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폐이차전지 블랙 매스(Black Mass) 구성 성분의 열중량 특성 분석 (Thermogravimetric Analysis of Black Mass Components from Li-ion Battery)

  • 김관호;유광석;김민규;이훈
    • 자원리싸이클링
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    • 제32권6호
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    • pp.25-33
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    • 2023
  • 이차전지 산업의 성장과 함께 이차전지의 생산량과 사용량의 급격한 증가가 예상되며, 이와 맞물려 생산 스크랩을 포함한 폐이차전지의 재활용에도 많은 관심과 노력이 이루어지고 있다. 그동안 폐이차전지 재활용은 양극재를 중심으로 많은 노력이 이루어졌지만, 핵심 광물의 공급망 확보와 재활용률 향상을 위해 음극재의 재활용에도 많은 관심이 기울이기 시작하였다. 음극재의 주성분인 흑연 분석을 위해 석탄의 함량을 측정하는 공업분석이 활용될 수 있지만, 기존의 석탄 분석에 활용되는 공업분석 방법은 블랙 매스의 구성 성분 간의 상호작용으로 인해 정확한 측정이 불가능하다. 이에 본 연구에서는 산소 분위기에서 950℃까지의 온도 상승에 따른 블랙 매스 각 성분의 열중량 변화를 측정하였다. 측정 결과 양극재의 경우에는 양극재에 포함된 바인더와 도전재의 산화에 의한 약 5%의 질량 감소 이외에는 질량 변화가 측정되지 않았으며, 음극재의 경우에는 약 2%의 바인더에 의한 질량 감소 이외에는 모두 고정 탄소에 의한 질량 감소로 측정되었다. 또한 블랙 매스에 함유될 수 있는 금속 전극(Al, Cu)들은 온도가 상승함에 따라 산화되어 질량이 증가하는 현상이 관찰되었다. 다양한 혼합 비율의 양극재/음극재 혼합 시료의 열중량 변화 측정 결과는 양극재와 음극재 각각의 열중량 변화를 통해 계산할 수 있는 예측값과 유사한 결과를 보여, 블랙 매스의 열중량 특성 변화를 통해 음극재의 함량 도출이 가능할 수 있음을 확인하였다.

Fe이 치환된 LaBaMnO계 산화물의 중성자 회절 및 Messbauer분광학연구 (Crystallization and Magnetic Properties of Iron Doped La-Ba-Mn-O)

  • 최강룡;김삼진;심인보;김철성
    • 한국자기학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.38-44
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    • 2004
  • 초거대 자기저항 물질인 페롭스카이트 구조의 망간 산화물 L $a_{0.67}$B $a_{0.33}$M $n_{1-x}$ F $e_{x}$ $O_3$(이하 LBMFO)에 대하여 에탄올을 용매로 한 졸겔법을 이용하여 미량의 철을 치환한 단일상의 LBMFO산화물 분말을 제조하였다. 결정학적 및 자기적 성질을 x선 회절법, 시료진동형 자화율 측정기(VSM), 중성자 회절 실험, 러더포드 후방 산란법, Mossbauer 분광법 및 자기저항 측정을 통하여 연구하였다. X-선 및 중성자 회절실험 분석 결과 결정학적 구조는 Pnma의 공간구조를 갖는 orthorhombic구조로 분석되었다. 미량의 철이 치환됨에 따라 격자상수 $a_{0}$ , $c_{0}$ 는 증가하며, $b_{0}$ 는 감소하는 경향을 보였다. VSM측정결과 포화 자화값과 보자력은 철의 치환량이 증가함에 따라서 각각 감소하는 경향을 보였다. 큐리(Curie)온도는 철의 치환량이 증가함에 따라서 360 K에서 점차 감소하는 경향성을 나타내었다. 철을 1 % 치환한 경우 1T 인가자장 하에 최대자기저항변화의 비($\Delta$$\rho$/$\rho$$_{H}$)는 281 K에서 9.5%였으며, 금속-반도체 전이 온도는 253 K로 관측되었다. Mossbauer 스펙트럼 분석결과 15 K에서 날카로운 Lorentzian 12 line(2 set)의 공명 흡수선으로 측정되었다. 이성질체 이동 값으로부터 미량 치환된 $^{57}$ Fe이온의 전자 상태는 +3가 임을 알 수 있었다.는 +3가 임을 알 수 있었다.

한반도 연안역 표층퇴적물 내 총 수은 분포 특성 (Distribution of Total Mercury in Korean Coastal Sediments)

  • 조동진;최만식;김찬국
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제23권2호
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    • pp.76-90
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    • 2018
  • 한반도 연안역 표층퇴적물 내 수은의 농도 분포 특성을 파악하기 위하여 수은의 배경농도를 산정하고 오염도를 평가하였으며, 분포를 조절하는 요인을 파악하였다. 표층퇴적물 내 수은 농도는 남해연안의 진해-마산만, 동해연안의 울산-온산만, 영일만에서 상당히 높게 나타났으며, 그 외 퇴적물은 Cs와 유사한 분포를 보이며 $0.21{\sim}39.5{\mu}g/kg$ ($13.6{\pm}7.80{\mu}g/kg$) 사이의 낮은 농도를 나타내었다. 국내 해저퇴적물 해양환경기준과 비교한 결과, 전 연안의 표층퇴적물 (n=282)의 8 %가 주의기준을 초과하였으며, 동해연안의 온산항 인근 해역 (n=6)에서 관리기준을 초과하였다. Cs에 대한 선형회귀선의 잔차분석을 통해 산정한 배경농도 (2.06Cs+1.75)를 이용하여 수은 농축도를 산정하였고, 이를 이용하여 농축 정도에 따른 조절요인을 살펴보았다. 수은 농축인자 <1.69 범위에서는 퇴적물의 입도, 1.69~4.03 범위는 Fe 산화수산화물 및 유기탄소가 좋은 관계성을 보여 주요 조절요인으로 판단되었다. 4.03~74.9 범위는 다른 금속들 (Cu, Zn, Pb)과 좋은 관계성을 보였으며, 동해연안의 고성, 속초, 울진 연안에서는 유기탄소가 주요 조절요인이었고, 영일만과 울산-온산만 (n=30)에서는 주변에 위치한 중화학 공업단지의 영향으로 금속입자의 직접적인 유입에 기인한다고 판단되었다. 또한 남해연안의 진해-마산만 시료의 경우에는 상대적으로 높은 황화물 형성과 관계하여 수은 농축이 일어나는 것으로 판단되었다.

MP3 스마트웨어 제품 상용화를 위한 디자인 프로토타입 개발 및 사용성 평가 연구 (Usability Evaluation and Development of Design Prototyping for MP3 Smart Clothing Product)

  • 채행석;홍지영;김준희;김진형;한광희;이주현
    • 감성과학
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    • 제10권3호
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    • pp.331-342
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    • 2007
  • 본 연구에서는 MP3스마트웨어 상용화를 위한 디자인 프로토타입을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 MP3 스마트웨어는 MP3 플레이어, 리모컨 모듈, 이어폰이 하나의 키트(One-kit) 형태로 되어 있으며 조립과 분리가 용이하다. 개발된 의류는 재킷타입의 MP3-YSJ(Yonsei Smart Jacket)와 사파리타입의 MP3-YSS(Yonsei Smart Safari)의 2종류의 MP3스마트웨어 였다. 2종류의 스마트웨어를 대상으로 한 두 차례의 사용성 평가가 각각 모듈별 평가와 항목별 평가로 진행되었다. 모듈별 평가는 외관, 소재, 음악컨트롤러, 이어폰/스피커, 커넥터였고 항목별 평가는 사회적 수용성,착용감,유용성,관리용이성,안전성을 평가하였다. MP3-YSJ 1.0과 MP3-YSS 1.0을 대상으로 한 1차 사용성 평가에서는 모듈별 평가는 전체적으로 긍정적인 결과를 보여주었다. 또한 항목별 평가에서는 MP3-YSJ 1.0와 MP3-YSS 1.0모두 다른 항목에 비해 사회적 수용성이 약간 낮게 평가되었고, 커넥터의 관리 용이성과 음악컨트롤러의 사회적 수용성이 낮게 나타났다. 2차 사용성 평가는 1차 사용성 평가 결과를 반영하여 개발된 제품을 대상으로 실시하였다. MP3-YSS 2.0은 음악 컨트롤러의 사회적 수용성과 관리용이성, 커넥터의 관리용이성이 개선이 필요한 항목으로 밝혀졌고, MP3-YSS 2.0의 경우에는 음악컨트롤러로의 사회적 수용성, 커넥터의 사회적 수용성, 소재의 관리용이성이 개선이 필요한 항목으로 나타났다. 특히 사용자는 키패드의 배치 때문에 사회적 수용성 측면에서 불편을 느꼈다. 음악컨트롤러의 사회적 수용성 문제를 보완하기 위해서는 음악컨트롤러의 키패드 인터페이스에 대해 보다 구체적인 연구가 필요하다.

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골반강 내 방사선 치료 환자에서 Electronic Portal Imaging Device(EPID)를 이용한 Portal Image의 유용성에 관한 연구 (Evaluation of Usefulness of Portal Image Using Electronic Portal Imaging Device (EPID) in the Patients Who Received Pelvic Radiation Therapy)

  • 김우철;박원;김현정;박성용;조영갑;노준규;서창옥;김귀언
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제16권4호
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    • pp.497-504
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    • 1998
  • 목적 : matrix ion chamber type의 EPID와 video camera based EPID를 이용한 portal image와 기존의 film을 이용한 port film의 영상의 질을 객관적으로 비교 평가하여 EPID의 유용성을 알아보고자 본 연구를 계획하였다. 대상 및 방법 : 1997년 4월부터 10월까지의 인하대 병원과 세브란스 병원에서 방사선 치료를 받은 골반강내 치료 환자 각 10명씩을 대상으로 환자 1명 당 5-10회의 port film과 EPID를 이용한 portal image를 동시에 얻어 비교하였다. 환자의 나이는 32세에서 79세이었고 2명의 AP영상을 제외하고는 모두 PA영상을 얻었다. 환자의 두께는 17cm에서 20cm으로 비교적 균일하였다. beam energy는 10MV X-ray를 사용하였고 dose rate은 100-300MU/min으로 2-10MU을 주어 영상을 얻었다. port film은 Kodak diagnostic film을 사용하였고 film을 넣는 cassette는 납을 전후에 부착한 것을 이용하였다. source to detector(film) distance는 140cm으로 하였다. 영상의 판독은 4명의 치료방사선과 의사에 의해서 시행되었으며 pelvic brim, sacrum, acetabulum, iliopectineal line, symphysis, ischium, obturator foramen, sacroiliac joint를 각각 very clear(1), clear(2), visible(3), not clear(4), not visible(5) 다섯 단계로 나누어 점수를 주었다. 결과 : video camera based EPID를 이용하여 얻은 영상을 비교하여 보았을 때 film을 이용한 port film과 enhancement를 시행하지 않은 portal image는 각 해부학적 구조에서는 차이를 보이지 않았다. 그러나 portal image를 window level로 영상의 변화를 주었을 때는 sacrum과 obturator는 영상의 판독에 도움이 되었다. 또한 portal image를 CLAHE로 enhance를 하였을 때는 모든 해부학적 구조물의 판독이 film보다 용이한 것으로 나타났다. matrix ion chamber type의 EPID를 이용하여 얻은 영상에서도 역시 port film과 영상의 변화를 주지 않은 portal image간에는 커다란 차이를 보이지 않았으나, portal image를 window level로 변화를 주었을 경우는 portal film에 비하여 영상의 질이 더욱 좋아지을 알 수 있었다. 결론 : 방사선 치료를 받는 환자 중에서 골반강의 영상에서는 EPID의 영상의 질은 기존의 port film과 비교하여 차이가 없었으며, window level로 영상에 변화를 주거나 enhance를 하였을 경우는 port film보다 더 나은 영상을 얻을 수 있어 기존의 port film을 대체 할 수 있을 것으로 생각된다.

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패턴전사 프린팅을 활용한 리튬이온 배터리 양극 기초소재 Li2CO3의 나노스케일 패턴화 방법 (Nanoscale Pattern Formation of Li2CO3 for Lithium-Ion Battery Anode Material by Pattern Transfer Printing)

  • 강영림;박태완;박은수;이정훈;왕제필;박운익
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제27권4호
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    • pp.83-89
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    • 2020
  • 지난 수십년간 인류에게 핵심적인 에너지 자원이었던 화석연료가 갈수록 고갈되고 있고, 산업발전에 따른 오염이 심해지고 있는 환경을 보호하기 위한 노력의 일환으로, 친환경 이차전지, 수소발생 에너지 장치, 에너지 저장 시스템 등과 관련한 새로운 에너지 기술들이 개발되고 있다. 그 중에서도 리튬이온 배터리 (Lithium ion battery, LIB)는 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 인해, 대용량 배터리로 응용하기에 적합하고 산업적 응용이 가능한 차세대 에너지 장치로 여겨진다. 하지만, 친환경 전기 자동차, 드론 등 증가하는 배터리 시장을 고려할 때, 수명이 다한 이유로 어느 순간부터 많은 양의 배터리 폐기물이 쏟아져 나올 것으로 예상된다. 이를 대비하기 위해, 폐전지에서 리튬 및 각종 유가금속을 회수하는 공정개발이 요구되는 동시에, 이를 재활용할 수 있는 방안이 사회적으로 요구된다. 본 연구에서는, 폐전지의 재활용 전략소재 중 하나인, 리튬이온 배터리의 대표적 양극 소재 Li2CO3의 나노스케일 패턴 제조 방법을 소개하고자 한다. 우선, Li2CO3 분말을 진공 내 가압하여 성형하고, 고온 소결을 통하여 매우 순수한 Li2CO3 박막 증착용 3인치 스퍼터 타겟을 성공적으로 제작하였다. 해당 타겟을 스퍼터 장비에 장착하여, 나노 패턴전사 프린팅 공정을 이용하여 250 nm 선 폭을 갖는, 매우 잘 정렬된 Li2CO3 라인 패턴을 SiO2/Si 기판 위에 성공적으로 형성할 수 있었다. 뿐만 아니라, 패턴전사 프린팅 공정을 기반으로, 금속, 유리, 유연 고분자 기판, 그리고 굴곡진 고글의 표면에까지 Li2CO3 라인 패턴을 성공적으로 형성하였다. 해당 결과물은 향후, 배터리 소자에 사용되는 다양한 기능성 소재의 박막화에 응용될 것으로 기대되고, 특히 다양한 기판 위에서의 리튬이온 배터리 소자의 성능 향상에 도움이 될 것으로 기대된다.

Superimposed Rubber Pattern법에 의한 성인 정상 및 비정상 교합자의 교합 양상에 관한 연구 (A STUDY OF THE NORMAL & ABNORMAL OCCULSAL PATERNS IN ADULTS USING THE SUPERIMPOSED RUBBER PATTERN METHOD)

  • 최대균;이성복;권영혁;최부병
    • 대한치과보철학회지
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    • 제33권3호
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    • pp.467-491
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    • 1995
  • In order to analyze the occlusin of intercuspation with maximun bite force, fifteen healthy adult subjects with the ages 23 to 27 were studied(Group1 ; 5-normal occlusion with Angle's Class1, Group2 ; 5-Angle's Class2 malocclusion, Group3 ; 5-Angle’s Class3 malocclusion). Head Position was fixed with occlusal plane paralleling to horizontal line and occlusal registration r cord was made with polyether rubber impression material(Ramitec, ESPECo. West Germany). After all subject were trained for maximum intercuspation at least 5 times, occlusal registration procedure was repeated for this study. Lower posterior rubber occlusal registration records were sliced with 1mm thickness using precision metal sliding channel(Hitachi Ind. Co., Japan). Gross sectional drawings were traced from occluding view of upper and lower posterior teeth on the rubber slices using digitizer, and superimposed for the determination of each drawing distance(Superimposed Rubber Pattern Method). Based on superimposed rubber pattern drawings, total area of occlusal view, sum of each area of the 5 divided occlusal contact provinces and its ratio, total area and number of occlusal contact area were determined to elucidate occlusal stability in the normal and abnormal occlusion groups. The data were analysed by t-test(p=0.05) to determine statistical significance. The obtained results were as follows : 1. Group1 showed the largest standard area with occlusal view of the lower posterior teeth and Group3 showed the smallest area. There was a significant difference between Group2 and Group3(p=0.025), and Gropu1 was not statistically different for both Group2 and Group3. 2. Means and ratio of the under 2.0mm area(D) and ratio showed $197.49mm^2$, 59.76% in Group1, $188,69mm^2$, 56.10% in Group2, and $174.23mm^2$, 55.76% in Group3. The results that Group1 has the most area/ratio and Group3 has the least area/ratio can be considered Group1 is the most advantageous for masticatory effective area, and Group3 is the least adnantageous. 3. Means and ratio of the under 1.0mm area(C) were $198.96mm^2$, 42.65% in Group1, 123.06$mm^2$, 46.58% in Group2, and $92.24mm^2$, 29.52% in Group3. These data means that Group1 is the most advantageous in terms of masticatory effective area and Group3 is the least. 4. Means and ratio of the under 0.5mm area(B) were $86.68mm^2$, 26.68% in Group1, $62.98mm^2$, 18.71% in Group2, and $36.44mm^2$, 11.66% in Group3. These can also be considered Group1 is the most advantageous for masticatory effective area and occlusal stability. 5. Means and ratio of the under 0.05mm area(A) were $30.92mm^2$, 9.21% in Group1, $14.31mm^2$, 4.25% in Group2, and $7.59mm^2$, 2.43% in Group3. The area ratio of the each subject group was(4.1) : (1.9) : (1)and the data of the under 0.05mm area has the intimate relationship with inter-group and intra-group data/ratio. 6. First molar showed the most occlusal contact points in all subject group and Group1 showed somewhat uniformly distributed occlusal contact point except first premolar. In Group2, all contact point in posterior teeth showed significantly reduced distribution except first molar. Group3 showed evenly distributed contace points in first and second molars.

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주조 포스트코아에서 시멘트 종류가 미세누출에 미치는 영향 (A Study of the Comparison of Microleakage according to the Types of Cement on the Cast Post and Core)

  • 남기영;이청희;조광헌
    • 구강회복응용과학지
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    • 제16권1호
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    • pp.51-60
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    • 2000
  • 주조 포스트코아와 치질 계면에서 시멘트 종류에 따른 미세누출의 변화를 알아보기 위해 상악 전치부 및 하악 견치, 총 40개의 단근치를 백악-법랑 경계 2mm 상방에서 절단하고 백악-법랑 경계 1mm 상방에 chamfer 변연 형성 후, 통상적 근관 형성, 및 충전을 시행하고 주조용 Parapost를 이용하여 40개의 주조 포스트코아를 제작하였다. 각 군당 10개씩 4군으로 분배하여, 실험 I군에서는 인산아연 시멘트인 Fleck's를, 실험 II군에서는 글래스아이오노머 시멘트인 Fuji I을, 실험 III군에서는 4-META계 레진 시멘트인 Superbond C & B를, 실험 IV군에서는 인산 에스테르계 레진 시멘트인 Panavia 21로 각각 접착한 다음, 500회 thermocycling 및 1% basic fuchsin 염색액 침액을 거친 후 시편을 협설면으로 절단하고 광학 현미경상에서 포스트와 치질 계면사이의 미세누출정도를 지수로 산정하여 시편 협설면의 지수 평균을 계산한 후 각 군간의 비교 분석을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 모든 시편의 계면에서 미세누출이 관찰되었다. 2. 실험 I군에서 실험 II군, 실험 III군, 및 실험 IV군에 비해 유의성있게 가장 높은 미세누출지수를 보였고, 실험 II군에서 실험 III군, 및 실험 IV군에 비해 유의성있게 높은 미세누출지수를 보였다(p<0.05). 3. 실험 IV군에서 가장 낮은 미세누출지수를 보였으나 실험 III군과의 통계학적 차이는 없었다(p>0.05).

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대구지역 지하철역사 공기여과필터 포집먼지에 함유된 중금속성분의 특성평가 (Characteristic Assessment of Heavy Metals in Dusts Collected by the Air Filtration System at Subway Stations in Daegu, Korea)

  • 도화석;송희봉;신동찬;곽진희;이명숙;윤호석;강혜정;피영규
    • 대한환경공학회지
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    • 제31권1호
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    • pp.42-50
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    • 2009
  • 2008년 1월에 대구지하철 1호선 총 30개 역사에 대해 각 역사별로 공기여과장치에서 포집된 먼지를 채취하여 100 ${\mu}m$ 이하로 체거름하고 산추출한 후 ICP로 14개 원소를 분석하였다. 농축계수를 이용한 미량원소성분의 발생원을 평가한 결과, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, V 성분은 암석풍화, 토양재비산 등과 관련된 자연적인 발생원의 영향을 받았고, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn 성분은 연료연소, 폐기물소각 등과 관련된 인위적인 발생원의 영향을 받고 있는 것으로 추정되었다. 미량원소성분의 농도는 자연적인 발생원에서 유래되는 성분이 높았고, 인위적인 발생원에서 유래되는 성분이 낮았다. 인위적인 발생원 성분의 기여도는 실내먼지가 실외먼지에 비해 높았다. 오염지수를 이용한 중금속성분의 오염도를 평가한 결과, 실내먼지는 실외먼지에 비해 중금속으로부터 오염된 것으로 추정되었다. 미량원소성분의 상관성을 분석한 결과, 실내와 실외먼지에서 공통적으로 자연적-인위적발생원 성분간, 인위적-인위적발생원 성분간, 자연적-자연적발생원 성분간의 순으로 유의하게 양호하였다. 그리고 실외먼지는 실내먼지에 비해 미량원소성분간의 유의한 상관성이 많았다. 또한 지하깊이, 이용객수, 실외먼지 등이 실내먼지의 성분에 미치는 영향을 분석한 결과, 실내먼지는 지하깊이나 이용객수의 영향보다는 실외먼지의 직접적인 영향을 많이 받고 있는 것으로 추정되었다.