• 청정기술
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• 제17권1호
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• pp.48-55
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• 2011

생활환경 수준의 이황화 메틸과 같은 황화 유기화합물의 제어를 위하여 섬유형 활성탄소-이산화 티타늄 복합재를 이용한 연구는 아직까지 보고되지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 섬유형 활성탄소-이산화 티타늄 복합재를 제조하여 엑스선 회절법, 입자 비표면 측정법 및 적외선 분광법을 이용하여 광학적/표면 특성을 조사하고 활성을 평가하기 위하여 황화 이메틸의 제거 효율을 결정하였다. 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 물리적/표면 특성 조사에서 이 복합재가 광촉매적 활성도를 가지는 것으로 나타났다. 비표면적, 총 기공크기, 마이크로 기공크기 및 메조 기공크기의 경우에 이산화티타늄 코팅량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 그러나 평균 기공크기는 이산화티타늄 코팅량이 증가함에 따라 오히려 증가하였다. 또한, 코팅된 이산화티타늄이 섬유형 활성탄소 자체의 황화 이메틸에 대한 흡착능에 영향을 거의 미치지 않는 것으로 나타났다. 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 활성도 조사시험에서, 황화 이메틸의 초기 제거효율은 4가지 유량 조건(0.5, 1.0, 1.5, 2.0 L/min)에서 각각 93, 78, 71 및 57%로 나타났고, 4가지 유량 조건 모두에서 2시간째에는 제거효율이 다소 감소하였다가 그 이후에는 거의 일정하게 유지되었다. 유사 평형상태에서, 황화 이메틸 평균 제거효율은 4가지 유량조건에서 각각 75, 58, 53 및 36%로 나타났다. 한편, 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 표면상에서 부산물들은 관찰되지 않았다. 따라서, 본 연구에서 이용한 실험 조건에서, 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재가 부산물에 의한 큰 영향 없이 생활환경 수준의 황화 이메틸을 제어하는데 활용될 수 있는 것으로 제안된다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권12호
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• pp.907-912
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• 2011

물의 광분해에 의한 수소생산을 위하여 이산화티타늄($TiO_2$)과 산화니오븀($Nb_2O_5$)을 이용하여 가시광선 감응 광촉매 개발을 본 연구의 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 요소를 이용한 질소 도핑한 $TiO_2$, $Nb_2O_5$, $HNb_3O_8$ ($TiO_2-N$, $Nb_2O_5-N$와 $HNb_3O_8-N$)을 제조하였다. 그 결과 질소 도핑이 광촉매의 띠간격 에너지를 감소시킴으로써 excitation파장이 자외선 영역에서 가시광선 영역으로 이동한 것을 reflectance 관찰을 통해 알 수 있었다. 특히 $TiO_2-N$의 경우 띠 간격 에너지가 3.3 eV ($TiO_2$)에서 2.72 eV로 가장 큰 감소를 보였다. 또한, 가시광선 영역에서 로다민 B 광분해 반응을 통하여 광촉매의 활성도를 평가하였을 때, 질소 도핑한 경우($Nb_2O_5-N$와 $HNb_3O_8-N$)는 모두 80% 이상의 분해 효율을 나타내었으며 특히 $TiO_2-N$이 약 99.8%의 높은 분해율을 보여주었다. 그러나 질소 도핑을 하지 않은 $TiO_2$와 $Nb_2O_5$의 경우, 약 10% 의 로다민 B가 분해된 것으로 관찰되었다. 또한 가시광선 영역에서 각 촉매의 광전류 생성을 비교해보았을 때, $HNb_3O_8-N$ ($63.7mA/cm^2$)이 가장 높은 전류 반응을 나타내었으며 물의 광분해에 의한 수소생산량을 비교해보면 $Nb_2O_5-N$이 $19.4{\mu}mol/h$의 가장 많은 양을 생산한 것으로 나타났다.

• 대한치과보철학회지
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• 제55권4호
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• pp.361-371
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• 2017

목적: 마이크로그루브 상 인간치은섬유아세포의 유전자발현감식을 DNA microarray를 이용하여 연구하는 것이다. 재료 및 방법: Grade II 티타늄 시편을 이용하여 표면에 마이크로그루브(폭/깊이: $60{\mu}m/10{\mu}m$, E60/10)를 형성하고 불산으로 산에칭하여 실험군으로 사용하였다. 표면처리를 하지 않은 평활한 티타늄 표면(NE0)을 대조군으로 사용하였다. 실험군과 대조군에 인간치은섬유아세포를 배양한 후 total RNA를 추출하였다. Oligonucleotide microarray를 시행하여 실험군과 대조군 간 다양한 유전자 발현량의 변화를 확인하였다. KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) pathway analysis를 통해 DNA chip의 발현 결과를 mapping하여 실험 조건에 따른 유전자 발현량의 변화를 pathway 수준에서 파악하였다. 결과: E60/10 마이크로그루브 표면과 NE0 표면에 대한 유전자 발현량 비교분석 결과, NE0 표면에 비하여 E60/10 마이크로그루브 표면에서 1.5배 이상 유의한 발현 차이를 보인 유전자는 123개, 2배 이상 유의한 발현 차이를 보인 유전자는 19개였다. 실험 조건에 따른 유전자 발현량의 변화를 KEGG pathway analysis를 통하여 확인하였고, 다양한 유전자 발현 결과들 중 대표적인 세포접착, 증식, 활성 관련 세포신호전달을 규명하였다. 결론: 마이크로그루브 표면은 다양한 유전자 발현 변화를 유도하고 관련 세포신호 전달을 유도한다. 본 연구의 결과에 따라서, 마이크로그루브는 유전자 발현 변화 및 세포신호 전달 활성화 등을 통한 세포활성도 증진을 필요로 하는 다양한 생체재료들의 표면으로 사용될 수 있다.

• 구강회복응용과학지
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• 제30권3호
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• pp.206-214
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• 2014

목적: 내부 원추형 연결형태 임플란트에서 지대주 나사의 좌면각도가 연결부의 기계적 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위함이다. 연구 재료 및 방법: 원추형 연결구조 티타늄 임플란트와 시멘트 유지형 지대주, 텅스텐 카바이드 코팅된 티타늄 합금 지대주 나사를 사용하였다. 좌면각도가 $45^{\circ}$와 $90^{\circ}$를 갖는 지대주와 지대주 나사를 제작하여 30 Ncm 조임회전력으로 지대주를 체결한 후 하중을 가하고 체결 및 하중 부여에 따른 침하량을 측정하였다(n = 5). 유압식 피로시험기에 임플란트를 고정하고 스테인리스 스틸 금속관을 지대주에 합착하였다. 이 후 반복 하중을 가한 후 풀림토크 변화량을 측정하고, 압축굽힘강도와 피로강도를 측정하였다(n = 5). 결과: 지대주 침하량은 지대주나사 체결 시 가장 크게 나타났으며(P < 0.05), 나사체결과 하중부여에 따른 총 침하량은 $45^{\circ}$군보다 $90^{\circ}$군에서 더 크게 측정되었다(P < 0.05). 반복하중 부여 후 풀림 토크, 그리고 최대 압축굽힘강도와 피로강도는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(P > 0.05). 결론: 본 실험조건하에서 지대주 나사머리의 원추형 설계가 지대주의 총 침하량을 약간 감소시키는 효과를 나타냈으나, 연결부의 전체적인 기계적 안정성에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 판단된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제48권3호
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• pp.209-214
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• 2010

연구 목적: 본 연구의 목적은 골 유착된 임플란트에 인위적 비틀림을 가한 후 골 유착이 다시 일어나는지, 혹은 일어나지 않는지, 일어난다면 이전의 골유착보다 강화되는지, 약화되는지에 대해 알아보기 위함이다. 연구 재료 및 방법:상업적으로 순수한 티타늄 (commercial pure titanium 99%)으로 직경 3.75 mm, 길이 4 mm의 표면처리 없는 실험용 임플란트를 제작하였다. 3.0 kg이상의 뉴질랜드산 흰색 암컷 토끼 7마리의 좌우 경골에 제작한 임플란트를 2개씩 식립 후, 6주의 골유착 유도 기간 부여 후 비틀림 제거력을 측정한 경우를 I군으로, 다시 임플란트 고정체를 재위치시키고 봉합하여 4주간의 치유기간을 더 두고 측정한 경우를 II군으로 분류하였다. 광학현미경을 이용한 조직 형태학적 분석을 위하여, 1차 비틀림 제거력 측정 직후 1마리의 토끼를 희생시키고, 2차 비틀림 제거력 측정 직후 2마리의 토끼를 희생시켜 각각 4개, 7개의 시편을 제작하여, 광학현미경 (${\times}20$) 분석에서 골-임플란트 접촉 (Bone-Implant contact, BIC, %)비율과 치밀골 부위에 위치하는 임플란트의 나사산 수를 측정하여 CBa (Bone area in the cortical passage)비율을 측정하였다. 비틀림 제거력과 BIC및 CBa비율에서의 I군과 II군의 통계적 유의성 ($\alpha$=.05)을 평가하였다. 결과: 비틀림 제거력 측정에서 I군은 $10.8{\pm}3.6$ NCm로 측정되었으며, II군은 $20.2{\pm}9.7$ NCm로 측정되었으며, I군보다II군의 비틀림 제거력이 평균 98.1% 증가되었다 (P<.05). 조직 형태학적 분석에서 BIC와 CBa 비율은 I군과 II군 사이에 통계적 유의성을 나타내지 않았고 (P>.05), RT/BIC와 RT/CBa 값은 I군과 II군 사이에 통계적 유의성을 나타냈다 (P<.05). 결론: 임플란트 고정체에 의원성 비틀림 동요가 발생한 경우에 초기 골유착을 얻기 위해 필요로 했던 치유기간보다 짧은 기간 내에 이전보다 견고한 골유착을 얻을 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제51권3호
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• pp.190-198
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• 2013

연구 목적: 최근 지르코니아 임플란트가 크게 향상된 물리적 성질, 자연치와 유사한 색조, 뛰어난 생체 적합성으로 주목 받고 있다. 이에 본 연구에서는 국내에서 시판되고 있는 상용 타이타늄 임플란트와 개발 단계인 지르코니아 임플란트의 골유착을 비교 연구하였다. 연구 재료 및 방법: 상용 타이타늄 임플란트(T 군)와 기계 절삭된 나사형 지르코니아 임플란트(Z 군), 기계 절삭 후 알루미나 샌드 블라스팅으로 표면 처리된 나사형 지르코니아 임플란트(ZS 군)의 표면 거칠기를 측정한 후 6마리 돼지의 좌, 우측 하지 경골에 식립하여 1주, 4주, 12주에 각각 희생하여 Periotest values (PTVs) 측정, 조직학적 측정 및 조직 계측학적 측정, 주사 전자 현미경 관찰을 시행하였다. 평균 표면 거칠기와 PTVs, 조직계측학적 측정 결과는 일원분산분석을 통해 통계 처리되었다(${\alpha}=.05$). 결과:각 군 임플란트의 표면 거칠기를 측정한 결과 T 군이 Z 군, ZS 군에 비해 더 유의하게 높은 평균 표면 거칠기 값을 보였다. PTVs는 측정 시기 모두에서 T 군이 상대적으로 낮은 값을 보였으나 각 군에 따라, 시기에 따라 모두 통계적으로 유의하지는 않았다. 식립 1주차 골접촉율 측정 결과 Z 군이 T 군, ZS 군에 비해 유의성 있게 높았고, 골면적율은 T 군, Z 군이 ZS 군에 비해 유의성 있게 높았다. 식립 4주차 골접촉율 측정에서 T 군이 Z 군, ZS 군에 비해 유의성 있게 높았고, 골면적율은 군간 유의한 차가 없었다. 식립 12주차 골접촉율은 T 군, ZS 군, Z 군 순으로 낮아졌고 모든 군간 통계적으로 유의한 차이가 존재하였다. 골면적율은 T 군, ZS 군이 Z 군에 비해 유의성 있게 높았다. 결론: 이상의 결과는 지르코니아 임플란트의 골유착이 타이타늄 임플란트에 비해 부족하며, 상용화를 위해서는 지르코니아 임플란트의 표면 변형에 관한 연구가 더 필요함을 시사한다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권5호
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• pp.490-499
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• 2008

생체 활성 재료는 생체 내에서 자가적으로 인회석 층 (apatite layer)을 형성하여, 골과의 생화학적 결합이 가능해야 한다. 알칼리와 열처리를 통하여 생체 활성 표면을 얻을 수 있는 것으로 보고되고 있다. 본 실험에서는 알칼리 및 열처리를 시행한 임플란트들의 안정성을 평가하고자 하였다. 실험군의 분류로 1군은 대조군인 선반 가공 임플란트군, 2, 3군은 $60^{\circ}C$, 5 M의 NaOH 용액에 24시간 처리한 후, 각각 대기 중 및 진공 상태 $600^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리하였다. 처리된 시편은 FESEM, XPS, TF-XRD 및 AFM을 이용하여 표면 특성을 관찰하고, 임플란트의 안정성을 위해 공진 주파수와 페리오테스트 및 역 토오크를 측정하고, 골유착 안정성에 관한 차이를 비교 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 표면 특성: 알칼리 및 열처리를 시행한 2, 3군은 비슷한 양상의 거친 표면을 보여주었다. 알칼리 처리를 시행한 2군과 3군에서 1군과는 달리 높은 함량의 나트륨 이온이 검출되었으며, 결정구조 분석 결과 2군에서 예추석 (antase)과 금홍석 (rutile)이 혼재된 상태로 금홍석이 우세한 양상을 보여주었다. 2. 공진 주파수 분석: 군간 비교에서 12주에 2군이 1, 3군에 비해 통계적으로 유의하게 높은 측정치를 보였다. 주간 비교시, 1, 2군은 4주 이후에 유의한 증가를 보여주었고, 3군은 2주와 4주에서 각각 유의한 증가를 보여주었다 (P < .05). 3. 페리오테스트 분석: 주간 비교에서 1, 2군은 4주 이후에 유의하게 감소를, 3군은 2주와 4주에서 각각 유의한 감소를 보여주었다 (P< .05). 4. 역 토오크 분석: 군간 비교에서는 2, 4, 8주에서는 2군이 1, 3군에 비해 유의하게 높은 측정값을 보여주었다. 주간 비교에서는 1, 3군은 4주, 12주에서 유의한 증가를 보여주었고, 2군은 4주부터 유의한 증가를 보여주었다 (P < .05). 이상의 결과로 볼 때, 알칼리 및 대기 중 열처리를 통해서 적절한 결정 구조의 산화막을 가진 생체 활성화된 무정형의 나트륨 티탄산염 층을 얻을 수 있었고, 알칼리 및 진공 상태 열처리만으로도 나트륨이 함유된 생체 활성화된 표면을 얻을 수 있었다고 사료된다. 또한 이런 처리 과정으로 형성된 표면층들은 임플란트의 초기 골유착에 도움을 줄 수 있는 유용한 방법 중 하나라고 사료된다.

• 한국광물학회지
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• 제29권4호
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• pp.239-254
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• 2016

황토굴은 울릉도 태하리 해안에 위치하고 있는 해식동굴로서, 벽면은 적색 응회암층으로 이루어져 있고 상부는 조면암으로 덮여있다. 적색 응회암에 대한 주화학성분은 $SiO_2$ 49.81-63.63%, $Al_2O_3$ 13.05-24.91%, $Fe_2O_3$ 2.67-5.82%, $Na_2O$ 2.87-6.92%, $K_2O$ 2.37-3.85% $TiO_2$ 0.55-0.81%, MnO 0-0.53%, MgO 0.39-1.75%, CaO 0.60-1.40%이며, 토질의 pH는 4.5-8의 범위를 나타내고, 광물성분은 아노르소클레이스(anorthoclase) 23.7-39.4%, 새니딘(sanidine) 16.9-33.3% 일라이트(illite) 15.8-26.1%, 적철석(hematite) 5.1-9.0%, 침철석(goethite) 0-3.7%, 산화티탄(titanium oxide) 6.9-9.9%, 소금(halite) 0.9-9.5%의 범위를 보인다. 하지만 현무암질 응회암층 기질의 내에 존재하는 대부분의 비정질 물질은 XRD회 절선이 나타나지 않으므로 아노르소클레이스, 새니딘, 일라이트가 적색층의 주성분이라고는 할 수 없다. 조면암 용암의 열은 하부의 응회암에 영향을 주어 기질을 쉽게 변질시키는데 이로 인해 적색의 비정질 집합체 팔라고나이트(palagonite)를 형성하고 철 성분을 산화시켜 주변을 채색한 것으로 보인다. 이렇게 이차적으로 형성된 철 산화물은 팔라고나이트 내부에 부화되거나, 극미립 또는 비정질의 철산화물의 형태로 존재하고 있다. 따라서 적색층은 조면암 분출 직후와 관련된 열적 산화작용과 응회암 기질의 팔라고나이트화, 적색층 내에 존재하는 함철광물의 산화작용에 의하여 복합적으로 형성된 것으로 판단된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권2호
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• pp.157-163
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• 2004

금속 임플란트 재료들의 마모저항을 향상시키기 위하여 질소 이온주입 및 이온도금 기술을 적용하였다. 질소 이온주입 된 초내식성 스테인리스강(S.S.S)의 마모이온용출 특성을 S.S.S, 316L SS, TiN코팅된 316S SS와 비교 평가하기 위하여 탄소로 원자흡수분광분석기를 이용하여 시편들로부터 마모용출된 Cr과 Ni 이온량을 측정하였다. 또한, 저온아크증착법을 이용하여 TiN, ZrN, TiCN코팅된 Ti(Grade 2)원반의 마모저항을 비교하였고, 질소이온주입 및 질화물 코팅된 표면충의 화학적 조성은 SAES(scanning Auger electron spectroscopy)를 이용하여 분석하였다. 질소 이온주입된 S.S.S 표면으로부터 마모에 의하여 용출된 Cr과 Ni 이온량은 표면처리하지 않은 스테인리스강들에 비하여 크게 감소하였다 그러나 인공고관절에 걸리는 하중조건 하에서 실행된 마모이온용출실험에서 이온에너지 100 KeV로 질소이온 주입된 표면층은 20만회 내에서 쉽게 제거되었다. 질화물 코팅된 Ti 시편들의 마모저항도 크게 향상되었고, 그 마모특성은 코팅층의 화학적 조성에 따라 크게 차이가 났다. 코팅두께 3Um의 코팅시편들 중 TiCN 코팅된 티타늄이 가장 높은 내마모 특성을 보였으나 같은 하중조건 하에서 disk(Ti)-on-disk 마모실험에서 그 질화물 코팅면들의 마모 무게감 소비는 1만회 아래에서 모두 Ti의 마모비와 유사하게 전환되었다. 본 실험으로부터 얻어진 연구결과에 의하면, 100 KeV 질소이온주입 및 두께 3$\mu\textrm{m}$의 길화코팅된 표면층의 경우 표면 경화충의 깊이가 충분치 않아 높은 하중을 받는 임플란트의 마찰부위에 사용하기에는 한계가 있음을 보였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제18권1호
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• pp.83-90
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• 2020

흑연 동위원소 비율법(GIRM)은 비핵화 검증 도구로써 흑연감속로의 플루토늄 생산량을 예측하는데 사용된다. 원자로가 가동되면 ²³⁸U의 중성자 포획 반응에 의해 플루토늄이 생성되어 축적되고 동시에 흑연 내 불순물도 핵반응을 통해 다른 핵종으로 바뀌기 때문에 플루토늄의 생성량과 불순물의 농도는 일정한 상관 관계를 갖는다. 이러한 상관관계에도 불구하고 어느 특정 시점에서의 불순물의 농도는 불순물의 초기 농도에 의존하기 때문에 불순물의 초기 농도가 알려지지 않으면 불순물의 절대 농도만으로 플루토늄 생산량을 예측하는 것은 불가능하다. 그러나 불순물의 초기 동위원소 비율은 초기 불순물 농도에 상관없이 알려져 있기 때문에 불순물의 동위원소 비율과 플루토늄 생산량의 관계는 흑연감속로에서 플루토늄 생성량을 예측하는 유용한 도구가 될 수 있다. 흑연동위원소 비율법의 지표 원소로 Boron, Lithium, Chlorine, Titanium, Uranium 등이 이용되는 것으로 알려져 있다. 위 지표원소의 동위원소 비와 플루토늄 생성량 사이의 상관 관계가 초기 불순물 농도에 의존하지 않는지를 네 가지 다른 흑연 불순물 조성을 이용하여 평가하였다. ¹⁰B/¹¹B, ³⁶Cl/³⁵Cl, ⁴⁸Ti/⁴⁹Ti, ²³⁵U/²³⁸U은 흑연의 초기 불순물 농도에 상관없이 누적 플루토늄 생성량과 일관된 상관 관계를 갖는다. 이러한 원소들은 다른 원소의 핵반응에 의해 해당 원소의 동위원소가 생성되지 않기 때문이다. 반면 ⁶Li/⁷Li과 플루토늄 생성량의 상관관계는 흑연 내 불순물의 초기 농도에 의존한다. ⁷Li은 ⁶Li의 중성자 포획 반응에 의해서 생성되기도 하지만 ¹⁰B의 (n, α)반응으로도 생성되는 것이 더 지배적이기 때문에 ¹⁰B의 초기 농도가 ⁷Li의 생성량에 영향을 미치는 것이다. 따라서 Lithium은 흑연 동위원소 비율법을 위한 지표 원소로 적절하지 않음을 알 수 있다.