• 제목/요약/키워드: Trace elements

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식물성 대체육의 안전성 검증을 위한 위해요소 모니터링 (Monitoring Hazards to Verify the Safety of Plant-Based Meat Alternatives)

  • 마아영;신은성;손선아;신태선;정현정
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제39권2호
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    • pp.83-94
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    • 2024
  • 국내에서 제조되어 유통되는 식물성 대체육을 대상으로 일반성분(수분, 단백질, 지방), 지방의 산패도, 지방산의 조성, 아플라톡신, 중금속 함량을 분석하였다. 그 결과 한번 익힌 후 건조된 형태의 식물성 대체육보다 익히지 않고 수분이나 지방에 의해 성형과정을 거친 냉동제품에서 상대적으로 많은 양의 지방을 함유하고 있음을 확인할 수 있었다. 조지방 함량이 1 g을 넘는 시료를 대상으로 지방의 산패도(산가, 과산화물가)를 측정했다. 그 결과 일부 시료에서 높은 산가 및 과산화물가가 측정되었으나 식품공전상에 대체육에 대한 정확한 분류가 되어있지 않아 산패도에 대한 안전성을 판단하기 위한 규격이 필요해 보인다. 가스크로마토그래피를 사용하여 지방산 조성을 분석한 결과 대부분은 불포화지방산이 차지하고 있지만, 일부 포화지방산의 함량이 높은 시료가 있었다. 포화지방산 및 불포화지방산의 함량이 높은 식물성 대체육을 식물성 유지를 사용하여 가열조리를 거쳐 섭취하게 된다면, 많은 양의 지방을 섭취하게 될 수 있음을 예측할 수 있다. 또 가스크로마토그래피를 사용한 지방산 분석법을 통해 식물성대체육에 동물 유래 지질이 함유되어있지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 이후에 식물성 대체육에 대한 영양표시성분 및 실제성분의 대조 시에 활용될 수 있음을 시사한다. 식물성 대체육에 대하여 아플라톡신을 분석한 결과 현재 식품공전에 제시된 농산물 중 아플라톡신 기준규격에 대하여 적합인 수준이나 미량 검출되는 것을 확인하였다. 중금속의 분석 결과 모두 불검출이었으나 환경요인 및 원재료에 따라 중금속의 오염이 의심될 시에 중금속 분석을 진행할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 실험결과를 통해 국내에 유통되고 있는 일부 식물성 대체육에 대한 안전성을 확인하였으나 산가, 과산화물가, 아플라톡신, 중금속은 대체육에 대하여 구체적인 분류 및 적합 규격이 마련되어 있지 않아 적합 판정시에 비슷한 성향을 가진 식품군에 대조하여 판단해야 하는 어려움이 있었다. 따라서 기존의 기준에 대하여 검토 또는 변경을 거쳐 식물성대체육에 대한 관리기준이 설정한다면 유사한 식품군의 건전성 및 적합성을 유지하는 것에 도움이 될 것으로 판단된다.

Acetobacter pasteurianus SRCM101388 바이오매스 생산 최적화 (Optimization of biomass production of Acetobacter pasteurianus SRCM101388)

  • 김준태;조성호;정도연;김영수
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.132-145
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    • 2023
  • 본 연구에서는 식품 원료로 이용이 허가된 Acetobacter pasteurianus SRCM101388을 사용하여 바이오매스 고농도배양을 위한 최적화 연구를 실시하였다. SRCM101388의 최적 배양온도와 pH 조건은 각각 28℃와 pH 6.0으로 나타났다. 배지조건을 확립하기 위하여 Plackett-Burman design을 실시한 결과, glucose, sucrose, yeast extract가 biomass 증가에 가장 높은 효과를 보였다. Glucose, sucrose, yeast extract의 최적농도를 알아보기 위하여 central composite design을 실시하였으며, 최적농도는 glucose 10.73 g/L, sucrose 3.98 g/L, yeast extract 18.73 g/L로 나타났다. Plackett-Burman design에서 biomass 증가에 영향이 있는 기타 미량원소에 대한 최적농도를 조사한 결과, ammonium sulfate 1 g/L, magnesium sulfate 0.5 g/L, sodium phosphate monobasic 2 g/L, sodium phosphate dibasic 2 g/L로 나타났으며, 최종 최적화된 배지 제조 시 pH는 6.10으로 최적 pH 조건과도 일치하였다. 최적화된 배지 3.5 L를 함유한 5 L jar fermenter에서의 배양결과, SRCM101388은 DO가 낮은 rpm에서 DO 감소가 더 빠르게 나타났다. 최대 생균수는 150 rpm, 0.5 vvm, pH 6.0, 28℃ 조건에서 18시간 배양 시 2.53± 0.12×109 CFU/mL로 나타났다.

충남지역에 분포하는 초염기성암의 기원규명을 위한 기초연구 (Preliminary Study on the Ultramafic Rocks from the Chungnam Province, Korea)

  • 위수민;최선규;소칠섭
    • 자원환경지질
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    • 제27권2호
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    • pp.171-180
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    • 1994
  • 충남 예산군 및 청양군 일대에 분포하는 시대미상의 초염기성암의 기원을 규명하기 위하여 주성분, 미량성분 및 희토류원소(REE)의 전암분석의 결과를 이용하여 연구하였다. 전암분석결과에 의하면 주성분원소 중 $K_{2}O$$Na_{2}O$를 제외한 대부분의 원소들은 후기변질작용에 관계없이 일정한 상관관계를 보여주며, primitive 맨틀의 화학조성과 비교할 때 매우 낮은 $Al_{2}O_{3}$ (<1.5%), CaO (<1%), $TiO_{2}$의 값을 나타내며, 비슷한 Ni의 함량을 가진다. 이점으로 미루어 본역의 암석은 상당한 양의 부분용융 (large degree of partial melting)을 받은 맨틀의 잔여물(residues)로 사료된다. REE의 chondrite normalize value는 (La/Yb)c= 1.1-5.2, (Sm/Eu)c=0.6-1.5 및 (Sm/Yb)c= 1.2-1.6 (dunites=0.53-0.77)의 값을 나타낸다. 대부분의 초염기성암이 LREE가 빈화(depleted)된 $(LREE/HREE)_{c}$ < 1) 특징을 보이는데 반해 이 지역의 초염기성암들은 LREE가 약간 부화(enriched)된 ($(LREE/HREE)_{c}$ <1) REE pattern을 나타낸다. 또한, La-Sm-Yb의 ternary diagram을 살펴보면 이들은 chondrite 의 값과 유사한 primitive한 맨틀의 부분용융 후의 잔여물보다 상당히 La가 부화된 양상을 보이며, alkali basalt의 source가 되는 부화된 맨틀의 부분용융 후의 잔여물과 비슷한 화학조성을 나타내고 있다. 이와같은 현상은 사문암화와 같은 후기변질작용 (late stage alteration), pre-melting composition 이 LREE가 부화된 경우, 혹은 빈화된 mantle의 잔여물과 LREE가 부화되어 있는 어떤 component의 mixing에 의한 부화의 가능성 등을 생각해 보았다. 그 결과, 1) 본역의 암석들은 가장 덜 변질받은 암석들만 분석하였고, MgO와 FeO를 다른 oxides로 나눈값을 도시해본 결과 대부분의 oxide들이 매우 좋은 trend를 보여주므로 후기 변질작용에 의한 LREE의 부화가능성은 희박하다고 생각되며, 2) 본역의 암석을 alkali basalt의 source와 같은 LREE가 부화된 deep mantle source에서 부분용융 후의 잔여맨틀로 생각하기에는 이들이 지표 위로 나타날 수 있는 emplacement mechamism을 설명하기가 불가능하다. 따라서 이러한 점으로 마루어볼 때, 이 지역의 초염기성암의 LREE 부화는 두 가지 component의 mixing에 의한 가능성이 가장 높은것으로 사료된다. 상당한량의 부분용융을 받은, 즉 빈화된 맨틀과 LREE가 부화된 component의 mixing에 의하여 이와같이 LREE가 부화된 특성을 보여주고 있다고 사료된다. Component의 성분으로서는 고압에서 LREE를 많이 함유하는 $H_{2}O$$CO_{2}$-rich fluid, 혹은 부화된 맨틀의 low degree of partial melting에 의하여 LREE가 부화된 partial melt일 가능성이 높으며 이들이 올라오면서 빈화된 잔여맨틀과 mixing되면서 본역의 암석과 같이 LREE를 부화시켰다고 사료된다.

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문명 금은광산 주변 논토양에서 As 및 중금속의 토양과 벼작물의 상관성 평가 (Correlation of Arsenic and Heavy Metals in Paddy Soils and Rice Crops around the Munmyung Au-Ag Mines)

  • 권지철;박현정;정명채
    • 자원환경지질
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    • 제48권4호
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    • pp.337-349
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    • 2015
  • 이 연구는 휴광된 문명광산 주변의 토양과 식물의 유기적 관계규명을 위해 토양시료를 왕수, 1 M $MgCl_2$, 0.01 M $CaCl_2$ 및 0.05 M EDTA 등 다양한 추출제로 전처리하여 As 및 중금속을 분석하였다. 화학분해 방법에 따른 함량은 왕수 > 0.01 M $CaCl_2$ > 1 M $MgCl_2$ > 0.05 M EDTA 순으로 나타났으며 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 보였다(p<0.01). 원소별 생물학적 농축계수(BAC)는 Cd, Cu 및 Zn 함량이 As와 Pb에 비해 상대적으로 높은 결과를 얻었다. 이 연구에서 식물농도에 영향을 주는 물리화학적 특성을 이용하여 단계별 다중선형회귀분석을 수행하였으며, 그 결과는 As 및 중금속의 농도 예측에 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 농가의 1일 평균 쌀소비량인 287 g을 적용하여 세계보건기구의 미량원소 1일 섭취 최대허용량과 비교한 결과 Cd와 As에서 각각 73.7%, 51.8%의 높은 섭취량을 보였다. 그러므로 현재까지 발현되지는 않았지만 광산주변 거주자들이 지역에서 재배된 쌀을 장기간 섭취할 경우 As 및 중금속 농축에 의한 건강의 악영향이 발생될 수 있으므로 적절한 처리가 요구된다.

타슈켄트 서울공원 설계과정에서 구현된 한국정원 설계요소 고찰 (A Study of the Implemented Korean Traditional Garden Design Elements on Tashkent Seoul Park)

  • 신현돈
    • 한국조경학회지
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    • 제43권5호
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    • pp.40-54
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    • 2015
  • 서울시와 우즈베키스탄(Uzbekistan)의 수도 타슈켄트(Tashkent)시는 2010년 7월에 자매도시협정을 맺고, 타슈켄트 내에 서울공원을 조성하기로 결정하였다. 이후 이를 위한 현상 설계 공모를 2012년 치렀으며, 이때 당선된 작품을 기반으로 하여 2014년 6월 준공 후, 같은 해 9월에 개장하였다. 본 연구에서는 현상 설계 당시의 고민에서부터 아이디어가 실제 설계에 반영되어 준공되기까지 제 전반의 사항들을 한국정원 설계요소들을 중심으로 살펴본다. 타슈켄트 서울공원은 단순히 타슈켄트 내의 공공 공원으로서의 역할을 넘어 해외에 조성된 한국 전통 정원의 새로운 효시가 될 수 있는 곳으로 조성코자 하는데 주안점을 두었다. 지금까지 외국에 조성된 한국정원과 공원들이 대부분 조선시대에 초점을 맞추어 재현했던 한계를 벗어나, 타슈켄트 서울공원은 17만 명 고려인들이 우즈베키스탄에 머무르고 있는 것을 감안하여 옛 고려의 문화와 정취를 느낄 수 있는 공간이 될 수 있도록 하였다. 선행 연구를 통해 한국성 재현을 위한 디자인 요소들을 도출하였으며, 여기에는 고려시대의 정원 요소뿐 아니라, 고려인들 외에 현지인들이 보편적인 한국 전통정원을 체험할 수 있도록 조선시대의 재현 요소들도 재해석하여 함께 설계에 반영하였다. 중앙아시아에 한국의 전통미와 서정성이 담긴 공간을 구현하여 타슈켄트시 현지인들에게 우리문화의 단아하고 소박한 풍경을 느끼도록 하였다. 서울공원의 스토리텔링의 공간경험은 두 가지 시점으로 전개된다. 첫째, 고려인과 외국인의 시점으로 전개되는 공간경험으로써, 서정적이고 다원적인 공간구조를 지나면서 체험하는 경관의 단서들을 통해 고향, 한국의 정취를 더듬어 나가는 연속적 경관 체험의 장이다. 둘째, 타슈켄트 시민을 비롯한 이방인들의 시점에서 전개되는 경험으로써, 낯선 경관에서 느끼는 새로움, 지형과 경관을 다루는 다양한 기법 및 자세를 읽고, 과거 실크로드를 통해 동아시아와 교역을 이루었던 것처럼 한국정원에서 한국문화와 교감을 하며, 우리의 정서를 느끼는 스토리텔링과정으로 설정하였다. 외국도시에 조성되는 한국정원 및 공원은 단순한 조경공간으로서의 의미를 넘어, 외국인들에게 대한민국의 이미지와 '한국'의 문화를 널리 알리는 첨병 역할을 한다. 타슈켄트 서울공원 역시 이를 통해 대한민국과 수도서울의 이미지를 쉽게 알릴 수 있도록 한국 전통조경의 아름다움과 독창성을 반영하여 설계하였다. 더불어 우즈베키스탄 경관과의 차별성을 나타낼 수 있는 디자인, 현지인들에게 한국문화를 알릴 수 있는 계획안을 도출하는데 중점을 뒀다. 타슈켄트 서울공원은 현 시점에서 외국에 조성된 '한국정원'의 가장 최근 사례이다. 따라서 이에 대한 설계 전략과 내용에 대한 연구를 통해 외국 도시에 조성되고 있는 한국정원에서의 한국성의 재해석 과정과 설계 요소 도출에 대한 고민과 과정을 살펴볼 수 있으리라 사료된다.

주암댐 호저 퇴적물에서의 수직적 중금속 분산과 $^{210}Pb$를 이용한 퇴적속도산정 (Vertical Distribution of Heavy Metal Concentrations in Sediment Cores and Sedimentation Rate Using $^{210}Pb$ Dating Technique in the Juam Reservoir)

  • 이평구;염승준;연규훈;지세정;김지욱;오창환;김선옥
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제10권1호
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    • pp.43-57
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    • 2005
  • 주암댐에 유입된 호저퇴적물의 입도(2mm-200{\mu}m,\;200-100{\mu}m,\;100-50{\mu}m,\;50-20{\mu}m,\;<20{\mu}m)별 중금속(As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn)의 이동과 퇴적 후 중금속의 수직적 분산 특성을 규명하기 위하여 12개 지점의 호저퇴적물과 3개 지점의 코아시료를 채취하였으며, 코아시료는 2-5 cm 간격으로 절단하여 깊이별 간극수와 퇴적물의 중금속 함량을 측정하였다. 호저퇴적물의 퇴적속도를 측정하기 위하여 코아시료에 대한 $^{210}Pb$ 동위원소 연구를 수행하였다. 주암댐 호저 퇴적물의 중금속 및 미량원소의 함량은 퇴적위치와 상관없이 거의 일정한 함량을 보이며.,평균 함량은 $As\;14.9\;{\mu}g/g,\;Cd\;0.81\;{\mu}g/g,\;Cu\;30.7\;\;{\mu}g/g,\;Ni\;34.7\;{\mu}g/g,\;Pb\;63.3\;{\mu}g/g,\;Zn\;87.9\;{\mu}g/g$이다. Cu, Pb, Zn, Ni 및 Cd의 함량은 $20\;{\mu}m$ 이하 입도의 퇴적물에서 가장 높은 반면, As는 $2mm-200{\mu}m$ 혹은 $200-100\;{\mu}m$ 입도의 퇴적물에서 가장 높다. 간극수에 용해된 원소 중에서 가장 함량이 높은 것은 Fe와 Mn 이었으며, 코아시료의 상부로부터 심부로 갈수록 함량이 증가하는 수직적 분산특성을 나타낸다. 반면에 용존 Zn과 Cu함량은 코아시료의 최상부에서 가장 높게 나타나며, 이는 산화:환원 전위차에 따른 유기물질 및 산화광물의 용해작용과 관련이 있다. 코아시료의 퇴적물 내 Cu, Ni, Pb 및 Zn 함량은 0-4 cm구간에서 가장 높은 표면집적 현상이 관찰되며, Pb와 Cu 함량이 현저하게 높은 데, 이는 인위적인 오염에 기인하는 것으로 해석된다. $'unsupponed\;^{210}Pb'$을 이용하여 계산된 호저퇴적물의 퇴적 속도는 $\omega=0.91\;cm\;year^{-1}$ 이며, 이를 적용하면 주암댐이 완공된 이후 약 10 cm의 퇴적물이 평균적으로 퇴적된 것으로 추정된다. 이러한 자료는 주암댐 호수 바닥에 퇴적된 퇴적물의 관리방안을 마련하는 데 중요한 정보로 사용될 수 있을 것이다.

경남 산청 지역의 섬장암에 관한 암석학적 연구 (Petrology of the Syenites in Sancheong, Korea)

  • 옥은영;김종선;이상원;강희철
    • 암석학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.25-54
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    • 2015
  • 섬장암은 대륙지각의 주요 구성 성분인 화강암질 암석과는 달리 그 산출에 있어서 희귀성이 인정된다. 이 연구의 목적은 산청 일원의 섬장암에 대한 산상과 기재적 특성을 밝히고 지화학적 연구를 통해 섬장암질 마그마의 성인을 알아보는 것이다. 산청섬장암의 주구성 광물은 알칼리장석(정장석, 미사장석), 사장석, 각섬석, 흑운모, 석영 등이다. 각섬석과 흑운모는 장석과 석영 사이를 채우는 타형의 결정이 관찰되는데, 이는 함수광물이 후기에 정출되었음을 보여주며, 마그마에서 결정화작용 시 초기에는 물이 부족하였음을 나타낸다. 광물성분 분석에 의하면 섬장암의 각섬석은 대부분 페로 에데나이트에 해당하며, 각섬석 지압계를 이용하여 계산한 각섬석의 생성 압력은 3.3~4.9 kb로, 11.9~17.3 km 범위의 정치심도를 나타낸다. 흑운모는 애나이트가 풍부한 영역에 도시되고, 휘석은 헤덴버자이트의 영역에 도시된다. 섬장암은 알칼리계열, 중알루미나형, I-type에 해당한다. 섬장암에 대한 희토류원소와 거미도표에서 관찰되는 패턴은 섬록암 및 화강암과는 차이를 보인다. 연구지역의 섬장암은 하커 변화도에서 공간적으로 인접하고 있는 반려암-섬록암 및 화강암과 다른 변화 경향을 보여준다. 이는 각 암상이 다른 근원 마그마로부터 생성되었을 가능성을 시사한다. 실험적 자료를 근거로 (1) 압력이 높거나 물이 불포화된 조건에서의 부분용융에 의해, (2) 상승하는 마그마에서 잔류멜트의 분리 이동으로 초기정출광물이 잔류할 때, (3) 마그마의 기원물질 또는 기원 장소에서 플루오린(F) 성분이 풍부할 때 섬장암질 마그마를 형성할 수 있다. 이들 중 암석기재적 특징에 근거하여 물이 불포화된 조건에서 부분용융에 의해 산청 섬장암질 마그마를 형성하였을 가능성이 가장 높다고 판단된다.

<영사정팔경도(永思亭八景圖)>와 팔영시로 본 영사정팔경의 경관구조와 의미 (A Study on the Landscape Structure and Meaning of Eight Scenic Views of Yeongsa-jeong Pavilion through the Painting and Poem)

  • 노재현;손희경;김홍균
    • 한국전통조경학회지
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    • 제35권2호
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    • pp.58-68
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    • 2017
  • 문헌조사 및 시화(詩畵) 분석 및 해석 그리고 현장조사를 통해 <영사정팔경도>와 청계 양대박의 영사정팔영시에 드러난 영사정팔경의 경관구조와 의미를 분석 해석한 본 연구의 결론은 다음과 같다. 영사정과 그 일원은 조영자 안전이 선친의 음택을 향해 망배를 올리던 '영사'의 공간으로, 영사정팔경은 남원 형승의 거점이자 요체인 지리산과 순자강 그리고 요천, 금석교, 청계동 등 영사정을 중심으로 한 남원 승경을 관망대상으로 하고 있다. 영사정팔경은 일반적인 정자팔경과는 달리 다시점 구도와 시점 그리고 장소의 전이를 보이는 가운데 영사정은 물론 순자강과 요천 일대의 산수경관을 조망하는 파노라믹한 부감적 구도를 보인다. 영사정팔영은 중국 소상팔경과의 시각적 결속의 흔적이 다수 엿보이는 가운데 남원지역의 토속적인 경관과의 어울림을 추구한 조선중기 과도기적 특성을 지닌 제영 집경으로 판단된다. 팔영시와 팔경도 각 1 2영[경]에 등장하는 '창송취죽(蒼松翠竹)'은 영사정의 조영자인 안전 또는 팔영시의 저자인 양대박의 현신이자 경관 향유주체로 상정하고 있다. 표제에 등장하는 시어 및 화소의 음양론적 특성을 해석한 결과, 팔영시에서는 대부분 음적인 시어들로 충만해 있고 팔경도 또한 이에 조응한 것으로 보인다. 또한 영사정팔영에서 묘사된 행위와 <영사정팔경도>에 표현된 행위에 대한 비교 분석 결과, 제3경 순강모우를 제외하고는 두 매체 간에는 일치된 특성이나 공통성이 거의 발견되지 않음은 볼 때, 매체간의 형식적 유사성은 인정되지만 영사정팔영과 팔경도는 언어예술과 공간예술의 본질적 속성에 충실한 다른 결과물로 추정된다.

국내산 굴 패각의 광물학적 화학적 특성 (Mineralogical and Chemical Characteristics of the Oyster Shells from Korea)

  • 하수현;차민경;김강주;김석휘;김영규
    • 한국광물학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.149-159
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    • 2017
  • $SO_2$ 가스 반응제로 사용되는 석회석의 대체 가능 물질로서 굴 패각의 광물학적 화학적 특성을 알아보았다. 생장환경에 따른 굴 패각의 특성을 파악하기 위하여 태안지역 및 통영지역의 굴 패각을 석회석과 비교하였고 추가로 보령 및 여수 지역의 굴 패각을 연구하였다. XRD 분석 결과 굴 패각은 아라고나이트로 구성되어 있는 폐각근 접합 부분 및 인대(ligament) 접합부분을 제외하고 방해석으로 구성되어 있으며 불순물로서 나타나는 해양 퇴적물이 패각 내 표면에 존재하거나 일부 패각 내 포유물 형태로 나타나기도 했다. 불순물 중 하나인 패각 표면의 따개비의 경우도 방해석으로 이루어져 있어 소성에 영향을 주지는 않을 것으로 판단된다. 현미경 관찰을 통하여 굴 패각의 미세구조를 파악할 수 있었다. 패각은 크게 각주층, 진주층, 초크층으로 구성되어 있는데 패각이 가장 큰 통영 굴 패각은 콘키올린(conchiolin)이라 불리는 단백질을 일부 함유하는 각주층과 진주층의 두께가 가장 작았으며 작은 크기의 태안 굴 패각의 경우 각주층과 진주층 두께가 가장 두꺼운 것으로 나타났다. 중간 크기의 패각 크기를 갖는 보령과 여수 굴 패각은 그 층들이 두 패각의 중간정도의 두께를 보여주었다. 이는 계속 바닷물 속에서 양식하는 통영과 조간대에서 공기와 바닷물 속에서 양식하는 태안의 생장 환경 차이로 판단된다. 굴 패각들은 석회석과 달리 상대적으로 높은 인과 황 함량을 보여주는데 이는 패각 내의 단백질에 의한 것이며 패각을 구성하고 있는 세 개의 층은 Mg 함량을 포함하여 일부 상이한 화학성분을 갖고 있기도 했다. 미량성분의 경우 패각의 경우 석회석 보다 Li의 함량이 상대적으로 많았으며 이는 바닷물 성분의 영향을 받았을 것으로 생각된다. 각 산지별 패각에서는 Zn의 함량 변화가 가장 커서 Zn의 함량은 생성환경에 가장 영향을 많이 받는 미량원소로 판단된다.

동시베리아해 망가니즈 단괴의 망가니즈 산화상태 변화 규명을 위한 X선 광전자 분광분석 예비연구 (A Preliminary X-ray Photoelectron Spectroscopic Study on the Manganese Oxidation State of in Polymetallic Nodules of the East Siberian Sea)

  • 김효임;이상미;구효진;지윤;조현구
    • 광물과 암석
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    • 제36권4호
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    • pp.303-312
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    • 2023
  • 망가니즈 단괴를 구성하고 있는 금속 원소의 산화상태의 규명은 단괴의 형성기작 및 성인에 대한 이해를 증진시키고 단괴 형성 당시 수계의 산화-환원 전위 등의 고해양 환경에 대한 단서를 제공한다. 본 연구에서는 상용 X선 광전자 분광분석(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)을 활용하여 자연계 망가니즈 단괴를 구성하는 광물의 결합상태와 금속 원소의 산화상태에 대한 정보를 획득하고자 하였다. 이를 위하여 위하여 광물학적 변동의 영향이 효과적으로 기록된 동시베리아해 천해 단괴를 그 연구의 대상으로 삼았다. XPS Mn 2p 스펙트럼 분석 결과, 단괴의 중심부에서 외곽부로 이동함에 따라 망가니즈 산화 상태에 유의미한 변화가 있음을 확인할 수 있었다. 단괴의 중심부는 Mn4+가 약 67.9%의 비율을 보이는 반면, 단괴의 최외곽부는 환원된 형태의 Mn3++Mn2+의 증가로 인해 Mn4+의 비율이 약 63%로 감소하였다. 이와 같은 단괴 성장에 따른 망가니즈 산화수의 감소는 단괴가 성장함에 따라 토도로카이트에서 버네사이트로 산화망가니즈 광물종이 변화한다는 기존 연구 결과로 설명된다. 또한 O 1s 스펙트럼 분석 결과 단괴 중심부에 비하여 외곽에서 Mn-O-H 결합이 우세하게 나타나는데, 이는 층상형 버네사이트가 우세한 외곽부에서 보다 해수 혹은 공극수로 인한 수화가 효과적으로 일어났음을 시사한다. 본 연구 결과는 망가니즈 단괴의 성장 중 수계의 산화-환원 양상 등 고해양 조건의 변동에 대해 XPS 방법론이 직접적으로 활용될 수 있음을 제시하며, 향후 보다 높은 분해능의 방사광 X선원을 이용한 실험을 통해 보다 세밀한 단위의 망가니즈 산화수 정보의 획득 및 미량 금속원소의 산화 상태 연구가 가능할 것임을 보여준다.