• 한국진공학회지
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• 제19권2호
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• pp.81-90
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• 2010

층과 층 사이의 정전기적인력, 수소결합 또는 공유결합을 이용하여 층당 두께를 수 옹스트롱에서부터 수십 나노미터까지 제조할 수 있으며 박막의 표면 형태를 흡착시키고자 하는 물질 및 박막 후처리 공정을 통해 제어할 수 있으며 더 나아가, 삽입하는 물질의 특성에 따라 박막의 기능성을 집적화 및 다양화시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 층상자기조립방법의 특성을 이용하여 반사방지막, 초소수성 필름 및 전기화학센서로의 응용가능성을 제시하였다. 반사방지막의 경우, 구형의 블록공중합체를 유리기판 위에 다층박막으로 적층시킴으로써 박막 굴절률을 1.25까지 감소시켰고 이를 통해 약 99.5%의 빛 투과도를 달성할 수 있었다. 더 나아가 바이오물질인 엔자임을 다층박막에 삽입시킬 경우, 활성 산소를 분해시키는 전기화학센서로의 제조가 가능함을 보인다. 본 연구는 본인이 이미 발표한 논문(J. Am. Chem. Soc. 128, 9935 (2006); Adv. Mater. 19, 4364 (2007); Electro. Mater. Lett. 3, 163 (2007))들을 정리하여 층상자기조립법에 관해 소개하는 논문이다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.21-28
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• 2022

미세먼지는 대기를 타고 호흡기를 거쳐 폐 혹은 혈관에 침투한다. 최근 미세먼지 문제 때문에 국내에 공기청정기 수요도 급증하고 있다. 이끼는 가장 오래된 지상식물로 중금속과 미세먼지를 흡착하여 분해하는 성질을 가지고 있는 것으로 알려졌고 본 연구진은 이를 활용하여 화학적 필터를 대체할 수 있는 시스템에 대해 연구하였다. 이끼와 기존 화학적 필터(Hepa)의 미세먼지 감소 효과를 비교하기 위하여 1 m³의 큐브를 제작하고 통제된 환경하에서 미세먼지의 감소량을 비교하였다. 미세먼지 상황 하에서 우산 이끼 필터, 쥐꼬리 이끼 필터, 깃털 이끼 필터, 비단 이끼 필터 등을 삽입한 4가지 상황별로 각각 10회씩 총 40회의 실험을 진행하였으며 각각의 미세먼지 감소량을 비교한 결과 미세먼지 양과 30분후의 감소량의 차이는 모든 필터에서 모두 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 하지만 필터별 차이는 확인 결과 미세먼지, 혼합 가스, CO₂, O₂ 모두 필터별 간 통계적으로 유의한 차이가 없음을 확인하였다. 특히 기존에 알려진 이끼의 산소 발생의 효과는 거의 없었음을 확인하였다. 이 결과를 통해 이끼의 종류와 관계없이 미세먼지 감소는 효과가 있는 것을 확인하였고 향후 개선을 통해 기존 공기정화기의 화학 필터를 대체하거나 보조할 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제17권2호
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• pp.166-174
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• 2011

지지체의 구성비가 일산화탄소 산화반응에 미치는 영향을 조사하기 위하여 다양한 몰 비의 Al/(Al+Ce) 산화물을 공침법으로 제조하고 백금을 담지한 촉매를 함침법으로 제조하였다. 제조한 촉매의 물리 화학적 특성을 알아보고 반응 활성과 연관시키기 위하여 X-선 회절분석(XRD), 질소 흡착 탈착분석($N_2$ sorption), 수소/일산화탄소-승온환원분석($H_2$/CO-TPR)의 특성분석을 수행하였다. Pt/xAl-yCe 촉매에서 지지체의 몰 비에 따른 최적 활성을 조사한 결과, 건식 및 습식 반응조건에서 Pt/1Al-9Ce 촉매가 가장 좋은 활성을 나타냈으며, 이를 기준으로 회산형 형태의 반응 곡선을 나타냈다. 반응물에 5%의 수분이 존재 할 때, 50%의 전환율 온도가 건조 반응조건에서의 활성보다 약 $30^{\circ}C$ 저온으로 이동하였다. CO-TPR 분석에서Pt/1Al-9Ce 촉매 상의 이산화탄소 탈착피크가 가장 크게 관찰되었고, CO-TPR 결과는 반응결과와 잘 일치하였다. 이는 다른 촉매에 비해 Pt/1Al-9Ce 촉매의 표면 흡착점이 가장 많고 지지체로부터 산소공급이 용이함을 의미한다. 또한 $^{27}Al$ NMR 분석에서 오면체로 배위된 $Al^{3+}$ 점의 양과 반응 활성이 비례관계에 있음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권5호
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• pp.288-302
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• 2017

퇴적물이 수층의 영양염 분포에 미치는 영향을 평가하기 위해서 퇴적물의 용출률을 정확하게 측정할 필요가 있다. 이에 본 연구에서 퇴적물 용출률 측정 방법 중 퇴적물 코어 배양법을 대상으로 용출률의 측정 조건과 실험 절차를 제시하였다. 낙동강 수계 중류에서 2015년 7월에 표층이 교란되지 않은 퇴적물 코어 시료를 채취하여, pre-incubation 시간(6, 12, 24시간), 초기 산소농도(포화도 90, 70 50%), 확산경계층의 두께(0, 0.6-0.8, 1.2-1.4 mm), 배양 온도(10, 17, 20, $25^{\circ}C$) 등을 여러 가지 조건으로 조성하여 측정한 영양염 용출률의 결과를 그 바탕으로 하였다. 네 가지 주요 환경 조건이 달라지면, 안정화 시간 동안 유기물 분해 및 산화 과정에 의한 화학 조성 변화, 퇴적층의 산화-환원 환경 변화에 따른 흡착 및 탈착, 퇴적물-수층 경계면에서의 수리역학적 상황 변동에 의한 물질 교환 증감, 퇴적물 내 미생물의 활성 증가 등을 야기하여 퇴적물의 영양염용출률에 영향을 미친다. 따라서, 퇴적물 코어 배양법으로 실제 현장값과 유사한 결과를 생산하기 위해서는 현장 심수층의 수온 및 용존산소 농도, 유속을 자연 상태와 가깝게 재현하고 퇴적물 시료 채집 후 되도록 빠른 시간 안에 배양 실험을 수행해야 한다. 두 개의 반복구에 대하여 퇴적물 코어 배양법으로 영양염 용출률을 측정하였을 때 대부분의 실험 조건에서 상대백분율차가 20% 이하였다. 측정 조건과 절차를 엄밀히 준수하여 실험하였을 때 정밀도를 확보할 수 있는 것으로 사료되며, 향후 측정 결과의 정확도를 확인하기 위하여 현장 측정법과 비교할 예정이다.

• 전기화학회지
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• 제12권3호
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• pp.263-270
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• 2009

레독스 흐름 전지의 전극으로 사용하기 위해 탄소펠트를 열처리와 산처리 방법으로 산화 개질하였다. 열중량 분석결과 열처리 또는 산처리에 의하여 탄소펠트의 섬유 표면에 고분자 물질이 제거되고 산소 관능기가 도입된 것을 확인할 수 있었으며 습식 방법인 산처리 방법보다 건식방법인 열처리 방법이 기계적 안정성을 유지하는데 효과적인 처리 방법으로 나타났다. XPS, 원소분석을 통하여 500$^{\circ}C$에서 4시간 열처리한 탄소펠트의 표면에 산소 관능기가 부가된 것을 확인하였으며 질소흡착실험에서 거의 없던 표면적이 96 $m^2/g$로 증가한 것을 알 수 있었다. CV실험 및 분극 실험을 수행한 결과 500$^{\circ}C$ 열처리 전극의 활성화 저항이 가장 낮게 나타났다. 산처리한 탄소펠트와 400$^{\circ}C$, 500$^{\circ}C$에서 열처리한 탄소펠트를 이용하여 바나듐 레독스 흐름 전지를 구성하고 충/방전 실험을 실시한 결과 충/방전 전압효율이 산처리 전극의 경우 86.6%, 400$^{\circ}C$ 열처리 전극의 경우 89.6%, 500$^{\circ}C$ 열처리 전극의 경우 90.6%로 500$^{\circ}C$ 열처리 전극이 가장 우수하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.156-162
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• 2017

CuO의 함량이 반응활성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 CuO(x)/0.3Al-0.7Ce (x = 2~20 wt%) 촉매를 함침법으로 제조하고 저온 CO 산화반응을 수행하였다. CuO(10)/0.3Al-0.7Ce 촉매가 반응물 중 수분의 존재 유무에 관계없이 가장 우수한 반응활성을 나타내었다. 수분의 존재는 활성점에 CO와의 경쟁흡착으로 활성점이 감소하여 50% CO 전환율 온도인 $T_{50%}$가 약 $50^{\circ}C$ 고온으로 이동되어 관찰되었다. $N_2O$-적정실험으로 구한 구리 표면적과 CO-펄스 실험으로 계산된 격자산소의 양은 CuO의 함량 증가에 따라 증가하였고, CuO(10)/0.3Al-0.7Ce 촉매에서 최대화되었다. 이러한 특성 분석결과는 사용된 촉매의 CO 산화반응에 대한 $T_{50%}$의 경향과 잘 일치하였다. 위의 특성분석 결과로부터, CuO(x)/0.3Al-0.7Ce 촉매의 CO 산화반응에 대한 반응성은 구리 표면적과 격자산소의 양과 밀접하게 관련된다고 결론지을 수 있다.

• 대한화학회지
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• 제61권4호
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• pp.143-150
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• 2017

절연유에 높은 농도로 함유되어 있는 폴리염화바이페닐(PCB)을 처리하기 위해서 역류산화공정이 개발되었고 그 평가가 이루어졌다. 학산금속공업(주)로부터 구한 절연유 중의 PCBs의 함량은 1,512 ppm이었다. 역류산화공정은 산소의 흐름 속도와 반대되는 방향으로 자기 스스로 이동하는 자발적인 불꽃을 이용한다. 불꽃은 활성탄에 흡착되어 있는 PCBs를 제거함과 동시에 활성탄을 재생시킨다. 불꽃의 온도는 활성탄의 질량 손실과 역류산화공정 동안 배출되는 CO와 $CO_2$의 상대적인 비에 의해 결정하였고, 온도는 $650{\sim}850^{\circ}C$의 범위를 보였다. PCBs의 제거 효율은 무게비로 활성탄에 5%가 적재된 절연유를 1번의 역류산화공정을 거쳤을 때 99.99%이상을 나타내었다. 또한 60%의 절연유를 활성탄에 적재하여 3번의 연속적인 역류산화공정을 거쳤을 때 같은 제거 효율을 얻었다. 덧붙여서, 역류산화공정 동안 활성탄의 비표면적은 신탄의 수치와 비슷한 수준으로 회복되었다. 역류산화반응은 쉽고 경제적으로 절연유에 있는 고농도의 PCBs를 제거하는데 대단히 효과적이다는 것을 증명하였다.

• 청정기술
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• 제19권3호
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• pp.320-326
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• 2013

방사선환원법을 통해 탄소지지체(Vulcan XC-72$^{(R)}$)를 기반으로 한 나노사이즈의 PtRu-Ni/VC와 PtRu-Sn/VC를 합성하였다. 합성된 촉매는 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM), 주사전자현미경-에너지 분산형 분석기(scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy, SEM-EDS), X선 광전자 분광기(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS), X선 회절(X-ray diffraction, XRD)을 통해 촉매의 표면과 구조 및 성분에 대해 특성평가 되어졌으며, 촉매 전기화학적 효율 및 안정성 대한 평가를 위하여 산소 환원 반응, 메탄올 산화반응과 CO 흡착 효율을 E-TEK사에서 상용촉매로 판매되는 PtRu/VC$^{(R)}$ (60 wt% PtRu)와 비교하였으며, 이에 대한 요약은 다음과 같다. 수소 흡 탈착 반응 : PtRu-Sn/VC > PtRu-Ni/VC > PtRu/VC$^{(R)}$ (E-TEK). 메탄올산화반응 : PtRu-Sn/VC > PtRu-Ni/VC > PtRu/VC$^{(R)}$ (E-TEK). 단위셀 효율 : PtRu-Sn/VC > PtRu-Ni/VC > PtRu/VC$^{(R)}$ (E-TEK).

• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.445-455
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• 2009

미생물학적 황산염 환원은 황산염을 전자수용체로 이용하는 황산염 환원 박테리아에 의해 황산염이 황화이온으로 변환되는 과정이다. 형성된 황화이온은 주변의 용존 금속 이온과 결합하여 용해도가 낮은 금속 황화물로 침전된다. 이 연구에서는 비소와 중금속으로 오염된 송천 금은광산 일대 토양을 대상으로 하여 토착 박테리아에 의한 황산염 환원을 유도함으로써 독성 원소의 원위치 고정화 기술의 효율성을 평가하였다. 왕수 분해 결과, 대상 토양 내 비소, 구리, 납의 함량은 각각 1,311 mg/kg, 146 mg/kg, 294 mg/kg 등으로 나타나 특히 비소의 오염이 심각한 상태였다. 회분식 실험 결과, 미생물학적 황산염 환원에 의하여 pH 증가, 산화환원전위 감소, 황산염 함량 감소, 비소와 구리 함량 감소 등이 관찰되었다. 이 때 가장 높은 중금속 침전 효율을 유도하는 탄소원과 황산염의 농도 범위는 각각 0.2~0.5%, 100~200 mg/L로 나타났다. 미생물학적 또는 화학적으로 황화물 침전을 유도하게 고안된 컬럼 실험 수행 결과, 비소와 구리는 두 컬럼에서 모두 98% 이상 제거되었다. 그러나 산소를 다량 포함한 용액을 주입한 후, 화학적으로 황화물 침전을 유도한 컬럼에서는 즉각적인 비소와 구리의 재용출 현상이 나타났으나, 미생물학적 황산염 환원을 유도한 컬럼에서는 침전물이 30일 이상 장기간 안정성을 보였다. 미생물학적 컬럼 내에 형성된 검은색 침전물을 분석한 결과 FeS와 CuS로 나타났으며 비소는 대부분 철 황화물에 흡착되어 있는 것으로 확인되었다.

• 한국수산과학회지
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• 제23권3호
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• pp.225-237
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• 1990

금강본류역의 20개 지점에서 1988년 5월부터 4개월 동안 매월 1회씩 화학성분들을 측정하고, 4월에는 지점 2와 지점 9에서 25시간 동안 연속관측을 실시하여 금강 하류수역의 수질특성과 그 변동요인에 대해 연구하였다. 하구둑 상류 300 m(지점 2)에서 4월에 측정한 표 $\cdot$저층수 중 염분의 시간변화는 군산항 조석주기와 거의 일치하였고 규산염, 용존무기태질소 및 질산염의 시간변화는 염분분포와 거의 대칭적이었다. 염분과의 관계로부터 규산염과 질산염의 대부분은 보존적인 거동을 하며 해수의 유입은 하천수중 이 두 성분의 농도를 희석시킨다. 반면에 인산염은 염분농도와 관계없이 비교적 낮은 농도로 시간별 변화폭도 크지 않다. 이는 대부분의 용존 인산염이 무기침전물이나 현탁물질에 의해 흡착제거되고, 또한 흡$\cdot$탈착 과정에 의해 인산염이 완충되어 있기 때문이라 추측된다. 한편 탁도는 최저염분을 나타내는 시간부터 약 4시간 동안 비교적 높았고, pH는 염분의 시간변화 모양과 유사하나 시간별 pH의 변화는 매우 완만하다. 그러나 COD와 용존산소포화도는 일반 내만역에서의 시간변화 모양과 유사한 것이 특징적이다. 즉 비슷한 염분범위에서 광합성능이 큰 10시 이후 주간에 측정한 COD값이 야간 보다 높으며, 호흡작용이 활발한 야간에는 염분농도가 낮을수록 COD는 낮아지고 AOU값은 커진다. 성분별로 다소의 차이는 있으나 표$\cdot$저층수간 농도차가 매우 작으며, 규산염, 용존무기태질소 및 질산염은 표층이 다소 높고, 그 외의 성분들은 저층이 약간 높다. 하구둑 상류 약 35 km의 강경(지점 9)에서는 염분이 한번도 검출되지 않았으나 수위의 시간변화 폭은 약 2.5 m였다. 그러나 대부분의 화학성분들은 수위의 변화만큼 시간별 농도차가 크지 않고 지점 2에서 보다 매우 완만한 농도변화를 보였다. 규산염, 용존무기태질소, 암모니아의 농도는 지점 2에 비해 월등히 높은 반면 pH 및 인산염은 다소 낮고 그 외의 성분들은 지점 9가 약간 높다. 지점별로 보면 해수의 영향을 가장 많이 받는 지점 1과 2, 그리고 하구둑으로부터 상류 $40\~55km$의 지점들에서 pH값이 비교적 높으나 그 외의 수역에서는 지점별 차이도 적고 pH값도 낮다. COD 및 용존산소포화도 역시 pH값이 높은 지점들에서 가장 높았으나, 그 수역을 중심으로 상류 및 하류로 갈수록 점차 감소하였다. 이와같이 지점 11과 지점 15 사이에서 이들 세 성분이 높은 것은 식물의 광합성작용에 의한 것이라고 사료된다. 현탁물질은 하구역 특히 하구둑으로부터 300 m에서 약 20 km 까지의 지점들(지점 2에서 지점 6)에서 매우 높은 값을 보이며 이는 조석작용으로 해수와 담수가 강제혼합되면서 표층퇴적물이 재부유하기 때문이라고 판단된다. 영양염류는 월별로 다소의 차이는 있으나, 대체적으로 지점 1과 2에서 가장 낮고, 상류로 갈수록 점차 증가하며 지점 7 상류역이 하류역에 비해 높은 농도이다. 월별로는 7월에 규산염, 용존무기태질소 및 암모니아의 농도가 가장 높은 반면에 용존산소포화도는 가장 낮다. 그러나 지점 14 상류역에서는 5월에 측정한 용존무기태질소, 암모니아, 인산염 및 COD 값이 7월보다 다소 높거나 비슷하다. 한편 영양염류와 COD값은 대체적으로 8월에 가장 낮으나 용존산소포화도는 가장 높다.