마이크로 전기화학 실험법인 비접촉식 미세방울셀이 산 용액에 노출된 저 크롬이 함유된 스테인리스강(STS 316)과 같이 젖음성이 높은 전기화학계에 사용되는데 어려움이 있었다. 음압의 인가, 방울의 크기 제어 그리고 소수성의 개스킷의 사용은 높은 젖음성을 지닌 표면에서 비접촉식 미세방울셀의 적용을 가능하게 하였다. 개선된 미세방울셀의 신뢰성을 확인하고자 3종류의 다른 계-산성염화용액과 고 크롬 페라이트 스테인리스강, 산성염화용액과 STS 316 그리고 중성염화용액과 STS 316-에 대하여 개선된 미세방울셀로 국부부식 연구를 수행하였다. 첫째 산성용액에서 고 크롬강의 양극 분극 결과는 $\alpha/\sigma$ 계면 근처에서 국부부식이 크롬 고갈층에 의한 것임을 보여주었다. 둘째 산성용액에서 STS316의 양극 분극실험이 개선된 미세방울셀에서 성공적으로 수행됨을 확인할 수 있었다. 특히, 미세방울셀에서 얻어진 국부 양극 분극곡선을 통해 STS316의 내식성에 미치는 $\delta$-라이트 영향을 밝힐 수 있었다. 마지막으로 중성염화 용액에서 STS316의 양극 분극곡선은 핏팅 저항성이 $\delta$-페라이트보다 개재물에 의존됨을 보여주었다.
메타놀, N,N-디메칠포름아미드 및 아세토니트릴 속에서 유리전극의 pH 응답성을 여러가지 pH의 완충용액으로 시험한 바 전극을 물속에 보관하는 것보다 측정하고저 하는 용매속에 보관하는 것이 더 빨리 전위가 안정되었다. 같은 용매에서 용액의 염기성에 비례하여 응답속도가 느리고 강염기성 용액에서는 안정한 전위를 얻기 어려웠다. 산성용액에서의 pH 응답성은 보다 빠르나 같은 용액의 pH 측정에서도 전극의 사용한 이력에 따라 응답성과 측정치에 차이가 생겼다.
금속 알루미늄의 낮은 환원전위는 전기화학적 산화반응을 통하여 알루미늄과 그 표면에 존재하는 산화막의 구조 및 성질의 변화를 일으킨다. 산성용액에서 알루미늄을 전기화학적으로 에칭하여 표면적을 확대시키고 중성의 용액에서 알루미늄 표면에 치밀한 유전체 산화막을 형성시켜 커패시터의 전극으로 이용하고 있다. 저온의 산성용액에서는 양극산화시 나노크기의 다공층 산화막이 형성되며, 나노구조체의 템플레이트로 사용되고 있다. 이와같은 알루미늄의 전기화학적 특성은 알루미늄을 새로운 기능성을 가진 재료로 변화시킴으로서 다양한 분야에서 응용될 것으로 기대된다.
일산화탄소가 포화된 수용액에 광촉매로서 산화아연을 용액 1 ml 당 0.4 mg의 양을 첨가한 다음, $25{\pm}0.1^{\circ}C$에서 253.7 nm의 자외선을 조사시켜 일산화탄소의 광화학적 변환반응을 연구하였다. 그 결과 일산화탄소가 포화된 수용액은 253.7 nm의 자외선에 의해 카르복실화반응과 카르보닐화반응이 진행되어 포름산, 옥살산, 글리옥실산, 포름알데하이드 및 글리옥살이 주로 생성되었다. 이들 화합물들의 생성은 용액의 pH값에 영향을 받았는데, 산성용액에서는 포름알데하이드와 글리옥살의 생성이 증가하였으나, 염기성용액에서는 오히려 감소하였다. 하지만 유기산의 경우에는 산성용액에서는 큰 변화가 없었으나, 포름산의 경우에는 11.5 이상의 pH에서 급격히 증가하였다. 반응의 결과 생성된 각 생성물들에 대한 초기양자수득율을 계산하였으며, 이들 결과로부터 산화아연이 포함된 일산화탄소 수용액의 광화학 반응에 대한 가능한 반응메카니즘을 제시하였다.
산업분야에서는 다양한 용액을 대상으로 분리, 정제, 농축 등의 공정이 필요하며, 분리막이 그 역할을 잘 수행해 오고 있다. 반면, 처리 대상 용액이 강산을 함유하고 있는 경우, 대부분의 분리막은 산에 취약하기 때문에 사용이 제한적일 수밖에 없다. 현재 내산성 분리막으로 상용화 되고 있는 분리막은 투과속도가 낮은 문제점을 갖고 있다. 이에, 투과속도가 높은 폴리아마이드 분리막에 내산성을 부여하기 위한 접근 방법을 모색하기 위한 기초 자료로 본 총설에서는 폴리아마이드 분리막이 산성 용액 노출 시 표면성질 및 투과특성이 변화하는 원인과 기작에 대해 살펴보고자 한다.
발효공업에 있어서 오염에 영향을 주는 미생물의 열살균 속도를 $120~130^{\circ}C$ 범위에서 조사하였다. 살균속도에 대한 온도의 영향은 Arrhenius식으로 다음과 같이 표시되었다. K=3.47$\times$$10^{28}$ EXP(-52.3 Kcal/RT)원형 반응기의 비이상혼합효과를 보기 위하여 난류영역에서 methylene blue 용액을 사용하여 계단압력을 주어 그 과도응답을 측정한 결과 체류시간 분포는 dispersion 모형에 잘 부합되었고 peclet number 100 을 얻었다. 당밀을 열분해시키면 hydroxymethl furfural이 생성되는 것을 확인하였고 온도와 pH에 따라 검토한 결과 고온의 산성용액에서 반응은 촉진되었다.
본 연구는 자이오머의 산성용액에서 시간에 따른 산중화능을 평가하고, 산에 노출된 자이오머의 표면변화를 관찰하기 위해서 시행되었다. 실험군으로는 수복용 자이오머인 Beautifil II와 유동성 자이오머인 Beautifil Flow F02, 대조군으로 수복용 복합레진인 $Filtek^{TM}$ Z250을 선택하였고, 원판과 가루 형태로 시편을 제작하여 pH 2.0의 염산 수용액과 혼합한 후 pH 값을 측정하였으며, 분말 형태의 자이오머는 새로운 염산 용액과 재혼합 후 pH 값을 측정하였다. 또한 주사전자현미경을 이용하여 원판형태 시편의 표면구조의 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 원판 형태의 실험에서는 수복용 자이오머만이 실험 24시간 이후 유의한 pH 값의 증가를 보였다. 반면, 분말 형태의 실험에서는 수복용, 유동성 자이오머 모두 초기부터 유의한 수준의 pH 증가가 보였으며, 수복용 자이오머가 더 높은 pH 증가를 보였다. 분말 형태의 자이오머는 새로운 염산용액에서 이전 실험에 비해 낮은 정도의 pH 증가를 보였다. 또한, 충전용 자이오머의 표면에서 레진과 유동성 자이오머에 비해 더 많은 부식성의 구조적 변화가 발생했다. 결론적으로, 자이오머는 산중화능을 가지며, 필러 함량이 높은 충전용 자이오머는 유동성 자이오머보다 더 큰 산중화능이 있음을 알 수 있었다.
소나무, 상수리나무 묘목의 생장 및 영양상태에 미치는 토양산성화의 영향을 조사하고 묘목의 생장과 토양용액 중의 (Ca+Mg+K)/Al 몰비와의 관계를 검토하였다. 인위적으로 산성화 시킨 산림토양에서 생육한 소나무, 상수리나무 묘목의 생장저해에는 토양용액 중의 pH 저하와 이에 따른 토양용액으로의 Al 용출 및 묘목의 지하부에 있어서 Al 농도의 증가에 따른 지상부의 Ca 등의 식물 필수원소의 감소 등이 관여하고 있음을 시사하였다. 토양산성화에 따른 묘목의 생장저하 수준은 토양의 Al 농도뿐만 아니라 Al과 Ca, Mg 및 K과의 무기영양소 균형도에 의해 결정되며, 두 수종 모두 토양용액 중의 (Ca+Mg+K)/Al 몰비가 6.0 이하가 되면 건물생장이 현저하게 저하하고 그 비가 0.8인 경우 건물생장이 대조구 값에 비하여 소나무 묘목에서 약 60%, 상수리나무 묘목에서 약 50% 저하하였다. 앞으로, 산성우 등의 산성강하물에 의한 토양산성화가 수목의 생장 및 영양상태에 미치는 영향을 평가할 경우, 토양용액 중의 (Ca+Mg+K)/Al 몰비는 삼림생태계 피해예측에 대한 산성강하물의 한계부하량의 평가에 있어 중요한 지표가 될 수 있다고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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