydrated Calcium and Silver Exchanged Zeolite A)

  • 배명남;김양;김은식
    • 한국결정학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.118-124
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    • 1995
  • Ag+ 이온과 Ca2+ 이온으로 교환하고 진공 탈수한 제올라이트 A에 요오드를 흡착한 결정 구조(a=12.174(3)Å)를 21℃에서 입방공간군 Pm3m을 사용하여 단결정 X-선 회절법으로 구조를 해석하였다. 결정은 AgNO3와 Ca(NO3)2의 몰비를 1:150으로 하고 농도를 0.05 M로 한 혼합용액을 사용해 흐름법으로 3일간 이온교환한 후 360℃에서 2×10-6 Torr하에서 2일간 진공탈수한 후 80℃에서 14.3 Torr의 요오드 증기로 24시간 처리하였다. 결정구조는 Full-matrix 정밀화 계산에서 I > 3σ(I)인 122개의 독립 반사를 사용하여 최종 오차 지수 R1=0.082, R2=0.068까지 정밀화시켰다. 본 결정 구조에는 단위세포당 결정학적으로 세 가지의 다른 종류의 양이온 즉 2개의 Ag+ 이온, 1.1 개의 Ag+ 이온 그리고 4.45개의 Ca2+이온이 6-링의 산소와 결합하면서 각각 서로 다른 3회 회전축 상에 위치하고 있었다. 2.0개의 Ag+ 이온이 3개의 산소로 만들어지는 (111) 평면으로부터 큰 동공쪽으로 1.399(4)Å 떨어져 위치하고 있었다. 또 다른 1.1 개의 Ag+이온은 반대쪽에서 발견되었다. 여섯 분자의 요오드 분자가 흡착되었다. 각 요오드 분자는 골조 산소와 전하이동 착물을 형성하였다. (O-I=3.43(2)Å, I-I=2.92Å, I-I-O;166.1(3)°). 이중 2개의 요오드 분자는 각각 하나의 Ag+ 이온과 매우 가깝게 결합하고 있음을 알 수 있었다(Ag-I;2.73Å).

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6-(2-pyridyl)-3, 5-hexadiyn-1-ol의 용매 비의존 분자구조 (The Solvent-Independent Structure of 6-(2-pyridyl)-3, 5-hexadiyn-1-ol)

  • 서일환;이진호
    • 한국결정학회지
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    • 제6권1호
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    • pp.36-42
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    • 1995
  • 상기제목의 화합물의 두가지 단결정이 n-hexane/CH2C12 과 n-hexane/Et2O 의 용매에 의하여 얻어졌으며, 그들의 서로 다른 공간군에도 불구하고 그들의 분자구조는 동일함이 밝혀졌다. C22H18N2O2 (I), Mr=343.70, Monoclinic, Pa, a=14.595(2), b=5.413(2), c=12.218(2)Å, β=96.86(1)°, V=958.3Å3, Z=2, Dx=1.19 Mgm-3, λ(MoKα)=0.71069Å, μ=0.072mm-1, F(000)=360.0, T=292K, 756 유일한 반사강도에 대하여 R=0.104이다. 한 비대칭단위는 분자간의 두 개의 N-H…O 수소결합으로 연결된 dimer이다. C11H9NO (II), Mr=171.85, Monoclinic, P21/a, a=14.611(2), b=5.423(6), c=12.191(2)Å, β=96.89(1)°, V=959.0Å3, Z=4, Dx=1.19 Mgm-3, λ(MoKα)=0.71069Å, μ=0.072mm-1, F(000)=360.0, T=293K, 824 개의 유일한 반사강도에 대한 R=0.066이다. 한 분자가 비대칭단위를 이루고 있으며 대칭중심관계에 있는 두 개의 N-H…O 수소결합으로 dimer 를 형성한다. 양쪽 구조에서 공히 선형인 diyne chain에 의하여 연결된 pyridyl 고리와 C(10)-C(11)-O가 만드는 평면간의 이면각은 수직에 가까우며, 그 분자들은 b-축을 반복주기로하여 b-축을 따라 쌓여있다.

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