• 제목/요약/키워드: 화학 법칙

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$\textrm{O}_2$$\textrm{H}_2\textrm{O}$를 산화제로 하는 $\textrm{NH}_3$/$\textrm{O}_2$산화의 성장모델 제안 (A Proposal to Growth Model of $\textrm{NH}_3$/$\textrm{O}_2$ Oxidation with species of $\textrm{O}_2$ and $\textrm{H}_2\textrm{O}$)

  • 김영조
    • 한국재료학회지
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    • 제9권9호
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    • pp.932-936
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    • 1999
  • 4NH(sub)3+$3O_2$$\longrightarrow$$2N_2$+$6H_2$O 의 화학반응식을 가지며$ O_2$$H_2$O를 산화제로 하는 $NH_3$/$O_2$산화의 성장모델을 세웠으며, 그 결과 Fick의 제 1 법칙을 기초로 하는 건식 및 습식 산화메카니즘으로 이해되는 Deal-Grove의 산화막 성장모델과 유사한 결과가 도출되었다. 이 성장모델에 의하면 산화제$ O_2$$H_2$O가 상호보완적으로 산화에 영향을 미치므로 산화온도 뿐 아니라 $NH_3$/O$_2$의 유량비도 산화율을 결정한다. rapid thermal processing(RTP)에 의한 산화막 성장실험으로 본 연구에서 제안하는 성장모델을 확인하였으며, NH$_3$분자의 분해에 의해 발생하는 N 원자의 산화막 내부확산을 secondary ion mass spectroscopy(SIMS)로 확인하였으며, Auger electron spectroscopy (AES) 측정결과 N 원자의 존재는 무시할만한 수준이었다.

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Characterization of a SOFC using impedance spectroscopy and current voltage behavior analysis

  • 안진수;박영민;배홍열;송정훈
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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    • pp.70.2-70.2
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    • 2012
  • 고체산화물연료전지의 전기적 성능은 직류를 인가하면서 평형 전위로 부터 과전압(Overpotential) 만큼 멀어지는 셀의 전극 전위를 측정하는 방법으로 분석할 수 있다. 하지만 이러한 직류 상태에서는 측정 시스템에 대해서 얻을 수 있는 정보가 매우 제한 적이다. 따라서 활성화 과전압 (Activation overpotential), 농도 과전압(Concentration overpotential), 저항 과전압 (Ohmic overpotential)등의 전류에 따른 변화가 전기화학의 법칙을 충실히 따른다는 가정하에 측정결과를 수식에 맞추어 역으로 추정하는 회귀 분석 방법이 많이 사용되고 있다. 하지만 고성능의 셀이 될 수록 활성화 분극이나 농도 분극이 전류-전압 선상에서 뚜렷하게 나타나지 않는 경우가 많고, 이러한 상태에서의 회귀 분석은 해는 무한히 많으나 하나의 해 만을 선택하게 되는 경우가 있는 것이 사실이다. 이러한 문제점은 연료전지에 직류와 교류를 동시에 인가하면서 과전압과 임피던스를 상호 비교 분석하면서 보완될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 고체산화물연료전지의 직류 인가 상태에서 각 과전압을 간단한 수식을 이용한 회귀 분석으로 추정하고, 이를 다시 임피던스 측정 시 교류 주파수에 따라 나뉜 저항 요소들과 다시 비교하면서 회귀 분석의 신뢰성을 높이는 시도를 하였다. 이러한 과정을 통해 제시된 직류 고전압 모델을 검증하는데 임피던스의 이용이 매우 효과적임을 알 수 있었다.

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$MoS_2$ 박막 증착을 위한 Mo 전구체 특성 평가

  • 문지훈;박명수;윤주영;강상우;신재수;이창희;김태성
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.252-252
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    • 2013
  • 최근 그래핀, hexagonal boron nitride (h-BN) 및 $MoS_2$ (molybdenum disulfide)와 같은 2차원 결정 물질들은 무어의 법칙(Moore's Law)를 뛰어넘어 계속적인 소자의 소형화를 가능케 하고 또한 대면적, 저비용 소자 개발을 가능케 하는 우수한 특성을 가진 차세대 반도체 트랜지스터 소재로 각광받고 있다. $MoS_2$는 bulk 상태일 때는 1.2 eV의 indirect 밴드갭을 가지지만 단층형태일 때는 1.8 eV의 direct 밴드갭을 가지며 dielectric screening 기법등을 통해 mobility를 향상시킬 수 있는 것으로 연구된 바 있다. 본 연구에서는 화학기상증착 (chemical vapor deposition)법을 이용하여 $MoS_2$ 박막을 형성하기 위한 기초연구인 Mo 전구체의 특성평가 및 적합한 공정조건 개발 연구를 수행하였다. 사용한 전구체는 $Mo(CO)_6$ (Molybdenum hexacarbonyl)이고, 온도 및 압력, 반응기체(H2 S, Hydrogen sulfide) 유량 등의 공정 조건 변화에 따른 거동을 Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) 시스템을 사용하여 측정하였다. 또한 $Mo(CO)_6$의 분자구조를 상용 프로그램인 Gaussian으로 시뮬레이션 하여 실제 FT-IR 측정 결과값과 비교 분석하였다.

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순수 성분의 물성 자료를 이용한 2성분계 혼합물의 인화점에 대한 다변량 통계 분석 및 예측 (Multivariate Statistical Analysis and Prediction for the Flash Points of Binary Systems Using Physical Properties of Pure Substances)

  • 이범석;김성영
    • 한국가스학회지
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    • 제11권3호
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    • pp.13-18
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    • 2007
  • 다변량 통계 분석법(Multivariate statistical analysis method)의 대표적 방법인 다중 선형 회귀법(Multiple linear regression. MLR)을 이용하여 2성분계 혼합물의 인화점을 회귀 분석하고 예측하였다. 가연성 물질의 인화점에 대한 예측은 실제 화학 공정 설계에서 화재 및 폭발 위험성을 판단하는 중요한 부분 중의 하나이다. 본 연구에서는 순수 성분의 물성 자료만을 이용하여 2성분계 혼합물의 인화점 실험 자료에 대해 다중 선형 회귀법(MLR)을 수행하였고, 이를 이용하여 새로운 혼합물에 대한 인화점을 예측하였다. 2성분계 혼합물의 인화점에 대한 MLR의 회귀 성능과 새로운 혼합물에 대한 예측 성능을 알아보기 위해, 기존의 인화점 추정 방법인 Raoult의 법칙과 Van Laar식에 의한 추정값과 비교해 보았다.

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물질의 입자적 성질에 대한 다중 표상 학습에서 외적 표상들 간의 연계와 통합을 촉진시키는 방안으로서의 그리기와 쓰기 (Drawing and Writing as Methods to Assist Students in Connecting and Integrating External Representations in Learning the Particulate Nature of Matter with Multiple Representations)

  • 강훈식;김보경;노태희
    • 한국과학교육학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.533-540
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    • 2005
  • 이 연구에서는 물질의 입자적 성질이 강조되는 화학 개념 학습에서 학생들에게 제공되는 다양한 외적 표상들 간의 연계와 통합을 촉진시키는 방법으로서의 그리기와 쓰기의 효과에 대해 알아보았다. 남녀공학 중학교 1학년 224명을 통제 집단, 그리기 집단, 쓰기 집단으로 배치한 후,'보일의 법칙'과 '샤를의 법칙'에 대하여 2차시 동안 수업을 하였다. 세 집단 모두 거시적인 현상을 실험을 통해 관찰하게 한 후, 통제 집단 에서는 시각적 정보와 언어적 정보를 동시에 제공하여 학습하게 하였고, 그리기 집단에서는 제공된 언어적 정보에 대한 정신 모형을 그림으로 그리게 한 후, 이를 시각적 정보와 비교하게 하였으며, 쓰기 집단에서는 시각적 정보에 대한 정신 모형을 글로 쓰게 한 후, 이를 언어적 정보와 비교하게 하였다. 이원 공변량 분석 결과, 쓰기 집단의 개념 이해도 점수가 통제 집단보다 유의미하게 높았으며, 그리기 집단은 통제 집단보다 통계적으로 높은 경향성을 보였다. 개념 이해도 점수에서 수업 처치와 공간 시각화 능력 사이의 상호 작용 효과는 없었다. 학생들의 수업 인식 검사 결과에서는 대부분의 학생들이 쓰기와 그리기 활동을 통해 개념 이해가 잘 되었다고 응답하였으며, 일부 학생들은 쓰기와 그리기가 재미있었다고 응답하기도 하였다. 이에 대한 교육학적 함의를 논의하였다.

중학교 과학 교과서의 국제 비교 (International Comparison of Junior High School Science Textbooks)

  • 박윤배
    • 한국과학교육학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.19-34
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    • 1998
  • 본 연구는 한국, 미국, 호주, 일본의 중학교 ($7{\sim}9$학년) 과학 교과서를 한 종류씩 선택하여, 포함하고 있는 지식, 과정기능, 활동, 상황, 과학의 본성, 그리고 사용된 통합주제의 양과 형태를 국가별, 학년별, 내용별로 각각 비교해 보는 것을 목적으로 하고 있다. 연구결과는 다음과 같다. 교과서의 분량은 미국의 경우가 가장 많아 한국의 두배 정도나 되었고, 한국을 제외한 세 나라의 교과서에는 색채인쇄가 많았고, 편집은 2단으로 되어 있었다. 내용별로는 한국과 일본의 교과서에서는 물리, 화학, 생물, 지학의 네 영역이 같은 분량을 차지하고 있었고, 미국의 교과서에는 생물과 지학이, 호주에서는 환경과 STS를 강조하고 있었다. 모든 나라의 교과서에서 '개념'올 가장 많이 사용하고 있었고, 학년이 올라갈수록 '법칙'을 점차 강조하고 있었다. 한국의 교과서는 다른 나라의 교과서에 비해 '법칙'을 많이 다루고 있었다. 한국의 교과서에서 가장 많은 과정기능이 사용되었다. 나라별로는 한국의 교과서에는 비례와 변인통제가, 일본의 교과서에는 상관/인과와 비례가, 미국과 호주의 교과서에는 변인통제와 자료변환이 많이 사용되었다. 미국과 한국의 교과서가 호주나 일본의 교과서보다 훨씬 많은 수의 활동들을 다루고 있었다. 한국, 일본, 호주의 교과서에서는 실험과 관찰 활동이 대부분을 차지하였고, 미국의 교과서에는 관찰, 실험, 조사, 실습, 측정 활동들이 고루 다루어지고 있었다. 한국과 일본, 호주의 교과서에서는 순수과학 상황이 가장 많이 사용되었고, 미국의 교과서에는자연환경 상황이 가장 많았으나, 미국과 호주의 교과서에서는 나머지 상황들이 골고루 사용되고 있었다. 과학의 본성을 상당한 정도로 다루고 있는 호주와 미국에 비해, 한국과 일본의 교과서에서는 이에 관한 부분이 극히 적거나 전혀 없었다. 과학과 기술 간의 통합소재가 가장 많이 사용되었으며, 과학내 소재는 가장 적게 사용되었다. 한국과 일본의 교과서에서는 다른 나라에 비해 적게 사용하고 있었다.

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해결자.청취자 문제해결 활동에서의 소집단 과정 (Small Group Processes in Paired Think-Aloud Problem Solving)

  • 전경문;노태희
    • 한국과학교육학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.411-421
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    • 2002
  • 해결자 청취자 활동에서의 소집단 문제해결 과정을 조사하였다. 고등학교 화학 수업 시간에 두 학급을 선정하여 문제해결 전략을 사용하여 해결자 청취자 활동을 하는 집단(St-SL)과 전략을 사용하지 않는 집단(SL)으로 무선 배치한 후, 소집단 활동 과정을 녹화/녹음하였다. 해결자와 청취자의 언어적 행동을 4단계 문제해결 단계에 따라 분석하고, 각 단계별 수행 수준을 조사하였다. 이해 단계에서는 St-SL 집단의 해결자가 문제의 조건이나 구해야 할 것을 파악하는 과정에 대해, 청취자가 단순히 동의하는 행동이 많이 나타났다. 계획 단계 중 관련된 법칙 회상에 대해서는 St-SL 집단의 청취자가 질문, 지적하고 이를 토대로 해결자가 수정하는 행동이 많이 나타났는데, 이러한 언어적 상호작용이 학생들이 올바른 법칙을 사용하여 물리량을 유도해내는 데에 긍정적인 영향을 준 것으로 파악된다. SL 집단과 St-SL 집단 모두 하위 목표를 설정하는 것에 관한 언어적 상호작용은 별로 나타나지 않았고, 이를 제대로 수행한 경우도 별로 없었다. 검토 단계에서 SL 집단의 경우 상호작용이 전혀 나타나지 않았고, St-SL 집단에서는 해결자가 청취자의 동의를 구하는 행동이 많이 나타났다. 그러나 이러한 상호작용을 통해서도 답의 의미를 분자 수준에서 설명하는 전략에 대해서 바르게 수행하는 경우는 거의 없었다. 인식 검사에서는 학생들이 문제해결에 가장 많은 도움을 준 단계는 이해 단계이고, 계획이나 검토 단계는 적용하기 어려운 것으로 응답하였다.

낙동강 중하류에서 이산화탄소 과포화 및 순배출 특성 분석 (Characterizing CO2 Supersaturation and Net Atmospheric Flux in the Middle and Lower Nakdong River)

  • 이은주;정세웅;박형석
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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    • pp.416-416
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    • 2019
  • 육상 담수는 대기중 이산화탄소($CO_2$) 배출의 중요한 발생원으로 주목되고 있다. 하천 및 강에서 대기중으로 배출되는 $CO_2$는 전 세계 탄소순환의 핵심요소이며, 대부분의 하천과 강은 $CO_2$로 과포화 되어있다. 세계적으로 하천 및 강의 $CO_2$ 배출량은 호수 및 저수지의 배출량보다 약 5배 많은 것으로 보고되고 있으나, 국내연구에서는 연구사례가 드물다. 따라서 본 연구의 목적은 낙동강 중하류에 위치해있는 강정고령보(GGW), 달성보(DSW), 합천창녕보(HCW), 창녕함안보(CHW)에서 발생되는 순 대기 배출 플럭스(Net Atmospheric Flux, NAF)의 동적 변동 특성을 분석하고, 데이터마이닝 기법을 적용하여 쉽게 수집할 수 있는 물리적 및 수질 변수로 $CO_2$ NAF를 추정하는데 사용할 수 있는 간략한 예측 모델을 개발하는데 있다. $CO_2$ NAF는 대기-수면 경계면에서의 $CO_2$ 부분압($pCO_2$)의 차에 기체전달속도를 곱하여 산정하였으며, 기체전달속도는 Cole and Caraco(1998)가 제안한 식을 사용하였다. 담수와 해수의 탄산염 시스템에서 열역학적 화학평형을 모두 고려한 $CO_2$SYS 프로그램을 사용하여 수중의 $pCO_2$를 산정하였고, $CO_2$ NAF는 Henry의 법칙과 Fick의 1차 확산법칙을 사용하여 계산하였다. $CO_2$ NAF의 시간적 변동성에 영향을 미치는 환경요인을 평가하기 위해서 상관분석, 주성분분석(Principal Component Analysis; PCA), 단계적다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regression; SMLR), 랜덤포레스트(Random Forest; RF)방법을 사용하였다. SMLR 모델은 R package인 olsrr, RF 모델은 R package인 caret, randomForest를 이용하여 분석하였다. 연구 결과, 4개 보 상류 하천구간은 조류의 성장이 활발한 일부 기간을 제외한 대부분의 기간에서 $CO_2$를 대기로 배출하는 종속영양시스템(Heterotrophic system)을 보였다. $CO_2$ NAF의 중위값은 HCW에서 최소 $391.5mg-CO_2/m^2day$, DSW에서 최대 $1472.7mg-CO_2/m^2day$였다. 모든 보에서 NAF는 pH와 강한 음의 상관관계를 보였으며, $pCO_2$와 Chl-a도 음의 상관관계를 보였다. 이는 조류가 수중에서 $CO_2$를 소비하고 pH를 증가시키기 때문이다. PCA 분석 결과, NAF와 $pCO_2$가 높은 공분산을 보였으며, pH와 Chl-a는 반대 방향으로 군집되어 상관분석과 동일한 결과를 보였다. 이 연구를 통해 개발된 SMLR 모델과 RF 모델의 Adj. $R^2$ 값은 모든 보에서 0.77 이상으로 나왔으며, $pCO_2$ 측정 데이터가 없더라도 하천의 $CO_2$ NAF를 추정하는 방법으로 사용될 수 있을 것으로 평가된다.

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Ethanol, 1-propanol, 2-propanol 그리고 2,2,4-trimethylpentane 이성분 혼합계에 대한 인화점 측정 (Measurement of flash point for binary mixtures of Ethanol, 1-propanol, 2-propanol and 2,2,4-trimethylpentane)

  • 황인찬;인세진
    • 청정기술
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    • 제25권2호
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    • pp.140-146
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    • 2019
  • 산업현장에서 액체의 화재 및 폭발 위험을 결정하는데 사용되는 가장 중요한 변수 중 하나인 인화점은 가연 물질에 대한 화재 위험성을 나타내는 지표이며 위험물의 안전성 평가를 위한 중요한 정보로 활용된다. 본 연구의 목적은 석유 화학 공정에서 아주 중요한 용매로 사용되는 알킬 알코올과 함께 파라핀계 탄화수소의 대표적인 화합물인 2,2,4-trimethylpentane을 포함하는 이성분 혼합물인 {ethanol + 2,2,4-trimethylpentane}, {1-propanol + 2,2,4-trimethylpentane} 그리고 {2-propanol + 2,2,4-trimethylpentane} 계에 대한 인화점을 Stanhope-Seta 밀폐식 인화점 측정기를 이용하여 측정하였다. 각 이성분계 혼합물에 대한 인화점을 예측하기 위해 Raoult's의 법칙, Wilson, NRTL 그리고 UNIQUAC 파라미터를 이용하였고 실험 결과와 비교해 보았다. 비교 결과 Raoult's의 법칙을 제외하고 모든 실험값과 예측값과 실험값은 최대 편차가 1.28 K이내의 결과로 유사함을 보였다. 또한 측정된 모든 계에서 최소인화점은 발견되지 않았다.

다중표상학습에서 학생들의 장독립성.장의존성에 따른 동화상의 효과: 연계 오류와 개념 이해를 중심으로 (The Effects of Dynamic Visual by Students' Field Independence-Dependence on Learning with Multiple Representations: Focused on Connecting Errors and Conceptual Understanding)

  • 노태희;문세정;이종현;서현주;강훈식
    • 한국과학교육학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.156-167
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    • 2009
  • 이 연구에서는 다중표상을 활용한 화학 개념 학습에서 학생들의 장독립성 장의존성에 따른 동화상의 효과를 연계 오류와 개념 이해 측면에서 조사했다. 남녀공학 중학교 1학년 학생 123명을 글과 정화상을 통해 학습하는 정화상 집단과 글과 동화상을 통해 학습하는 동화상 집단으로 배치한 후, '보일의 법칙'과'샤를의 법칙'에 대해 2차시 동안 수업을 진행했다. 연구 결과, 정화상 집단보다 동화상 집단의 연계 오류 비율이 낮았으나, 장독립성 장의존성에 관계없이 학생들의 연계 오류의 발생 비율은 여전히 높았다. 또한, 학생들의 장독립성 장의존성에 따른 두 집단의 연계 오류 발생 비율의 차이는 연계 오류 유형에 따라 다소 다른 경향이 있었다. 개념 이해도 검사에서는 정화상 집단보다 동화상 집단의 점수가 높았으며, 그 차이가 통계적으로 유의미했다. 그러나 수업 처치와 학생들의 장독립성 장의존성 사이의 상호작용 효과는 없었다. 이에 대한 교육적 함의를 논의했다.