• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.239-239
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• 2003

탄소재료의 산화반응을 설명한 대부분의 논문은 TGA(Thermo Gravimetric Analysis)를 이용한 연구이다. TGA 장치는 가열이 필요한 물질의 반응연구에 다양하게 이용되고 있는데, 온도에 대한 무게 변화를 간편하게 알 수 있다는 장점과 함께 보편적으로 편리한 Arrhenius형태의 속도식으로 해석된다. 많은 연구자들은 TGA를 이용하여 다양한 탄소재료에 대한 반응속도상수를 구하였으며, 반응기체, 반응온도 및 원료물질에 따라 다른 속도를 나타내는 실험결과를 표준화된 속도식으로 표현하고자 하는 노력이 있었다. 그러나 이런 대부분의 연구는 coal 등과 같은 탄소재료의 연소특성을 이용하려는 에너지 변환 연구가 주를 이루어 왔으며, 탄소섬유의 산화반응에 대한 표준화 식으로 해석한 보고는 거의 없는 실정이다. 이 연구에서는 내부구조가 현격하게 차이나는 다른 두 종류의 피치계 탄소섬유를 TGA를 이용하여 등온 산화반응 시켰다. 반응기체의 종류와 반응온도를 변화시켜 산화반응조건에 따른 중량변화를 관찰하였고, 여러 산화조건에서 얻어진 산화속도를 Kasaoka 등에 의해 제안된 표준화식을 이용하여 산화반응의 평균 속도상수 K와 전환율이 0.5일 때의 속도상수 $k_{f=0.5}$ 결과를 비교하여 산화 반응속도를 정량적으로 해석하고자 하였다.다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권2호
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• pp.73-80
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• 2015

본 연구에서는 잔류의약물질로써 환경에서 노출 빈도가 높은 항생물질인 Tetracycline (TTC)을 대상으로 수용액 상에서의 망간산화물(birnessite)을 이용한 산화-변환 반응을 통한 제거와 용존성 자연유기물인 휴믹산(HA) 존재에 따른 영향을 조사하였다. TTC의 산화-변환 제거 특성 실험은 다양한 반응조건(반응시간, 망간산화물 주입량 및 pH 등)에서 회분식으로 조사하였으며, HA의 영향은 pH (3~9)와 HA농도 변화에 따라 조사하였다. 실험결과는 유사-일차 반응속도식을 적용하여 해석하였으며, 본 실험조건(TTC=0.25 mM, ${\delta}-MnO_2=1.0g/L$)에서의 TTC의 산화-변환 제거 반응속도상수(k, $hr^{-1}$)는 pH가 감소함에 따라 0.98 (pH 9)에서 2.97 (pH 3)로 일정하게 증가하였고, 망간산화물 주입량(1~2 g/L)이 2배 증가할 때 반응속도 상수는 약 1.3배 정도 증가하였다. HA (5 mg-C/L) 존재 시 망간산화물에 의한 TTC 변환제거는 $pH{\geq}6$에서 반응효율 상승을 나타냈으며, HA의 주입농도(1~10 mg-C/L, at pH 6)의 증가에 따라 일정하게 증가함을 확인하였다. 이상에서 얻은 연구결과는 기존 문헌에 제시된 TTC 반응기작과 비교 해석하였고, 망간산화물을 매개로 한 TTC의 산환-변환 제거 반응특성과 HA의 존재가 미치는 영향에 대하여 고찰하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권9호
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• pp.989-996
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• 2007

본 연구에서는 망간산화물 존재 하에서의 1-naphthol(1-NP)의 산화-결합반응을 통한 변환반응과 반응산물을 조사하였다. 변환 반응에 의해 생성된 반응산물을 대상으로 한 용매 추출과 HPLC, GC/MS, LC/MS 및 UV-Vis. 흡광특성 분석 등을 통해 반응산물의 분자 구조특성을 규명하였다. 반응 상등액에서 검출된 반응산물은 모두 1-NP에 비하여 높은 극성을 보였다. 주요 반응산물로는 1,4-naphthoquinon(1,4-NPQ)와 dimer, trimer 등의 소 중합체(oligomers)를 포함하며 특히, 용매추출$(CH_2Cl_2)$ 후 수용액에 잔류하는 친수성 형태의 반응산물은 다양한 분자량의(m/z=$400\sim2000$) 중합체로서 토양 휴믹물질(풀빅산)과 유사한 형태의 UV-Vis 흡광특성을 보였다. 또한, 비 반응성 생성물인 1,4-NPQ는 1-NP 존재 하에서 망간산화물에 의한 교차-결합(cross-coupling)을 통해 중합체로 변환될 수 있음을 확인하였다. 본 실험조건(20.5 mg/L, 1-NP, 2.5 g/L $MnO_2$, pH 5)에서 산화-결합 반응에 의한 중합체 형성으로 제거되는 1-NP의 양(mg/L)은 초기농도 대비 약 83%에 해당하며, 이들 중 약 30% 정도는 침전층에서 중류수와 메탄올$(CH_3OH)$에 의해 추출되지 않는 안정화된 형태의 불용성 중합체 생성물로 존재하였다. 이상의 결과는 망간산화물에 의한 산화-결합반응이 naphthol 오염토양의 처리에 있어서 소 중합체와 중합체 침전물로의 변환을 통한 오염 저감 및 제거 효과를 나타냄을 제시한다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권5호
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• pp.476-485
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• 2005

본 연구에서는 망간산화물을 이용하여 TNT 환원부산물들의 산화-결합반응(oxidative-coupling reaction)에 의한 변환반응을 조사하였다. 회분식 실험으로부터 일반 토양중에 존재하는 망간산화물의 하나인 버네사이트(birnessite)에 의해 실험에 사용한 TNT 환원부산물들이 완전히 변환되고 있음을 확인하였다. 또한 이러한 변환의 주요 원인은 산화-결합반응을 통한 중합체 형성에 기인한 것임을 M/S 분석을 통해 확인할 수 있었다. 각 TNT 환원부산물을 대상으로 버네사이트의 양에 따른 반응속도 실험을 통해 유사-일차 반응상수를 구하였고, 이로부터 버네사이트 비표면적에 대해 표준화한 반응상수, $k_{surf}$를 도출하였다. 아민기를 두 개 가지고 있는 diaminonitrotoluenes (DATs)의 $k_{surf}$값($1.49{\sim}1.91\;L/m^2{\cdot}day$)이 아민기를 하나 가지고 있는 dinitroaminotoluenes (DNTs)의 $k_{surf}$값($1.15{\times}10^{-2}{\sim}2.09{\times}10^{-2}\;L/m^2{\cdot}day$)에 비해 약 $10^2$배 정도 큼을 확인할 수 있었다. 또한 DNTs 혹은 DATs들간의 $k_{surf}$값을 비교함으로써 ortho 위치에 있는 아민기가 para 위치의 아민기에 비해 버네사이트에 의한 산화반응에 유리함을 확인할 수 있었다. TNT가 다양한 반응매개체(mediator)의 존재 하에서 상호결합 반응(cross-coupling)에 의해 제거되기는 어려우나, $Fe^0$ 및 망간산화물에 의한 연속처리로부터 TNT를 효과적으로 처리할 수 있음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권5호
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• pp.535-542
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• 2006

본 연구에서는 일반 토양 중에 존재하는 망간산화물의 하나인 버네사이트(birnessite)를 이용한 1-naphthol의 산화-공유결합 반응에 의한 제거 특성을 다양한 반응조건(반응시간, 버네사이트 주입량 및 pH 등)에서 회분식 실험을 통하여 조사하였다. 버네사이트에 의한 1-naphthol의 제거효율은 모든 반응조건에서 우수하였으며, 생성되는 반응산물은 1-naphthol의 산화-공유결합 반응에 의한 중합체임을 반응 후 상등액에 대한 UV-vis. 흡광 분석 및 질량분석기를 이용한 분자량 분석을 통해 확인하였다. 버네사이트 첨가량에 따른 1-naphthol의 산화 변환 실험 결과는 유사-일차 반응속도 식을 적용하여 반응 속도 상수, k를 구하였으며, 이 유사-일차 속도상수를 버네사이트의 비표면적으로 표준화하여 도출한 반응속도상수($k_{surf}$)는 $9.31{\times}10^{-4}(L/m^2{\cdot}min)$이었다. 또한, 버네사이트에 의한 1-naphthol의 산화 변환 효율은 수용액의 pH에 영향을 받았으며, pH가 10에서 4로 감소하면서 유사-일차 반응속도 상수는 $0.129min^{-1}$에서 $0.187min^{-1}$로 증가하였다.

• 공업화학
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• 제35권2호
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• pp.79-84
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• 2024

메탄은 풍부하고 재생 가능한 탄화수소이지만, 온실가스로서 지구 온난화를 발생시킨다. 따라서 메탄을 유용한 화학물질이나 에너지원으로의 변환이 필요하다. 메탄올은 메탄의 부분 산화 반응을 통해 합성할 수 있는 간단하고 풍부한화학물질이다. 메탄올은 화학 공급 원료나 수송 연료로 사용될 뿐만 아니라, 저온 연료 전지의 연료로도 적합하다. 그러나 메탄올의 전기화학 산화는 복잡하고 다단계의 반응이므로, 이 반응을 이해하고 최적화하기 위해서는 새로운 전기화학촉매와 반응 메커니즘의 연구가 필요하다. 본 총설에서는 메탄올 산화 반응 메커니즘 및 최근 연구 동향과 향후 연구 방향을 고찰하였다.

• 대한화학회지
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• 제39권8호
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• pp.657-665
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• 1995

여러가지 비대칭 벤질 에테르들과 벤질 알킬 에테르들을 $CH_3CO_2Et$-NaOCI수용액(6.6 mol eq.)의 2상 용매계에서 4-methoxy-2, 2, 6, 6,-tetramethylpiperidine-1-oxyl(0.03 mol eq., 4-methoxy-TEMPO)을 이용하여 산화시키면 벤조에이트로 산화가 일어난다. 4-methoxy-TEMPO는 2차 산화제인 NaOCI에 의하여 본반응의 산화제인 N-oxo-4-2, 2, 6, 6, -tetramethyl-piperidium 염(N-oxoammonium 염)으로 변환된다. N-oxoammonium 염은 에테르를 산화시키고 N-hydroxy-4-methoxy-2, 2, 6, 6,-tetramethylpiperidine(hydroxyamine)으로 환원된다. Hydroxy-amine은 NaOCI에 의하여 N-oxoammonium 염으로 순환 재생되므로 4-methoxy-TEMPO는 촉매량 사용하였다. 이 반응은 또한 조촉매인 KBr(0.03 mol eq.)가 필수적이고 반응 중 pH는 8.0 이하로 유지되어야 한다. 0 - 5$^{\circ}C$의 반응 온도로 2.5시간 반응시키면 대부분 벤조에이트로 산화 되었다. 벤질 알킬 에테르들의 선택성 산화는 수소의 산도와 알킬기의 입체효과에 영향을 받음이 고찰되었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.67-75
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• 2013

최근 이상기후의 원인으로 손꼽히는 물질의 중심에는 이산화탄소가 있으며 이를 제거하기 위한 여러 연구가 진행되고 있다. 최근에는 전극이 있는 수조에 미생물을 넣고 이산화탄소를 화학적 에너지로 사용할 수 있도록 알코올로 변환시켜주는 시스템이 발표되었다. 이에 따라 본 연구진에서는 이러한 전극 시스템에서 이용될 수 있는 효소를 찾고 효소촉매화 반응의 메커니즘을 자세히 연구하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 효소인 Formate dehydrogenase (FDH)는 formate를 조효소인 nicotinamide adenine dinucleotide ($NAD^+$)를 사용하여 이산화탄소로 산화시키는 반응을 촉진시키는 효소이다. 본 연구에서는 이러한 FDH의 산화반응의 역반응을 이용하여 이산화탄소를 효과적으로 분해하는 메커니즘을 연구하기에 앞서 wild type의 반응 메커니즘에 대해 깊이 연구하고자 B3LYP 방법의 양자계산을 하여 반응의 transition state와 potential energy를 조사하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권4호
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• pp.278-286
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• 2009

본 연구에서는 망간원석을 포함한 4종의 천연망간산화물($NMO_1\;NMO_4$)을 대상으로 물질특성(결정상, 표면형태)과 1-naphthol (1-NP)에 대한 제거반응 특성을 회분식 실험을 통하여 수행하였고, 그 결과를 버네사이트에서의 결과와 비교 분석하였다. 천연망간산화물은 출처에 따라 버네사이트(${\delta}-MnO_2$)외에도 크립토멜란(${\alpha}-MnO_2$), 연망간석(${\beta}-MnO_2$) 등의 다양한 표면 특성을 동시에 가지고 있었으며, 이러한 표면 특성으로 인해 제거효율(제거율, 반응속도) 및 제거반응(흡착 또는 산화-변환제거)에서 차이를 보였다. 특히, $NMO_1$(전해망간산화물)은 버네사이트에 비교해서도 우수한 1-NP의 산화-변환 제거효율을 보임을 알 수 있었다. 망간산화물에 의한 1-NP의 제거는 모두 유사-일차속도 식을 따랐으며, 각 망간산화물의 비표면적으로 표준화하여 얻은 속도상수($k_{surf},\;L/m^2$ min) 값은 $NMO_1(3.31{\times}10^{-3})$>${\delta}-MnO_2(1.48{\times}10^{-3}){\fallingdotseq}NMO_3(1.46{\times}10^{-3})$>$NMO_2(0.83{\times}10^{-3})$>$NMO_4(0.67{\times}10^{-3})$의 순이었다. 또한, 반응후 침전층에 대한 용매추출실험을 통해 평가한 1-NP의 산화-변환 반응효율은 $NMO_1{\fallingdotseq}{\delta}-MnO_2$>$NMO_3$>$NMO_4{\gg}NMO_2$의 순이었으며, 반응산물은 반응여액(상등액)에 대한 HPLC 크로마토그램, UV-vis. 흡광도비($A_{2/4}$, $A_{2/6}$) 분석을 통해 버네사이트에서와 같이 1-napthol의 산화-결합 반응에 의한 것임을 확인하였다. 이상의 결과로부터 본 실험에 사용한 천연망간산화물($NMO_2$ 제외)은 1-NP의 제거에 효과적으로 적용될 수 있으며, 반응효율은 망간산화물의 출처에 따른 표면특성에 따라 차이가 있음을 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제24권3호
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• pp.189-194
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• 2011

화성의 암권 진화 연구에서 최근 각광받는 광물은 적철석으로 대표되는 3가철 산화물이다. 물리적 방법의 하나인 잔류자화기억도 실험은 비파괴적이고 지구 기원이 아닌 고체 시료의 자화특성 규명에 유용하게 사용된다. 금번 연구에서는 알루미늄 농도를 조절하며 열수반응과 탈수반응을 통해 총 8개 성분의 3 가철 산화물을 합성하였다. 이들 시료에 대해 잔류자화기억도와 자화상실온도($T_N$)를 측정하였다. 3가철 산화물의 격자상수는 알루미늄의 3가철 함량이 증가하며 감소한다. 3 가철 산화물의 자화상실 온도 역시 알루미늄의 몰농도가 증가하며 감소한다. 알루미늄이 거의 첨가되지 않은 적철석의 $T_N$은 광물의 합성방법과 무관하게 대략 $690^{\circ}C$로 수렴한다. 탈수반응으로 합성된 3가철 산화물의 잔류자화기억도는 알루미늄의 함량에 거의 무관하게 매우 높지만, 열수반응으로 합성된 3가철 산화물의 잔류자화기억도는 알루미늄 함량이 증가하며 동반 상승한다. 상대적으로 쉽고 측정이 간단하며 비파괴적인 잔류자화기억도를 이용하면 추후 암석 내 3가철 산화물 입자의 성인 유추가 가능하며, 특히 화성의 암권 진화 규명에도 일조하리라 예상된다.