• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제24권6호
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• pp.864-880
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• 2003

A unified picture for magnetism, superconductivity, quantum optics and other properties of molecule-based materials has been presented on the basis of effective model Hamiltonians, where necessary parameter values have been determined by the first principle calculations of cluster models and/or band models. These properties of the matetials are qualitatively discussed on the basis of the spin and pseudo-spin Hamiltonian models, where several quantum operators are expressed by spin variables under the two level approximation. As an example, ab initio broken-symmetry DFT calculations are performed for cyclic magnetic ring constructed of 34 hydrogen atoms in order to obtain effective exchange integrals in the spin Hamiltonian model. The natural orbital analysis of the DFT solution was performed to obtain symmetry-adapted molecular orbitals and their occupation numbers. Several chemical indices such as information entropy and unpaired electron density were calculated on the basis of the occupation numbers to elucidate the spin and pair correlations, and bonding characteristic (kinetic correlation) of this mesoscopic magnetic ring. Both classical and quantum effects for spin alignments and singlet spin-pair formations are discussed on the basis of the true spin Hamiltonian model in detail. Quantum effects are also discussed in the case of superconductivity, atom optics and quantum optics based on the pseudo spin Hamiltonian models. The coherent and squeezed states of spins, atoms and quantum field are discussed to obtain a unified picture for correlation, coherence and decoherence in future materials. Implications of theoretical results are examined in relation to recent experiments on molecule-based materials and molecular design of future molecular soft materials in the intersection area between molecular and biomolecular materials.

• 한국환경농학회지
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• 제29권3호
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• pp.273-281
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• 2010

본 연구는 강원도 원주 지역의 계분 퇴비화 시설 인근의 농경지 토양, 지표수 및 저질토에 대한 TCs계열 3종(TC, CTC 및 OTC), SAs 계열 3종(SMX, STZ 및 SMT), IPs 계열 3종(LSL, MNS 및 SLM) 및 MLs 계열 1종(TYL) 등 총 4개 계열 10종의 항생물질을 선정하여 영농시기 별 잔류특성을 조사하였다. 토양 시료의 경우 TCs가 다른 계열 항생물질과 비교하여 가장 높은 농도로 검출되었으며 이는 TCs 내 케톤기와 토양 내 2가 양이온이 복합체를 형성, 표토에 강하게 흡착되어 심토까지 이동하지 않고 축적된 것으로 추측된다. 반면 TCs와 비교해 토양 내 SAs 잔류량이 낮은 이유는 적은 사용량과 낮은 흡착계수에서 기인된 것으로 판단되었다. 수질시료의 TCs는 집중강우로 인한 토양유실 및 이후 유량 감소로 인해 6월보다 9월에 높은 농도를 보였다. 저질토 내 TCs 농도 증가 이유가 양이온간의 복합체 형성, 이온교환 및 부식산의 수소결합으로 인해 지표수로 유입된 TCs가 저질토로 흡착, 축적되었기 때문으로 판단된다. 본 연구를 통해 계분퇴비 시용시 주변환경으로 높은 농도의 항생물질이 유입될 가능성이 있으며, 이로 인해 토양 내 내성 박테리아 생성 및 생태계 교란뿐만 아니라 직 간접적으로 인간에게 피해가 우려되는 바 지속적인 모니터링을 통한 관리방안 마련이 필요할 것으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제15권3호
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• pp.247-254
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• 2005

키토산 필름은 농업, 식품과 제약 분야에서 응용이 가능하다. 그러나 키토산으로만 만들어진 필름은 기체투과성이 높고 기계적 물성에 약하다. 따라서 본 연구에서는 기체 투과성을 낮추고 기계적 물성을 높이기 위해 층상구조를 갖는 점토광물의 일종인 montorillonite (MMT)와 양이온 생체고분자인 키토산을 이용하여 양이온 교환과 수소결합과정을 통해 $Na^+-MMT$에 키토산을 삽입하여 키토산/Clay 나노복합재료를 제조하였다. 키토산/clay 나노 복합재료의 X-ray 회절패턴에서 $2\theta=7.5^{\circ}$에서 MMT의 basal reflection이 나타났고, $2\theta=3\~5^{\circ}$ 주위에서의 새로운 약하고 넓은 peak로서 더 낮은 각에서 MMT의 basal reflection의 이동에 의해 삽입된 나노 구조의 형성을 증명하였다. 또한 TGA thermogram를 이용하여 clay의 함유량이 증가할수록 제조된 나노복합재료의 열분해가 일어나는 범위의 질량감소가 줄어드는 것을 확인하므로서 내열성을 관찰하였다. 기계적 물성 성질을 측정하여 clay 함유량의 증가에 따른 인장 강도와 인장 모듈러스의 변화를 관찰하고, 키토산이 층상 실리케이트 내에 삽입하여 제조된 나노복합재료에서 clay의 함유량이 증가할수록 질소 투과경로의 tortuosity를 증가시켜서 기체 투과도를 감소시키는 것도 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제21권1호
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• pp.30-38
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• 2011

고온 무가습 조건에서 고분자 전해질 막의 수화성 및 수소이온 전도도 향상을 위해 sulfonated poly(aryl ether sulfone) 전해질 고분자에 sulfated $ZrO_2$ ($s-ZrO_2$)를 함침시킨 유-무기 복합막을 제조하였다. X-ray diffraction를 통해 $s-ZrO_2$ 의 구조적 특징과 입자크기를 확인하였으며 추가적으로 FT-IR 분석을 통해, $s-ZrO_2$입자에 술폰산기가 화학적으로 결합되어 있음을 확인 할 수 있었다. 다양한 $s-ZrO_2$ 조성비를 가진 유-무기 복합막의 이점을 확인하기 위해서 이온교환능력, 함수율, 수소이온 전도도를 측정하였다. 실험결과, $s-ZrO_2$의 조성비를 달리한 유-무기 복합막의 수소이온 전도도는, 5 wt% $s-ZrO_2$를 함유한 유-무기 복합막의 경우에서, 상온 수화조건 뿐만 아니라 $100^{\circ}C$ 이상의 무가습 조건에서 매우 높은 수소 이온 전도도를 나타내었다. 특히 $120^{\circ}C$ 무가습 조건에서도 5 wt% $s-ZrO_2$를 함유한 유-무기 복합막이 $0.0018\;S\;cm^{-1}$의 매우 높은 전도도를 나타냄으로써 $100^{\circ}C$ 이상의 고온에서도 높은 수화도를 유지하는 유-무기 복합막의 제조가 가능하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제27권6호
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• pp.53-58
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• 2018

염산농도가 낮은 용액에서 TBP/MIBK와 다른 중성추출제(Cyanex 923, TOPO, TOP)의 혼합용매에 의한 리튬(I)의 용매추출실험을 수행했다. 0.1 M의 $FeCl_3$가 추출된 TBP/MIBK는 염산농도를 1에서 9 M로 변화시켜 준비하였다. 약한 염산용액에서 리튬(I)의 추출은 유기상에서 $FeCl_3$의 안정도와 관계된다. $FeCl_3$가 추출된 TBP를 진한 염산용액에서 제조하는 경우, 추출시 철의 탈거율이 작아 리튬(I)이 수소이온과의 교환반응에 의해 추출되었다. 혼합용매에서 TBP의 농도도 $FeCl_3$의 안정에 영향을 미쳤다. TBP에 비해 $FeCl_3$는 MIBK로부터 쉽게 탈거되어 리튬(I)을 추출하지 못했다. TBP/MIBK와 혼합용매로 첨가된 중성추출제의 종류는 리튬(I)의 추출과 철의 탈거에 영향을 미치지 않았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.344-350
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• 2019

연구개발한 고분자전해질연료전지(PEMFC)의 막과 전극합체(MEA)의 상용화를 위해서는 내구성 확보가 매우 중요하다. 정치용 PEMFC MEA의 내구평가는 정전류 조건에서 전압변화 속도를 1000시간이상 장시간 측정해야하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 내구평가시간을 단축시키기 위해 차량용 MEA에 적용하고 있는 고분자막의 전기화학적 내구 평가 프로토콜(OCV 유지법)을 정치용 MEA 내구 평가에 적용하였다. OCV, cathode 산소, $90^{\circ}C$, 상대습도 30% 조건에서 정치용과 차량용 MEA를 각각 168시간 구동 후에 I-V, LSV, CV, 임피던스, FER 등을 측정해서 비교하였다. 열화 후 전해질 막의 내구성을 나타내는 수소투과도, OCV 변화, 이온전도도, 불소유출량 등을 모두 검토했을 때 정치용이 차량용보다 내구성이 더 좋음을 보였다. 그리고 전극열화도 정치용 MEA가 작아서 정치용 MEA가 고분자막과 전극 모두 차량용보다 내구성이 우수함을 차량용 프로토콜에 의해 짧은 시간에 평가할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제22권2호
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• pp.164-170
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• 2001

The crystal structures of fully dehydrated Ni2+- and Tl+ -exchanged zeolite X (Ni17Tl58-X, and Ni12Tl68-X; X=Si100Al92O384) have been determined by single-crystal X-ray diffraction techniques in the cubic space group Fd3 at $21(1)^{\circ}C$ (a=24.380(4) $\AA$, 24.660(4) $\AA$, respectively). Their structures have been refined to the final error indices R1=0.037 and R2=0.043 with 485 reflections, and R1=0.039 and R2=0.040 with 306 reflections, respectively, for which I >36(I). In Ni17Tl58-X, 17 Ni2+ ions per unit cell were found at only two sites: 15 at site I at the center of the hexagonal prism (Ni-O=2.203(9) $\AA)$ and the remaining 2 at site II near single six-oxygen rings in the supercage (Ni-O=2.16(3) $\AA).$ Fifty-eight Tl+ ions were found at five crystallographic sites: 28 at site II (Tl-O=2.626(8) $\AA)$, 2 at site I' in the sodalite cavity near the hexagonal prism (Tl-O=2.85(1) $\AA)$, another 2 at site II' in the sodalite cavity (Tl-O=2.77(1) $\AA).$ The remaining 26 were found at two nonequivalent Ⅲ' sites with occupancies of 23 and 3. In Ni12Tl68-X, 12 Ni2+ ions per unit cell were found at two sites: 10 at site I (Ni-O=2.37(2) $\AA)$ and the remaining 2 at site II (Ni-O=2.13(2) $\AA).$ Sixty-eight Tl+ ions were found at five crystallographic sites: 28 at site II (Tl-O=2.63(1) $\AA)$, 12 at site I' (Tl-O=2.62(1) $\AA)$, 2 at site II' (Tl-O=3.01(2) $\AA)$, and the remaining 26 at two III' sites with occupancies of 23 and 3. It appears that Ni 2+ ions prefer to occupy site I and II, in that order. The large Tl+ ions occupy the remaining sites, I', II, II' and two different III' sites. In both crystals, only the Ni2+ ions at site II were reduced and migrated to the external surface of zeolite X when these crystals were treated with hydrogen gas.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.202-207
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• 2022

고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 전극 열화에 대한 연구는 전극상에서 Pt의 입자 성장 및 활성면적 감소에 대한 연구가 대부분이다. 고분자막과 접해 있는 전극촉매 Pt의 열화는 고분자막 열화에 영향을 주는데, 이와 관련된 연구는 많지 않다. 본 연구에서는 전극촉매 열화 가속 시험 과정에서 열화된 Pt가 고분자막 내부에 석출되는 현상과 그 영향에 대해서 연구하였다. 백금 열화 속도를 가속화시키기 위해 전압 변화(0.6 V ↔ 0.9 V)를 30,000 사이클까지 반복했다. Cathode에 산소를 유입하면서 전압 변화 사이클을 반복했을 때 질소를 유입했을 때 보다 막 내부에 석출된 Pt의 양이 더 많았다. 전압 변화 사이클 횟수가 증가할수록 막 내부에 석출된 Pt의 양이 증가하였고, cathode에서 용해된 Pt가 anode 쪽으로 이동해 20,000 사이클에서는 막 내부에 전체적으로 균일한 분포를 보였다. 이와 같은 전극촉매 열화 가속 시험과정에서 고분자막의 수소투과 전류밀도는 거의 변하지 않아서, 석출된 Pt가 고분자막의 내구성에는 영향을 주지 않음을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.189-195
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• 2023

PEMFC(고분자 전해질 막 연료전지) cathode 촉매로 Pt-Co/C가 내구성 향상 때문에 최근에 많이 사용되는 추세이다. 연료전지에서 전극과 전해질은 상호 간에 성능과 내구성 면에서 밀접하게 영향을 준다. Pt/C 전극 촉매에서 Pt-Co/C로 대체되었을 때 고분자 전해질막의 전기화학적 내구성에 미치는 영향에 대해서 연구하였다. PEMFC 고분자막의 전기화학적 가속 열화 과정에서 Pt-Co/C MEA(막전극접합체)의 내구성이 Pt/C MEA 내구성보다 높았다. FER (불소유출속도)와 수소투과도를 분석한 결과 Pt-Co/C MEA의 고분자막 열화속도가 Pt/C MEA보다 낮음을 보였다. OCV(개회로전압) holding 과정에서 Pt-Co/C 전극의 활성면적 감소속도가 Pt/C 전극보다 낮고, 고분자막에 석출되는 Pt 양도 Pt-Co/C MEA가 Pt/C MEA보다 작았다. 고분자막 내부의 Pt는 라디칼을 생성해서 고분자막을 열화시킴으로 Pt 석출 속도가 높은 Pt/C MEA의 고분자막 열화속도가 높게 나타났다. Pt-Co/C 촉매를 사용하면 전극 내구성도 향상되고, 고분자막에 석출되는 Pt양도 감소해서 고분자막의 전기화학적 내구성을 향상시켰다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.356-361
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• 2023

고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 내구성 향상을 위해서 고분자 막의 내구성을 짧은 시간에 정확히 평가하는 것은 중요하다. 고분자 막의 화학적 가속 내구 평가 시험 조건은 고전압, 고온, 저가습, 고가스압이다. 이들 조건들을 변화시키며 프로토콜을 개발한다고 할 수 있다. 그러나 각 시험 조건이 고분자 막을 열화시키는데 상대적으로 얼마나 많은 영향을 주는지 연구되지 않았다. 고분자 막 화학적 가속 열화 실험에서 4가지 인자(조건)들의 영향력을 요인실험법을 통해 검토하였다. 가속 열화 후 고분자 막 열화 정도는 수소투과도와 불소 이온 유출 농도 측정으로 알 수 있었고, 불소 이온 농도 차이에 의해 8 조건의 고분자 막 열화 순위를 결정할 수 있었다. 고분자 막 열화 인자의 영향력은 전압> 온도 > 산소압 > 습도 순임을 보였다. 고분자 막 화학적 열화에 전극 촉매 열화가 영향을 줌을 확인하였다.