이산화탄소의 지중저장이 가능한 것으로 알려진 대염수층에서, 과임계이산화탄소 접촉에 의한 대표적 규산염 광물인 장석류의 지화학적 변화를 규명하기 위해 고압셀 실험을 실시하였다. 단일 시료광물인 사장석($[Ca:Na_2]O{\cdot}Al_2O_3{\cdot}2SiO_2$)과 정장석($KAlSi_3O_8$) 슬랩을 과임계이산화탄소를 형성하는 지중 조건을 재현한 고압셀 내부(100 bar, $50^{\circ}C$)에 고정시킨 후, 과임계이산화탄소와 30일 이상 반응시켰다. 고압셀 실험은 pH 8로 적정한 증류수(염수의 pH)를 포함한 과임계이산화탄소-염수-장석 반응과 염수를 제외한 과임계이산화탄소-장석 반응으로 구분하여 실시하였다. 반응 시간에 따른 장석의 표면 변화를 규명하기 위하여 광물 슬랩 평균 표면 거칠기 변화, 물 시료 내 용존 이온 변화, 반응 후 고압셀 내부에 형성된 침전물 성상을 규명하였다. 과임계이산화탄소-염수-장석 반응 실험 결과 사장석 표면의 평균 거칠기 값이 실험 전에는 0.118 nm에서 반응 30일 후에는 2.493 nm로 약 20배 이상 증가하였으며, 정장석 표면의 경우에도 표면 평균 거칠기 값은 0.246 nm에서 1.916 nm로 증가하였다. 이러한 표면 거칠기 변화는 SPM 이미지 사진에서도 관찰되어, 지중 대수층의 장석은 지중 주입된 과임계이산화탄소와 공극 내 존재하는 염수와 접촉하여 수 개월 이내에 용해/침전 반응이 진행될 것으로 판단되었다. 과임계이산화탄소에 의해 고압셀 내 물시료의 pH는 4로 떨어졌고, 사장석 슬랩 실험의 경우 물시료의 양이온 농도 분석 결과 $Ca^{2+}$와 $Na^+$ 농도가 75 mg/L, 50 mg/L로, 가장 많이 용해되는 것으로 나타났으며, 정장석의 경우 $Al^{3+}$, $K^+$, $Si^{+4}$, $Na^+$ 순으로 용존 이온 농도가 높았다. 고압셀 안에 침전된 고상 물질의 성분 분석결과 사장석 실험의 경우 Ca를 다량 함유한 무정형의 규산염 물질이었으며, 정장석의 경우에는 카올리나이트가 침전됨을 알 수 있었다. 염수를 제외한 과임계이산화탄소와 장석만을 반응시킨 셀실험의 경우에는 반응 시간에 따른 광물 표면의 평균 거칠기 값의 변화나 광물 표면의 용해현상도 거의 나타나지 않아, 물이 없는 환경에서 광물과 과임계이산화탄소와의 반응에 의한 광물의 상변화 정도는 현저하게 낮을 것으로 판단된다.
이산화탄소 지중저장지에서 초임계이산화탄소(supercritical $CO_2$)-광물-염수 반응에 의한 광물의 지화학적 변화를 규명하는 실내 실험을 실시하였다. 초임계$CO_2$로 존재하는 지중저장 온도/압력조건(100 bar와 $50^{\circ}C$)을 재현한 스테인레스 셀(용량 110 ml) 내부에 100 ml의 염수를 주입하였다. 염수는 부산 해안가 지하 800 m 깊이 지하수 채수정에서 채수한 염수를 사용하였으며, 실험 대상 광물로는 $CO_2$와 반응이 잘 일어나는 것으로 보고된 Ca, Fe, Mg 성분이 풍부한 Ca-사장석, 각섬석, 감람석 시료를 사용하였다. 각 광물 시료를 슬랩($10\;mm{\times}10\;mm$)으로 제작하여 표면을 폴리싱한 후 염수가 담긴 고압셀 내부 하부에 고정시키고 초임계 $CO_2$를 주입한 후 30일 동안 반응시켰다. 실험 전 광물 표면을 반사현미경과 SPM을 사용하여 영상화하였으며, 표면 당 3 지점을 임의로 선택하여 주변 면적 ($20\;{\mu}m{\times}20\;{\mu}m$)의 표면거칠기값(SRV: surface roughness value)을 구하였다. 반응 후 일정 시간 간격으로 고압셀 내 광물 표면에 대하여 SPM 분석과 표면거칠기값 계산을 반복하여 초임계 $CO_2$-광물-염수 반응에 의해 변화된 광물 표변을 정량화 하였으며, 염수에 용해된 양이온 종류와 농도를 분석하고, 광물 표면에 형성된 2차 광물 분석을 위해 SEM/EDS 분석을 실시하였다. Ca-사장석의 경우 초임계 $CO_2$가 용해된 염수와 반응하여 광물 표면의 평균 SRV는 30일 동안 2.77 nm에서 20.87 nm로 증가하여 지화학반응에 의하여 상당한 광물 표면 풍화가 발생하였음을 알 수 있었다. 각성석과 감람석의 경우에는 평균 SRV가 2.54 nm와 0.77 nm에서 각각 8.31 nm와 11.03 nm로 증가하였다. 반응에 의해 염수에 용해된 이온은 Ca-사장석의 경우 $Ca^{2+}$, $Na^+$, $Fe^{2+}$, $Si^{4+}$, $K^+$, $Mg^{2+}$ 순이었으며, 각섬석의 경우에는 $Si^{4+}$, $Ca^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Mg^{2+}$ 순으로 나타났다. 각섬석과 감람석 광물 표면에는 만상에 의해 철(또는 마그네슘)-(수)산화물이 2차 광물로 형성됨을 SEM/EDS 분석결과로 알 수 있었다. 실험 결과로부터 $Ca^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Mg^{2+}$이 풍부한 광물의 경우 $CO_2$ 지중저장 시 초임계 $CO_2$-광물-염수 반응에 의해 짧은 시간 내에 심한 풍화작용을 일으켜 광물의 물성 변화를 일으킬 수 있음을 입증하였다.
본 논문에서는 버퍼막 두께 및 열처리 온도에 따른 ZnO/b-ZnO/p-Si(111) 기반 이종접합 다이오드 전류 특성에 대한 연구가 진행되었고, b-ZnO (ZnO buffer layer) 버퍼막 두께 및 열처리 온도에 따른 p-Si(111) 기판 위에 증착시킨 ZnO 박막의 구조적, 전기적 특성 또한 연구되었다. X-ray diffraction (XRD) 방법을 이용하여 ZnO 박막의 구조적 특성을 측정하였고, semiconductor parameter analyzer를 이용하여 ZnO/b-ZnO/p-Si(111) 이종접합 다이오드의 I-V 특성을 평가하였다. XRD 분석 결과 버퍼막 열처리 온도 $700^{\circ}C$, 버퍼막 두께 70 nm에서 ZnO 박막은 우세한 (002) 방향의 c-축 배향성을 갖는 육방정계(hexagonal wurtize) 결정 구조를 나타내었다. 전기적 특성인 운반자 농도, 비저항 값의 경우에는 버퍼막 열처리 온도 $700^{\circ}C$, 버퍼막 두께 50 nm에서 우수한 전기적 특성(비저항: $2.58{\times}10^{-4}[{\Omega}-cm]$, 운반자 농도: $1.16{\times}10^{20}[cm^{-3}]$)을 보였다. 또한 ZnO/b-ZnO/p-Si(111) 이종접합 다이오드의 전류 특성은 버퍼막 열처리 온도 $700^{\circ}C$에서 버퍼막 두께가 증가할수록 전류 특성이 향상되는 경향을 보였다.
쌀의 이용성 증진과 쌀 가공적성 육종을 위한 기초자료를 얻고자 쌀의 아밀로스함량 및 호화특성이 크게 다른 벼 24품종에 대한 쌀 배유전분의 구조 및 물성의 차이를 비교 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 쌀 전분-요-드 정색반응의 최대흡수파장이 찰은 520nm, 메는 560nm~600nm까지로서 이밀로스 함량이 높은 품종일수록 길어지는 경향이 있었고 비슷한 아밀로스함량 수준에서도 품종에 따라 최대흡수파장에 다소 차이가 있었다.2. 쌀 품종별 전본의 글루코오스쇄장분포 비교에 의하면 Fr. I에서 가장 큰 품종간 차이를 나타내었고 다음으로 중간분획(Int. Fr).과 Fr. III/Fr. II율에서 품종간 차이가 크게 나타났으며, 특히 아밀로펙틴의 미세구조를 나타내는 Fr.III/Fr. II율은 찹쌀이 멥쌀보다 높은 경향이었으나 멥쌀간에는 아밀로스함량과는 관계없이 품종간 차이를 나타내었다. 3. 알칼리 붕괴도가 낮은 품종일수록 전분입자의 50% 산 가수분해 소요시간이 길었으며, 호응집성이 경질인 품종과 연질이 품종들 모두에서 50% 산 가수분해 소요시간에 품종간 차이를 나타내었다. 또한 호응집성이 경질인 품종일수록 Fr. III의 분포가 낮고 Fr. I의 분포 및 아밀로스 함량은 높은 경향이었다. 4. 쌀의 전분구조 및 특성과 쌀의 이화학적특성에 따라 주성분분석에 의하여 공시품종들을 6개군으로 분류할 수 있었는데 이는 주로 아밀로스관련 성분과 아밀로펙틴 구조성분에 따라 군집화 되었다.
생열귀나무의 잎에 대한 일반성분과 tocopherol 동족체를 분석하였으며, 생리활성 기능을 검색하기 위해 메탄을 추출물의 항산화력을 보다 더 정제하기 위해 헥산, 클로르포름, 에틸아세테이트, 부탄을 및 물층으로 분획하여 얻어진 추출물과 분획물을 이용하여 자외선 (UV 308, 350 nm) 차단효과와 DPPH 자유라디칼 소거법에 의한 항산화성 효과를 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 일반성분의 분석 결과 수분이 67.5%로 가장 높게 나타났으며, 탄수화물 18.9%, 조단백질 6.8%, 회분 6.1% 그리고 조지방 0.7% 순이었다. 무기질 함량으로 가장 높은 것은 칼륨으로 1,637.2 mg%로 나타났다. 메탄올 추출물을 물로 현탁시킨 후 헥산, 클로르포름, 에틸아세테이트, 부탄을 순서로 용매를 분획하여 각각의 분획물을 얻은 결과 물(34.5%)이 가장 높게 분획되었으며, 메탄을 추출물을 각각 n-헥산, 클로르포름, 에틸아세테이트, n-부탄올 및 물 분획물을 얻어 자외선 차단효과를 측정한 결과 장파장대 (UVA 320∼400 nm)의 경우 에틸아세테이트 분획물(151.4)에서 가장 높게 측정되었다. 한편, 메탄을 분획물의 항산화 활성을 검토한 결과 에틸아세테이트 분획물의 항산화 활성 ($IC_{50}$/ : 6.0 $\mu\textrm{g}$)이 가장 높았으며, 그 다음이 부탄올 분획물($IC_{50}$/ : 14.0 $\mu\textrm{g}$)로 나타났다.
원자층 증착법(ALD: atomic layer deposition)으로 성장된 ZnO n-type 산화물반도체를 이용하여 three terminal memristor (memtransistor) 소자를 제작하여 습도에 따른 그 특성을 관찰하였다. 40 nm 두께의 ZnO 박막을 이용하여 channel width 70 ㎛, length 5 ㎛, back gate 구조의 memtransistor 소자를 제작하여 습도에 (40%, 50%, 60%, 70%) 따른 gate tunable memristive 특성변화를 관찰하였다. 습도가 높아질수록 electron mobility와 gate controllability가 감소하여 수소도핑효과에 의한 carrier 농도가 증가하는 거동의 output curve가 관찰되었다. 60%, 70%의 습도에서 memristive 거동이 관찰되었으며 습도가 높아질수록 on/off ratio는 증가하는 반면 gate controllability가 감소하였다. 60% 습도에서 가장 우수한 특성의 gate tunable memristive 특성을 얻을 수 있었다.
HPLC에 의한 미량 Ginsenoside의 분석법을 확립하고자 연구를 수행하였던 바, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 인삼 ginsenosid의 분석은 많이 시도되어 왔으나 주요 사포닌 및 미량 사포닌의 분석법이 정립되지 않고 있는 실정인바, 본 연구에서는 이동상 용매의 기울기 용리를 다양하게 변화를 주어 Rb$_1$, Rb$_2$, Rb$_3$, Rc, Rd, Re, Rf Rg$_1$, Rg$_2$, Rg$_3$, Rh$_1$, Rh$_2$의 총 12종의 사포닌을 양호하게 분리하는데 성공하였다. 이동상의 흐름 속도는 1.00ml/min이고 column온도는 35$^{\circ}$C, UV detector의 파장은 203nm로 모두 일정하게 한 결과였으며, 최적의 분석조건은 H$_2$O와 CH$_3$CN의 용매 조성이 82/18, 70/30, 55/45, 50/50으로 각각의 ginsenosides의 안정적인 Area 값을 얻을 수 있었고 재현성을 시도해본 결과, 반복간 편차가 적어 재현성이 매우 양호한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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