방사성탄소동위원소는 해양의 탄소순환을 이해하는 데 유용한 도구이다. 현재 가속질량분석기를 이용한 분석 기술의 발달로 유기물전체 뿐만 아니라 특정 유기화합물에서도 방사성탄소 분석이 이루어지고 있다. 이 리뷰 논문에서는 방사성탄소의 측정 방법과 농도 표현에 대하여 간단히 소개하고 방사성탄소를 해양의 유기탄소 순환 연구에 이용한 예들을 살펴보았다. 입자유기탄소와 용존유기탄소의 기원 물질 및 순환, 저서생물의 선택적 섭식, 입자유기물의 생화학적 화합물군의 거동, 분자크기에 따라 분류한 용존유기물군의 거동, 퇴적물의 수평 이동, 퇴적물의 연대측정, 육상기원 유기물의 거동, 미생물 유기물의 기원 물질, 할로겐화 유기물의 기원을 이해하기 위한 연구의 예들을 통하여 유기물전체, 유기물군, 특정 유기화합물의 방사성탄소 측정이 어떻게 해양 유기탄소 순환 연구에 활용될 수 있는지 기술하였다.
Sub 100 nm의 Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) 소자를 구동하기 위해서는 2.0 nm 이하의 $SiO_2$ oxide에 해당하는 전기적 특성이 요구된다. 그러나 2.0 nm 이하의 $SiO_2$에서는 누설 전류가 너무 크기 때문에 이를 대체하기 위해서 유전 상수 (dielectric permittivity)가 높은 $HfO_2$ (${\varepsilon}=25$), $Al_2O_3$, $HfO_2/Al_2O_3$ laminate 등의 high-k dielectric 물질들이 연구되고 있다[1]. High-k dielectric 물질의 전기적 특성은 박막 조성, 두께 및 전극과의 계면에 생성되는 계면 층이나 불순물(Impurity) 거동에 크게 의존하므로 High-k dielectric/전극(Metal or Si) 구조에서 조성 및 불순물의 거동에 대한 정확한 평가가 주요 쟁점으로 부각되고 있다. 이를 평가하기 위해 일반적으로 $Ar^+$ ion에 의한 depth profiling 분석이 진행되나 Oxygen 원자의 선택적 식각에 기인된 분석 깊이 분해능(Depth Resolution) 왜곡으로 계면 층의 형성이나 불순물의 거동을 정확하게 평가할 수 없다. 이러한 예로는 $Ta_2O_5$ 및 $SrBi_2Ta_2O_9$와 같은 다 성분 계 산화막에 $Ar^+$ ion 주사 시 발생하는 선택적인 식각(Preferential Sputtering) 때문에 박막의 실제 조성 및 거동을 평가하는 것은 어렵다고 보고된 바 있다[2,3]. 본 연구에서는 $90{\AA}$인 적층 $Hf_xO_y/Al_xO_y/Hf_xO_y$ 구조에서의 불순물 거동 분석 능력 확보 상 주요 인자인 깊이 분해능 개선을 Secondary Ion Mass Spectroscopy(SIMS)의 primary ion 종, impact energy 및 주사 각도를 변화시켜 ~1 nm 수준까지 구현하였다. 이러한 분석 깊이 분해능의 개선은 Low Impact Energy, 입사 이온의 glancing angle 및 Cluster ion 적용에 의존하며 이들 요인의 효과에 대해 비교/고찰하고자 한다.
산불은 연소 과정에서 다양한 오염물질을 배출하여 심각한 환경 문제를 초래할 수 있다. 최근 지구 온난화와 기후변화의 영향으로 전 세계적으로 산불의 규모와 빈도가 증가하여 환경에 미치는 영향 역시 급증할 것으로 예상된다. 한국은 산불 발생이 빈번한 동해안 지역에 원자력 발전소가 위치하고 있어, 중대 사고에 대비하여 산불 환경에서 방사성 핵종의 거동 특성에 대한 이해가 요구된다. 본 리뷰 논문에서는 산불이 지하수 토양 환경에 가져오는 변화와 오염 특성을 검토하고, 산불로 변화된 지하수 토양 환경에서의 방사성 핵종 거동을 고찰하였다. 특히, 변화된 지중환경의 여러 특성 중 방사성 핵종의 거동에 영향을 미칠 수 있는 요인들을 고려하였으며, 보다 구체적인 메커니즘 이해를 위해 산불이 초래하는 지하수 토양 환경 변화와 오염에 대한 연구의 필요성을 기술하였다.
Engineering Geology를 필자는 지질공학(地質工學)이라 한다. 지질공학은 지반(地盤)의 토질 및 암석의 거동을 역학적인 관점에서의 지질역학(地質力學, Mechanical Geology)과 공학적 판단을 가하여 실제의 공사 등에 응용되는 기초학문이다. 이 분야에서의 중요 부분은 토목 시공 과정 또는 시공후에 발생할수 있는 지질적 문제(지질약선대의 문제 및 지질역학적 문제)등 에 대한 조사연구인 것이다. 따라서 지질공학자는 암반의 기계적인 응답에 대한 요소들을 지질도에 표시하여 시공상의 문제점을 검토, 연구하여 착공여부를 결정하고 지반보강 또는 지질개선을 실시케한다. 문제 중 지반의 거동은 물질 자체의 성질과 불연속성면에 있다. 물질자체의 성질은 입자의 크기에 있고 구조적 집합성에 있는 것이다. 불연속성면은 미세한 균열에서 거대한 단층면에 이르기까지 존재하며, 구조지질역학적 성격에 있다. (중략)
철도터널에서 오염물질의 거동은 열차의 운행조건 및 터널의 구조 등과 같은 다양한 인자에 의해 영향을 받아 매우 복잡한 양상을 보이게 된다. 본 연구에서는 SES프로그램을 수정하여 해석한 농도계산을 이용하여 철도터널에서 오염물질의 거동특성을 구명하고, 터널의 단면적, 길이 및 열차의 항력계수, 주행속도가 터널의 최대풍속 및 오염농도에 미치는 영향에 대한 분석결과를 제시하였다.
일반적으로 물체의 거동을 해석하기 위해 고체영역에서는 Lagrangian 기법이 유체영역에서는 Eulerian 기법이 수치해석에 적용된다. Lagranian 기법은 서로 다른 물질의 경계와 자유표면에 대한 거동을 쉽게 추적할 수 있는 반면 물체의 대변형시 해석의 정확성이 떨어지는 단점이 있다. 또한 Eulerian 기법은 물질이동만을 고려하여 변형의 제한이 없는 장점을 가지고 있지만 이동하는 경계에 대해서 조건을 변화 시켜야하는 어려움이 있다. 따라서 이 두기법의 장단점을 서로 보안하기 위해 ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)기법이 제안되었으며 이를 적용한 유체-구조물의 상호작용 해석에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 ALE기법을 이용한 자유경계면에 대한 새로운 알고리즘이 제안된다.
본 논문에서는 국내 외 미량오염물질의 관리현황을 분석하고, 기후변화 등 수질관리에 영향을 주는 잠재적인 요소를 고려한 미량오염물질의 관리방향을 제시하고자 하였다. 국내에서는 먹는 물 안전성 확보를 위해 수돗물 정수 및 원수를 대상으로 미량오염물질에 대한 실태조사가 꾸준히 진행되었다. 근래에 들어 하천 호소수 중의 미량오염물질에 대해서도 조사가 진행되고 있으나 조사 항목과 횟수가 많지 않아 전체적인 미량오염물질 발생 및 검출 현황을 파악하기에는 어려움이 있었다. 선진국에서는 미량오염물질의 실태조사 외에도 환경 매체에서의 거동, 인체 및 생태위해성, 처리공정 등에 미량오염물질 관리 전반에 대한 연구가 수행되고 있음을 확인할 수 있었다. 향후 기후변화에 따른 기온과 수온의 상승, 수문학적인 순환의 변화 등으로 미량오염물질의 잔류 농도가 증가할 우려가 있다. 또한 물 재이용이 확대되는 과정에서 미량오염물질에 대한 우려가 커질 수 있다. 그러므로 먹는 물 또는 신체와 접촉하는 용도의 용수에 대해서는 사전예방의 관점에서 미량오염물질의 관리를 강화하는 것이 필요하다. 지표수 중의 미량오염물질에 대해서는, 물환경 정책목표 중의 하나인 생태 위해성 관리의 관점에서, 물질의 거동, 생태 위해성 평가, 하 폐수처리공정에서의 제어방안 등에 대한 연구가 확대되어야 할 것이다.
플라즈마 아크 용융방식 유리화 시험설비의 계통내 기체 및 최종배출구 전단의 배기체를 분석함으로써 배기체중에 포함된 분석용 첨가물의 거동 및 배기가스 처리장치의 제염성능을 평가하였다. 중금속 물질(Pb, Cd, Hg), 방사성 모의물질(Co, Cs) 그리고 방사성핵종($^{60}Co,\;^{137}Cs$)을 분석용 첨가물로 사용한 실험결과로부터 첨가물질의 거동에 따른 유리화 설비 배기체처리시스템의 제염특성 및 제염제수를 구하였다.
본 연구에서는 위생매립지 차수재로써 부산석회의 이용방안을 검토하기 위하여 1) 부산석회의 지반 공학적 특성, 2) 오염물질 거동특성, 그리고 3) 용출특성을 살펴보았다. 연구결과 부산석회의 투수계수는 차수재의 허용 최대 투수계수($10^{-7}$ cm/s)보다 약 10배정도 낮은 투수계수를 보였다. 유기물(페놀)과 중금속(Cu, Pb)에 대한 지연효과는 부산석회의 높은 pH(> 11)로 인해 중금속에 대한 지연효과가 더 큰 것으로 나타났다. 용출실험 결과 비록 규제치를 상회하지는 않았지만, Pb과 Cd이 제한 기준치에 근접한 농도를 나타내어 지속적인 관찰이 요구되는 물질로 나타났다.
$Ge_2Sb_2Te_5$ (GST)는 광학 스토리지 및 PRAM(Phase-change Random Access Memory)에 적용 가능한 대표적인 상변화 물질이며 상변화 거동에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 차세대 비휘발성 메모리로 각광을 받고 있는 PRAM의 경우 저전력 그러나 향후 고집적, 고성능 PRAM 소자구현을 위해서는 Reset 전류 감소를 통한 소비 전력 감소, 인접 셀간의 'cross talking'을 방지할 수 있는 열적 안정성 개선 등의 문제점들을 해결해야 한다. GST 물질의 전기적, 열적 특성을 조절하여 이러한 문제를 해결하기 위하여 GST 물질에 이종의 원소를 첨가하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 질소 첨가에 의해 결정 성장 억제를 통한 결정화 온도 증가, 결정질의 저항 증가 등의 보고가 있었다. 본 연구에서는 질소를 첨가한 N-doped $Ge_2Sb_2Te_5$ (NGST) 박막의 상변화 거동을 규명하고 GST 박막과 비교하여 첨가된 질소의 영향을 분석하고자 한다. D.C Magnetron sputtering 방법으로 증착된 GST와 NGST 박막을 등온으로 유지하여 각 온도별로 열처리 시간 증가에 따른 비저항을 실시간으로 측정하여 GST와 NGST 박막의 상분율을 계산하고 Kissinger 모델을 이용하여 effective activation energy ($E_a$)를 구하였다. GST와 NGST 박막의 $E_a$는 각각 $2.08\;{\pm}\;0.11\;eV$와 $2.66\;{\pm}\;0.12\;eV$로 계산되었다. 따라서 첨가된 질소에 의해 NGST 박막의 결정화를 위하여 GST 박막의 경우보다 더 큰 활성화 에너지가 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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