39 K의 임계온도를 갖는 $MgB_2$ 초전도체를 이용한 전력에너지와 MRI 의료 기기로의 응용 가능성이 높아지고 있다. $MgB_2$ 초전도체 제조에 있어서 마그네슘과 반응성이 좋은 비정질의 붕소 원료 분말 가격이 비싼 반면 상대적으로 경제적인 결정질 분말의 기계적 밀링 공정을 이용하여 비정질화와 나노 입자로의 크기 감소 효과를 얻을 수 있다. 또한 탄소를 이용한 붕소 치환으로부터 고 자기장하에서 초전도 임계 성질을 향상시키고자 유, 무기물 형태의 여러 가지 탄소 소스를 개발하는 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 저가의 95~97% 순도, 약 1 ${\mu}m$ 이하 크기를 갖는 준결정상의 붕소 분말을 이용하여 기계적 밀링에 따른 붕소 분말의 비정질화 및 입자 나노화, $MgB_2$ 반응성 향상, $MgB_2$ 결정립 크기 감소 및 결정립계 피닝 증가에 의한 초전도 임계 물성 향상에 대하여 알아보았다. 또한 여러 시간 동안 밀링된 각 붕소 분말에 액체 글리세린을 이용한 탄소 도핑 전처리를 통하여 밀링 시간의 최적화를 알아보았고 이로부터 제조된 $MgB_2$ 초전도 벌크의 경우 적절한 임계온도 감소, 격자 왜곡 결함과 높은 결정립계 밀도 등에 의한 플럭스 피닝 향상으로 $MgB_2$ 초전도체의 임계전류밀도 및 비가역자기장이 증가함을 알 수 있었다. 즉, 경제성 있는 저급의 준결정상을 갖는 붕소 원료 분말의 입자 비정질 나노화 및 탄소 도핑 전처리를 통하여 $MgB_2$ 초전도 임계 물성을 향상시킬 수 있었다.
In this work, magnesium (Mg) nanoparticles were plated onto the surfaces of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) in order to investigate the effects of their presence on the high pressure hydrogen storage behaviors of the resultant Mg/MWNTs. The structure of Mg/MWNTs was characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The pore structure and total pore volumes of Mg/MWNTs were analyzed by $N_2$/77 K adsorption isotherms. The hydrogen storage behaviors of the Mg/MWNTs were investigated by BEL-HP at 298K and 100 bar. From the results, it was found that Mg particles were homogeneously distributed on the MWNT surfaces. The hydrogen storage capacity increased in proportion to the Mg content. It can be concluded that Mg paricles play an important role in hydrogen storage characteristics due to the hydrogen spillover effect.
이 논문에서 Al-Cu-Mg 합금의 미세 석출 입자의 S-상 ($Al_2CuMg$) 결정구조에 대해 전자회절실험에 의한 포괄적인 연구 결과가 보고 되어 있다. 이 실험에는 한 S-상 입자를 포함하는 최소 영역의 일정 zone축의 회절패턴(SAED) 관찰과 이에 대응되는 운동학적 이론을 기초로 한 패턴의 시물레이션과의 비교 분석, 그리고 관측된 회절 패턴 필름으로부터 각 Bragg회절 점의 강도의 정량적 데이터 추출과 운동학적 및 동역학적 회절 강도 계산과의 비교 검토의 과정을 포함하고 있다. 이러한 연구의 한 결과 S-상의 결정구조는 일찍이 X-ray 방법으로부터 얻은 PW 모델결정(Perlitz and Westgren, 1943)과 일치함을 보여주고 있고, HREM 방법에 의해 새로이 구한 RaVel (Radmilovic et al., 1999) 모델과는 전혀 맞지않음이 판명되었다.
제주도의 화산쇄설성 퇴적암인 신양리층에서 산출되는 motukoreaite와 quintinite-3T를 보고한다. 두 광물은 Mg-Al 층상복수산화물로서 현무암 유리질 입자 사이를 충전하는 극미립판상 입자들의 구상 또는 포도상 집합체로 산출된다. Quintinite-3T의 집합체 외각에 motukoreaite의 판상 입자들이 과성장하여 피복하였다. 두 광물의 X선회절자료와 화학조성은 대체로 문헌에 보고된 값들과 유사하지만, motukoreaite의 Mg/Al 비는 보고된 값보다 조금 크다. 전자현미화학 분석 값으로부터 구한 motukoreaite와 quintinite-3T의 구조식은 각각 $Na_{1.6}Ca_{0.1}Mg_{40.7}Al_{20.7}Si_{0.9}(CO_3)_{13.6}(SO_4)_{7.4}(OH)_{108}56H_2O$와 $Mg_{3.7}Al_{1.9}Si_{0.2}(OH)_{12}(CO_3)_{0.8}(SO_4)_{0.2}3H_2O$이다. 두 광물은 얕은 바다에 퇴적된 현무암 유리질 입자들이 해수와 반응하여 생성 되었으며, 해저 환경에서 화산쇄설성 퇴적물의 교결 및 고화작용에 기여하였다.
본 연구는 대기오염 영향에 따라 주변의 오염도를 식물로 평가할 수 있는 여부를 고찰하기 위한 연구이다. 국내 자생하는 소나무의 1년생 솔잎가지를 대상 평가지표로 선택하였으며, 채취지점은 공단지역 주변의 공원 2곳, 상대적으로 오염원이 적다고 예상되는 도시지역 공원 2곳을 선정하였다. 대상 채취지점에서 소나무 10 그루 이상에서 지상 2 m 이상의 솔잎가지를 채취하였다. 채취한 솔잎가지 표면에 침착된 입자상 물질에 대한 분석항목은 입도분포, 전자현미경의 표면촬영, 먼지제거율, 납 등 중금속, 다환방향족탄화수소류(PAHs) 유기물질이었다. 초음파를 이용하여 탈착시킨 침착된 입자상 물질의 입도는 $0.4{\mu}m{\sim}200{\mu}m$ 범위로 나타났고, $10{\mu}m$ 이하의 입도는 20 % 수준이었다. 솔잎가지에 침착된 입자상 물질의 양은 평균 0.636 mg (0.450 mg~0.825 mg) 이었고, 강수장치에의한제거율은 평균 18.8 % (10.0 %~27.6 %)로 나타났다. 고주파전처리장치로 산전처리한 후 ICP/MS로 측정한 입자상 물질의 중금속 농도는 As 18.8~26.3 mg/kg, Be 0.08~0.13 mg/kg, Cd 0.06~0.08 mg/kg, Cr 4.91~17.8 mg/kg, Cu 5.26~405 mg/kg, Fe 1,930~2,670 mg/kg, Pb 3.03~28.1 mg/kg, Mn 26.9~42.8 mg/kg, Ni 2.66~10.4 mg/kg, Al 4,560~8,730 mg/kg, Ba 2,500~6,120 mg/kg, Rb 5.27~17.8 mg/kg, Sr 40.9~95.3 mg/kg, Zn 4,030~8,260 mg/kg 범위이었다. 침착된 입자상 물질의 세척액을 액-액 추출 정제한 후 GC/MS/MS로 분석한 PAHs의 농도는 ${\Sigma}PAH_{16}$은 1.179~12.396 mg/kg, ${\Sigma}PAH_7$은 0.147~0.741 mg/kg 범위이었다.
본 연구에서는 옥수수수염을 일반분쇄기와 저온초미분쇄기를 이용하여 얻은 5단계의 다른 입자 크기의 옥수수수염 분말을 각각의 입자 크기별 이화학적 특성을 검토하고 항산화활성을 평가하여 최적의 입자크기를 찾고 우수한 가공법을 확립하고자 연구를 수행하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 건조된 옥수수수염을 일반적 분쇄 방법과 저온초미분쇄기를 이용하여 분쇄한 5단계의 입자크기는 각각 $199.17{\mu}m$, $178.27{\mu}m$, $85.48{\mu}m$, $27.04{\mu}m$ 및 $20.97{\mu}m$로 가장 큰 입자 크기와 가장 작은 입자 크기와는 약 10배 가량 입자크기의 차이가 있었다. 2. 입자크기별 옥수수수염 분말의 색차는 입자의 크기가 작아질수록 명도와 황색도의 수치가 커졌다. 3. 또한 입자크기별 옥수수 수염 분말을 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 300배 확대하여 관찰한 결과 입자의 크기가 작아질수록 확대한 입자의 크기가 작은 것을 확인할 수 있었으며 입자의 모양은 다각형의 모양을 보였다. 4. 입자크기별 옥수수수염 분말의 조지방, 조섬유, 조회분, 조단백질 함량과 유리당 함량을 분석한 결과 조섬유 함량과 조단백질 함량은 입자크기가 작아질수록 그 수치가 줄어들었고, 조지방 함량과 조단백질 함량, 유리당 함량은 입자크기 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 5. 입자크기별 옥수수수염 분말의 총 페놀 함량과 DPPH 라디컬 소거능 모두 입자크기가 작아질수록 그 수치가 증가하였고 통계적으로도 유의적인 차이를 보였다. 6. 옥수수수염 분말의 입자크기에 따른 ascorbic acid equivalents는 입자크기간의 수치적으로는 차이가 있는 것으로 보였으나 통계적으로는 서로간의 유의적 차이가 없는 것으로 나타났으나 TEAC 실험과 FRAP 실험에서는 입자크기가 작아질수록 그 수치가 증가하였고 통계적으로도 유의적인 차이를 보였다. 7. 옥수수수염 분말의 입자크기, 색도, 이화학적 특성 및 항산화 활성간의 상관관계를 분석한 결과 서로 유의적 관계를 보였으며 특히 입자크기가 작아질수록 명도, 적색도, 황색도, 총 페놀 함량, ascorbic acid equivalents, TEAC에서 고도로 유의한 상관관계를 보였다.
고로쇠 수피 수용성 추출물의 나노입자화를 통하여 항암활성 증진에 대하여 연구하였다. 먼저 세포독성 측정결과 인간 정상 폐 세포(HEL299)에 대하여 일반 열수 추출물이 1.0 mg/mL의 농도에서 23.51%로 나노입자에 비하여 낮은 세포독성을 나타내었다. 그리고 DPPH radical 소거 활성 실험결과 고로쇠 추출물 나노입자가 높은 항산화 활성을 나타내었고, SOD 유사활성 결과에서도 1.0 mg/mL의 농도에서 32.33%로 일반 열수 추출물에 비하여 높은 항산화 활성을 나타내었다. 인간 위암세포, 간암세포, 유방암세포 그리고 폐암세포에 대하여 암세포 억제 활성 측정결과 고로쇠 추출물 나노입자의 경우 1.0 mg/mL의 농도에서 59-73%의 억제 활성을 나타내었다. 나노입자의 경우 일반 열수 추출물에 비하여 약 5-10% 이상 증진된 활성을 보였다. 그리고 여러 인간 암세포주에 대한 항암실험 결과, 소화기계통의 암세포주에 대하여 71-73%의 암세포 억제 활성을 나타내어 다른 암세포주에 비하여 높은 암세포억제 활성을 보였다. 이러한 결과를 인간 위암세포인 AGS로의 나노입자 침투를 confocal microscope 관찰을 통하여 확인하였다. 위와 같은 결과를 바탕으로 하여 고로쇠 추출물을 나노입자화 공정을 통하여 활성 증진을 확인하였고, 천연 항산화제, 항암소재로서의 활용이 가능할 것으로 사료된다.
In this work, we prepared Mg nanoparticles loaded graphite oxide (Mg-G) as a function of Mg content in order to investigate hydrogen storage behaviors. The structure and morphology of the Mg-G samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The textural properties of the samples were evaluated using $N_2$/77 K adsorption isotherms. The hydrogen adsorption capacities were investigated at 298 K/10 MPa. As a result, the hydrogen adsorption capacities of the Mg-G were enhanced with increasing the Mg content. Therefore, it was found that the presence of Mg on graphite surfaces created hydrogen-favorable sites, resulting in enhancing the hydrogen adsorption capacity.
입자상 알루미늄 충전복극조의 성능을 파악할 목적으로 실험은 회분식과 연속식으로 진행하였다. 입자상 알루미늄 충전복극조를 이용하여 T-P 농도 10 mg/L인 인산염 함유 용액을 6 V에서 3 h 회분식으로 전해처리 한 결과 T-P의 제거율은 88% 이었다. 입자상 알루미늄 충전복극조를 이용하여 T-P 농도 10 mg/L인 인산염 함유 용액을 6 V에서 HRT를 3 h으로 하여 연속식으로 전해처리 한 결과 T-P의 농도는 2 mg/L이었다. HRT 3 h으로 고정하여 전해처리 할 경우 120 h 처리 후 파과점을 관찰할 수 있었다.
아적장에서의 석탄의 탈황 가능성을 조사하기 위하여 Thiobacllus ferrooxidans를 이용한 탈황특성을 연구하였다. 배지의 배수를 고려할 때 야적장에서 미생물 탈황공정을 적용하기 위해서는 석탄입자 크기가 1mm 이상이어야 하고, 균일한 입자분포가 요구됨을 확인하였다. 1~2mm의 입자층과 2~4mm의 입자층에서의 약 70일 동안에 24%와 42%의 pyrite를 제거할 수 있었다. 두 석탄 입자층의 탈황속도는 각락 248mg S/kg coal.day (5,638mg S/kg pyritic-S.day)와 803mg S/kg coal.day(6,805mg S/kg pyritic-S,day)로 현탁배양의 약 15~25%로 낮았다. 석탄층에 액체배지를 순환하지 않고 단지 T.ferrooxidans의 접종만으로도 석탄의 표층부에서는 탈황이 가능하였다. 석탄을 야적장 등에 장기간 보관하는 동안에 고유황 석탄으로부터 미생물 탈황공정을 응용하여 부분적인 pyritic sulfur의 제거가 가능한 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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