• 한국재료학회지
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• 제19권6호
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• pp.305-312
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• 2009

The effects of Quenching and Partitioning (Q&P) and Annealed Martensite (AM) heat treatment on the microstructure and tensile properties were investigated for 0.24C-0.5Si-1.5Mn-1Al steels. The Q&P steels were annealed at a single phase ($\gamma$) or a dual phase (${\gamma}+{\alpha}$), followed by quenching to a temperature between $M_s$ and $M_f$. Then, enriching carbon was conducted to stabilize the austenite through the partitioning, followed by water quenching. The AM steels were intercritically annealed at a dual phase (${\gamma}+{\alpha}$) temperature and austempered at $M_s$ and $M_s{\pm}50^{\circ}C$, followed by cooling in oil quenching. The dual phase Q&P steels showed lower tensile strength and yieldyield strength than those of the single phase Q&P steels, and tThe elongation for the dual phase Q&P steel was partitioning 100s higher than that of that for the single phase Q&P steels as the partitioning time was less than 100s up to partitioning 100s. For AM steels, the tensile/yield strength decreased and the total elongation increased as the austempering temperature increased. The stability of the retained austenite controlled the elongation for Q&P steels and the volume fraction of the retained austenite controlled the elongation for AM steels.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권7호
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• pp.625-629
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• 2010

This study investigates the effects of porosity on the thermal stability and the thermal shock resistance of a porous nozzle used for blowing an inert gas. The samples of $Al_2O_3-SiO_2-ZrO_2$ system, which had the apparent porosity of 16~30% and bulk density of $2.6{\sim}3.2g/cm^3$, were prepared by adding different graphite contents (5, 10, 20 wt%) as a pore-forming agent. The thermal shock test was conducted at ${\Delta}T=500$, 1000, and $1400^{\circ}C$ also and the thermal stability was also carried out at 1550, 1600, and $1650^{\circ}C$ for 5 hrs. The specimen contained 10 wt% graphite had uniform pore size distribution, whereas the specimen with 20 wt% graphite showed non-uniform pore size distribution. As a result of thermal shock test, the specimen containing 10 wt% graphite appears to have higher mechanical strength than the other specimens (5, 20 wt% graphite). Both the 5 wt% and 20 wt% graphite specimens developed a non-uniform pore size distribution and cracks that were generated by intensive thermal stress.

• 한국환경과학회지
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• 제28권1호
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• pp.65-73
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• 2019

The catalytic activity of Ni-0.2%YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia) with different promoters was evaluated for $CO_2$ methanation. The catalysts were weighed for mixing and they were dried at $110^{\circ}C$ for molding into disks. The concentration of $CO_2$ and $CH_4$ for conducting of $CO_2$ methanation were analyzed by gas chromatography and the physical characteristics of the disk-type catalyst formed were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscope and energy dispersive x-ray spectrometer. The addition of $CeO_2$ as a promoter for Ni-0.2%YSZ (denoted as Ni-5%Ce-0.2%YSZ) resulted in the highest $CO_2$ methanation. It also showed catalytic activity at a low temperature($200^{\circ}C$). Following this, $ZrO_2$, $SiO_2$, $Al_2O_3$ and $TiO_2$ were added to Ni-5%Ce-0.2%YSZ to compare the $CO_2$ methanation, and the highest efficiency was found for. Ni-1%Ti-5%Ce-0.2%YSZ Then, the concentration of Ti was increased to 10% and the catalytic activity was estimated using seven different types of commercial $TiO_2$. In conclusion, ST-01 $TiO_2$ showed the highest efficiency for $CO_2$ methanation.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권5호
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• pp.399-407
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• 2009

레이저 유도붕괴 분광법(LIBS)은 물질상태(고체, 액체, 기체)에 상관없이 신체 접촉시 오염 우려 및 미량 시료도 전처리 없이 동시에 많은 종류의 원소 분석으로 분석과정이 단순하고 신속하게 분석이 가능하며, 소형화된 레이저의 개발로 시료의 직접적인 채취가 어려운 조건의 현장분석에도 적합하다. 농산물 안정성 평가나 친환경 농업 및 정밀농업을 위한 조사 등에 활용될 수 있는 비파괴 실시간 정량분석기술로서 LIBS 분석법의 토양분석 가능성을 평가하고자 표준광물, 미국의 표준기술연구소의 표준토양, 미국 테네시주 초지 및 밭토양을 대상으로 토양 구성성분의 정성 정량적 분석에 필요한 측정조건을 조사하고 이를 토대로 LIBS에 의한 농도값과 기존의 화학분석법을 통해 측정한 결과를 비교하였다. LIBS 측정은 펄스형 Nd:YAG 레이저(Minilite II, Continuum, Santa Clara, CA)에서 나오는 1064 nm 에너지 파장의 광원을 시편의 플라즈마를 생성시키는데 사용하였고, 25 mJ/pulse 여기 에너지 빔을 펄스폭 35 ns, 펄스 반복 주기 10 Hz, 노출시간 10 s 동안 시료의 표면에 조사하였다. LIBS 분광은 0.03 nm의 해상력으로 200 nm에서 600 nm의 영역에서 50 m 이하로 분쇄하여 원형 펠렛 형태로 압축시킨 시료를 10 rpm의 속도로 회전시키면서 상온 상압의 실험실 조건에서 수행되었다. LIBS를 이용한 토양 중 주요한 원소의 적정 파장(nm)은 Al(I) 309.2 nm, Ca(I) 422.6 nm, Fe(I) 406.4 nm, Mg(I) 285.2 nm, Na(I) 589.2 nm, Si(I) 288.2 nm, Ti(I) 398.9 nm 이었다. LIBS의 피크강도가 물질 중 원소의 농도가 증가됨에 따라 각 원소의 특정 파장대에서 일정하게 증가되는 것으로 나타나고 있으나 표준물질의 LIBS의 신호비와 원소비를 통해 측정된 검량곡선의 상관계수($r^2$)는 0.863에서 0.977의 범위로 원소별로 상이할 뿐만 아니라 0.98에 미치지 못하였다. 또한, 토양 중 분석대상원소에 대하여 기존 ICP-AES에 의한 표준방법으로 분석된 시료의 측정값과 비교하여 상대적인 오차는 대략적으로 (-)40%에서 80%이상이며, 평균오차는 32.2%로 표준척도 20% 이상을 초과하였다. LIBS에 의한 토양분석은 토양의 조성과 입자의 크기에 따른 매질효과(matrix effect)로 표준물질의 검량곡선에서 결정계수가 낮고, 원소별 함량도 기준의 표준방법과 비교할 때 오차가 컸다. 따라서 LIBS에 의한 토양분석은 정성적인 분석 수준의 정밀도를 보였으며, 토양 매질의 영향을 최소화하기 위하여 기존의 분쇄 펠렛형 시료조제 및 회전측정 이외의 다양한 토양매질의 표준물질(standard reference material)의 확보, 새로운 전처리 방법 및 측정상 방법개선 등 신뢰성 있는 정량 분석을 위한 노력이 필요할 것으로 사료된다.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권6호
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• pp.523-532
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• 2010

Co-application of organic coating and cathodic protection has not provided enough durability to low-alloyed steels inseawater ballast tank (SBT) environments. An attempt has made to study the effect of alloy elements (Al, Cr, Cu, Mo, Ni, Si, W) on general and localized corrosion resistance of steels as basic research to develop new low-allowed steels resistive to corrosion in SBT environments. For this study, we measured the corrosion rate by the weigh loss method after periodic immersion in synthetic seawater at $60^{\circ}C$, evaluated the localized corrosion resistance by an immersion test in concentrated chloride solution with the critical pH depending on the alloy element (Fe, Cr, Al, Ni), determined the permeability of chloride ion across the rust layer by measuring the membrane potential, and finally, we analyzed the rust layer by EPMA mapping and compared the result with the E-pH diagram calculated in the study. The immersion test of up to 55 days in the synthetic seawater showed that chromium, aluminium, and nickel are beneficial but the other elements are detrimental to corrosion resistance. Among the beneficial elements, chromium and aluminium effectively decreased the corrosion rate of the steels during the initial immersion, while nickel effectively decreased the corrosion rate in a longer than 30-day immersion. The low corrosion rate of Cr- or Al-alloyed steel in the initial period was due to the formation of $Cr_2FeO_4$ or $Al_2FeO_4$, respectively -the predicted oxide in the E-pH diagram- which is known as a more protective oxide than $Fe_3O_4$. The increased corrosion rate of Cr-alloyed steels with alonger than 30-day exposure was due to low localized corrosion resistance, which is explained bythe effect of the alloying element on a critical pH. In the meantime, the low corrosion rate of Ni-alloyed steel with a longer than 30-day exposure wasdue to an Ni enriched layer containing $Fe_2NiO_4$, the predicted oxide in the E-pH diagram. Finally, the measurement of the membrane potential depending on the alloying element showed that a lower permeability of chloride ion does not always result in higher corrosion resistance in seawater.

• 자원환경지질
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• 제40권2호
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• pp.223-236
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• 2007

한반도 남동부에 위치한 경상분지와 일본의 서남내대는 중국 남동부에서부터 러시아 추콧(Chukot) 반도를 잇는 코딜레라형(Cordilleran-type)조산벨트의 동쪽 확장부로서 백악기와 제3기에 걸쳐 관입한 I-형의 칼크-알칼리 계열 화강암류가 광범위하게 분포하고 있으며, 이들은 이자나기(Izanagi)판의 섭입과 관련된 화성활동의 산물로 생각된다. 고지리적 위치, 고지구조적 환경 및 관입 시기$(120\sim100Ma)$가 진동화강암체와 유사한 일본 서남내대 큐슈 지역의 시라이시노(Shiraishino) 화강섬록암 및 산요벨트의 탐바(Tamba)화강암류는 높은 $SiO_2,\;Al_2O_3$, Sr, Sr/Y, La/Yb 및 낮은 Y, Yb 함량으로 특징지어지는 아다카이트(adakite)로 보고되었다. 진동화강암의 주성분원소$(Al_2O_3,\;K_2O,\;Na_2O,\;MgO)$ 및 미량원소(Sr, Y, Rb) 함량 범위는 일본 서남내대에 분포하는 백악기 아다카이트질 화강암의 범주에 포함되고, 아다카이트의 판별도로 가장 널리 이용되는 Sr/Y vs. Y 관계도에서 경상분지 내의 일반적인 백악기 화강암류가 호상열도형ADR(Island Arc ADR) 영역에 분포하는 것과 명확히 구분되어 진동화강암류는 아다카이트 범주에 점시된다. 진동화강암의 희토류원소 패턴은 경희토류원소가 부화되어$[(La/Yb)c=3.6\sim13.8]$ 나타난다. Rb-Sr 전암연대는 $114.6{\pm}9.1Ma$이며 $^{87}Sr/^{86}Sr$의 초생값은 0.70457로, 진동화강암체는 백악기 초기에 관입한 화강암체로서 근원물질이 상부맨틀과 밀접한 연관이 있음을 지시한다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권6호
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• pp.659-665
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• 2008

본 연구는 서울특별시 소재 S 물재생센터의 하수슬러지 소각로에서 발생하는 비산재를 이용한 제올라이트 합성에 관한 것이다. 이를 위해 출발물질로서 소각비산재의 특성, 제올라이트 합성을 위한 수열반응조건, 합성된 제올라이트의 적용성을 조사하였다. 하수슬러지 소각 비산재에는 중량으로 각각 42.8%와 21.2%로 많은 양의 SiO$_2$와 Al$_2$O$_3$를 함유하고 있어, 제올라이트 합성의 출발물질로 이용이 가능하였다. 소각 비산재의 중금속 유해성 파악을 위해 용출시험과 함유량 시험을 실시하였는데, 용출시험 결과는 폐기물관리법에서 규제하는 용출기준에 비해 매우 적은 양이 검출되었으나, 함유량 시험에서는 비료관리법 상의 보통 비료 중 유기질 비료 및 부산물 비료의 중금속 위해성 기준을 초과하였다. 수열반응 결과, 주로 생성된 제올라이트는 analcime과 zeolite P1이었다. Analcime은 teflon 반응용기에서 생성되었고, 최적의 반응조건은 알칼리(NaOH)용액의 농도 1 N, 합성온도 135$^{\circ}C$, 합성시간 16시간이었다. 한편, Zeolite P1은 붕규산 유리질 반응용기에서 합성되었고, 알칼리(NaOH)용액 농도 5 N, 합성온도 130$^{\circ}C$, 합성시간 16시간에서 가장 많은 양이 합성되었다. 수열반응 후의 유해 중금속 함유량은 합성전과 비교하여 analcime 생성물에서는 비슷한 수준으로, zeolite P1 생성물에서는 약 절반 정도 감소하였다. 합성된 제올라이트의 성능은 암모늄 이온의 교환정도로서 파악하였는데, 소각 비산재에서 0$\sim$1.0 mg NH$_4{^+}$/g, analcime합성물 3.0$\sim$7.4 mg NH$_4{^+}$/g, 그리고 zeolite P1합성물에서 14.6$\sim$17.8 mg NH$_4{^+}$/g이었다. 천연 제올라이트인 clinoptilolite와 phillipsite의 암모니아 제거능력이 15$\sim$35 mg NH$_4{^+}$/g 정도인데, 본 연구에서는 zeolite P1합성물이 이 범위를 충족하였다. 이러한 관점에서 하수슬러지 소각 비산재를 이용한 제올라이트 합성은 폐기물 재활용의 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.345-353
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• 2022

본 연구는 합성 모데나이트(Na_6.6Al_6.6Si_41.4O₉₆·20.4H₂O, Na-MOR)를 이용한 다양한 중금속의 포획 연구를 하기 위한 기초 단계로, 고분해능 X-선 분말 회절을 이용하여 치환체의 격자상수 및 부피 변화를 이해하기 위한 목적으로 실험을 진행하였다. 열중량 분석법(Thermogravimetric analysis, TGA)으로 측정한 결과, 1가 양이온 치환체(Cs-MOR, Na-MOR)는 단위포 당 19.4, 20.4개의 물분자가 존재하였으며, 2가 양이온 치환체(Pb-MOR, Sr-MOR, Cd-MOR)는 단위포 당 21, 23.1, 23.2개가 존재하는 것을 확인하였다. 측정한 모든 물질은 사방정계에 속하는 Cmcm의 공간군을 가지는 것으로 확인할 수 있었다. 치환 전 물질인 Na-MOR과 비교했을 때, 치환체의 (110)면과 (200)면의 회절강도가 명확하게 변화하였으나, 전체적인 피크의 위치는 거의 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 Na-MOR에서는 확인이 되지 않았던 (220)면의 피크가 Pb-, Cd-, Sr-MOR에서 뚜렷하게 관찰되었다. 이를 통해서 양이온 치환에 따른 원자들의 분포 변화가 주로 ab-평면상에서 나타나지만, 격자상수의 변화는 미세할 것으로 짐작할 수 있었다. Whole profile fitting 방법을 사용하여 치환된 모데나이트의 미세한 격자상수의 변화를 관찰하였다. 치환체의 격자상수 및 격자부피의 변화는 치환된 양이온의 반경 및 전하수에 따라 서로 다른 경향성을 보였다. 1가 양이온의 경우, 이온반경이 증가할수록 a-축의 길이는 증가하지만, 반면에 b- 및 c-축의 길이는 감소하였다. 2가 양이온의 경우, 이온반경이 증가할수록 대체적으로 a-축의 길이가 감소하고, b- 및 c-축의 길이는 증가하였다. 격자부피는 1가 또는 2가 양이온 치환체들이 각각 독립된 경향성을 가지며, 이온반경에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제30권5호
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• pp.417-431
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• 1997

Characteristics of sedimentary rocks and enrichment of toxic elements in shale and coal from the Chungnam coal field were investigated based upon geochemistry of major, trace and rare earth elements. Shale and coal of the area are interbedded along the Traissic to the Jurassic Daedong Supergroup, which can be subdivided into grey shale, black shale and coal. The coal had been mined, however all the mines are abandonded due to the economic problems. The shale and coal are characterized by relatively low contents of $SiO_2$, and $Al_2O_3$ and high levels of loss-on-ignition (LOI), CaO and $Na_2O$ in comparison with the North American Shale Composite (NASC). Light rare earth elements (La, Ce, Yb and Lu) are highly enriched with the coal. Ratios of $Al_2O_3/Na_2O$ and $K_2O/Na_2O$ in shale and coal range from 30.0 to 351.8 and from 4.2 to 106.8, which have partly negative correlations against $SiO_2/Al_2O_3$ (1.24 to 6.06), respectively. Those are suggested that controls of mineral compositions in shale and coal can be due to substitution and migration of those elements by diagenesis and metamorphism. Shale and coal of the area may be deposited in terrestrial basin deduced from high C/S (39 to 895) and variable composition of organic carbon (0.39 to 18.40 wt.%) and low contents of reduced sulfur (0.01 to 0.05 wt.%). These shale and coal were originated from the high grade metamorphic and/or igneous rocks, and the rare earth elements of those rocks are slightly influenced with diagenesis and metamorphism on the basis of $Al_2O_3$ versus La, La against Ce, Zr versus Yb, the ratios of La/Ce (0.38 to 0.85) and Th/U (3.6 to 14.6). Characteristics of trace and rare earth elements as Co/Th (0.07 to 0.86), La/Sc (0.31 to 11.05), Se/Th (0.28 to 1.06), V/Ni (1.14 to 3.97), Cr/V (1.4 to 28.3), Ni/Co (2.12 to 8.00) and Zr/Hf (22.6~45.1) in the shale and coal argue for inefficient mixing of the simple source lithologies during sedimentation. These rocks also show much variation in $La_N/Yb_N$ (1.36 to 21.68), Th/Yb (3.5 to 20.0) and La/Th (0.31 to 7.89), and their origin is explained by derivation from a mixture of mainly acidic igneous and metamorphic rocks. Average concentrations in the shale and coal are As=7.2 and 7.5, Ba=913 and 974, Cr=500 and 145, Cu=20 and 26, Ni=38 and 35, Pb=30 and 36, and Zn=77 and 92 ppm, respectively, which are similar to those in the NASC. Average enrichment indices for major elements in the shale (0.79) and coal (0.77) are lower than those in the NASC. In addition, average enrichment index for rare earth elements in coal (2.39) is enriched rather than the shale (1.55). On the basis of the NASC, concentrations of minor and/or environmental toxic elements in the shale and coal were depleted of all the elements examined, excepting Cr, Pb, Rb and Th. Average enrichment indices of trace and/or potentially toxic elements (As, Cr, Cu, Ni, Pb, U and Zn) are 1.23 to 1.24 for shale and 1.06 to 1.22 for coal, respectively.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.83-83
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• 2017

생체재료의 표면은 이식과 동시에 생체계면의 역할을 하게 되어, 일련의 생물학적 반응이 시작되고 진행되는 중요한 장소가 된다. 초기에 생체계면에서 일어나는 단백질 흡착이나 염증반응을 비롯한 생물학적 반응들은 궁극적으로 임플란트의 성패를 좌우할 만큼 중요하다. 골융합을 개선하기 위한 다른 방법으로 생체불활성의 타이타늄 (Ti)과 골조직의 능동적인 반응을 이루기 위해 생체활성 표면을 부여함으로서 계면에서의 골형성 반응을 증진시키는 방법이 이용된다. 생체불활성의 Ti과 Ti합금은 골조직과 직접적인 결합을 이루지 못하므로, 골조직과의 반응을 향상하기 위해 여러 종류의 생체활성 재료를 코팅하는 방법이 연구되어 왔고, 이 중 생체의 변화와 가장 유사한 하이드록시아파타이트 코팅이 가장 대중적인 방법으로 사용되었으며 이는 초기 골형성을 촉진하는 것으로 알려졌다. 치과용 임플란트의 표면형상과 화학조성이 골 융합에 영향을 미치는 가장 중요한 인자이므로 최근의 연구동향은 이들 두 가지 표면특성을 결합함으로서 결과적으로 최적의 골세포반응을 유도하고, 골융합 후 골조직과의 micromechanical interlocking에 의해 임플란트의 안정성에 중요한 역할을 하는 마이크론 단위의 표면조도와 표면 구조를 유지하면서, 부가적으로 골 조직 반응을 능동적으로 개선할 수 있는 생체활성 성분을 부여하여 골 융합에 상승효과를 이루기 위한 표면처리법에 관해 많은 연구가 요구되어지고 있다. 따라서 골을 구하는 원소인 망간과 실리콘으로 치환된 하이드록시아파타이트를 플라즈마 전해 산화법으로 코팅하여 세포와 잘 결합할 수 있는 표면을 제공함으로써 골 융합과 치유기간을 단축시킬 수 있을 것으로 사료된다. 실험방법은 시편은 치과 임플란트 제작 합금인 Ti-6Al-4V ELI disk (grade 5, Timet Co., USA; diameter, 10 mm, thickness, 3 mm)이며, calcium acetate monohydrate, calcium glycerophosphate, manganese(II) acetate tetrahydrate, sodium metasilicate을 설계조건에 따라 혼합 제조된 전해질 용액을 이용하여 플라즈마 전해 산화법으로 표면 코팅을 실시하였다. 각 시편의 플라즈마 전해시 전압은 280V로 인가하였고, 전류밀도는 70mA로 정전류를 공급하여 해당 인가전압 도달 후 3분 동안 정전압 방식을 유지하였다. 코팅된 피막 표면을 주사전자현미경과 X-선 회절분석을 통하여 미세구조 및 결정상을 관찰하였다. 또한 코팅된 표면의 생체활성 평가는 정량적으로 평가하기 위해 동전위시험과 AC 임피던스를 통하여 시행하였다. 분극거동을 확인하기 위해 potentiostat (Model PARSTAT 2273, EG&G, USA)을 이용하여 구강 내 환경과 유사한 $36.5{\pm}1^{\circ}C$의 0.9 wt.% NaCl에서 실시하였다. 전기화학적 부식 거동은 potentiodynamic 방법으로 조사하였고 인가전위는 -1500 mV에서 2000 mV까지 분당 1.67 mV/min 의 주사속도로 인가하여 시험을 수행하였다. 임피던스 측정은 potentiostat (Model PARSTAT 2273, EG&G, USA)을 이용하였으며, 측정에 사용한 주파수 영역은 10mHz ~ 100kHz 까지의 범위로 하여 조사하였고 ZSimWin(Princeton applied Research, USA) 소프트웨어를 사용하여 용액의 저항, 분극 저항 값을 산출하였다. 망간의 함량이 증가할수록 불규칙한 기공을 보였으며, 실리콘은 $TiO_2$ 산화막 형성을 저해하는 경향을 확인할 수 있었다. 단독으로 표면을 처리한 경우보다 두 가지 원소를 이용해 복합 표면처리를 시행한 경우가 내식성이 좋아 임플란트과의 골 유착에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 사료된다.