• 제목/요약/키워드: Optical emission

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모재/중간층/박막의 H/E ratio 구배에 따른 Cr계 경질 박막의 기계적 특성에 관한 연구

  • 김회근;송면규;이상율
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.135-135
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    • 2018
  • 천이금속 질화물 코팅은 우수한 기계적 특성들로 인해 공구 코팅으로 많이 사용 되어왔다. 그 중에서도 특히 Cr계 경질 코팅은 높은 경도와 낮은 표면조도, 우수한 마찰특성 등 뛰어난 기계적 특성을 나타내므로 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 그러나 최근 공구산업의 발전으로 인해 공구가 더욱 가혹한 환경에서 사용됨에 따라, 공구의 수명을 향상시키고 보호하기 위해 코팅의 높은 밀착력이 요구되고 있으며, 모재와 코팅 사이에 중간층을 합성함으로써 공구의 밀착력을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이전 연구에서 모재/중간층/코팅간의 경도와 탄성계수 비율(H/E ratio)의 구배가 코팅의 밀착력에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 그러므로, WC 모재와 Cr계 코팅의 중간값의 H/E ratio를 갖는 중간층의 합성을 통해 코팅의 밀착력을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는, 코팅의 밀착력을 향상시키기 위해 다양한 중간층을 증착한 CrZrN, CrAlN 코팅을 비대칭 마그네트론 스퍼터링 장비를 이용하여 합성하였다. 모재로는 디스크 형상의 WC-6wt.%Co 시편을 사용하였고 Cr, Zr, Si, Al single 타겟을 이용하여 Cr, CrN, CrZrN, CrZrSiN 등의 중간층이 증착된 코팅을 합성했다. 코팅의 합금상, 경도 및 탄성계수, 미세조직 및 조성, 표면 조도을 확인하기 위해 X-ray diffractometer (XRD), Fischer scope, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), atomic force microscopy를 사용하였고, 코팅의 밀착 특성을 분석하기 위해 scratch tester와 optical microscopy (OM)를 이용하였다. 코팅의 내열성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 500, 600, 700, 800, 900, $1,000^{\circ}C$로 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였다. CrZrN 및 CrAlN 코팅을 나노 인덴테이션으로 분석한 결과, 모든 코팅의 경도(33.4-35.8 GPa)와 탄성계수(384.1-391.4 GPa)는 중간층의 종류에 상관없이 비슷한 값을 보인 것으로 확인됐다. 그러나, 코팅의 마찰계수는 중간층의 종류에 따라 다른 값을 보였다. CrZrN 코팅의 경우 CrN 합금상 중간층을 갖을 때 가장 낮은 값을 보였으며, CrAlN 코팅의 경우 CrN/CrZrSiN 중간층을 증착하였을때 마찰계수는 0.34로 CrZrN 중간층을 증착하였을 때(0.41)에 비해 낮은 값을 보였다. 또한, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아, CrN/CrZrSiN 중간층을 합성한 CrAlN 코팅의 내마모성이 상대적으로 우수한 것으로 판단된다. 코팅의 밀착력의 경우도 마찰계수와 비슷한 경향을 보였다. 이것은 중간층의 H/E ratio가 코팅의 내마모성에 미치는 영향에 의한 결과로 사료된다. H/E ratio는 파단시의 최대 탄성 변형율로써, 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배에 따라 코팅 내의 응력의 완화 정도가 변하게 된다. WC 모재 (H/E=0.040)와 CrAlN 코팅(H/E=0.089) 사이에서 CrN, CrZrSiN 중간층의 H/E ratio는 각각 0.076, 0.083으로 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배가 점차 증가함을 확인 할 수 있었고, 일정 응력이 지속적으로 가해지면서 진행되는 마모시험중에 CrN과 CrZrSiN 중간층이 WC와 CrAlN 코팅 사이에서 코팅 내부의 응력구배를 완화시키는 역할을 함으로써 CrAlN 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 모든 코팅을 열처리 후 경도 분석 결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었고, 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 SiNx 비정질상의 우수한 내산화성에 의한 결과로 판단된다.

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국내 다소비 농산물의 알루미늄 농도 모니터링 및 농산물 섭취로 인한 위해도 평가 (Risk Assessment Aluminum Levels of Circulating Agricultural Products in Korea)

  • 안재민;홍경숙;김성연;김지혜;유경은;김효영;박형달;이재훤;김동호
    • 한국환경농학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.336-344
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    • 2015
  • 국내에서 유통되고 있는 다소비 농산물 12품목에 대하여 알루미늄 오염정도를 조사하여 국민의 식품별 섭취량을 고려한 알루미늄 위해 정도를 평가하였다. 분석시료는 국내 유통중인 농산물 중 국민 다소비 품목인 쌀 등 12품목 130건을 수거하여, 식품의약품안전처에서 발행한 「검체 손질 실무 해설서」를 토대로 시료를 손질 및 균질화한 다음 microwave 법으로 분해한 후 그 용액을 유도결합플라즈마방출분광기를 이용하여 알루미늄 성분을 분석하였다. 검출한계와 정량한계는 반응의 표준편차와 검량곡선의 기울기에 근거하여 산출하였는데, 알루미늄에 대한 검출한계는 0.851 μg/kg, 정량한계는 2.838 μg/kg이었다. 분석법에 대한 검증으로 검량선에 대한 직선성 R2 0.9999 이상임을 확인하였고, AOAC 재현성 및 정밀성을 확인 한 결과 C.V.% 값이 5% 미만으로 상당히 양호하게 나타났으며, 회수율 또한 97.6%로 AOAC에서 권장하는 기준을 만족하였다. 알루미늄 평균 검출농도는 시금치 6.963 mg/kg, 콩 6.207 mg/kg, 대파 3.511 mg/kg 순으로 높게 나타났고, 감자에서 0.257 mg/kg으로 가장 낮은 농도를 보였다. 국민들이 일상적으로 섭취하는 다소비 농산물에서 알루미늄의 노출정도를 확인하였는데, 12품목 130건에 대한 알루미늄 평균 함량은 1.895 mg/kg으로 일일 노출량은 0.573 mg/day로 나타났다. 품목별로는 쌀이 89.31 μg/day로 노출량이 가장 높았고, 시금치 45.96 μg/day, 대파 43.89 μg/day 순으로 나타나 노출 기여율이 쌀 36%, 시금치 19%, 대파 18%의 순으로 평가되었다. 본 연구에서 노출량에 따른 위해도는 다소비 농산물 12품목을 모두 섭취하였을 경우 PTWI 대비 3.65% 수준으로, 국민이 농산물 섭취로 인한 알루미늄 위해 가능성은 상당히 낮은 것으로 평가되었다.

국내시판 중인 색조화장품의 중금속 농도에 관한 연구 (A Study on Heavy Metal Concentrations of Color Cosmetics in Korea Market)

  • 최채만;황영숙;박애숙;정삼주;김현정;김정헌
    • 대한화장품학회지
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    • 제40권3호
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    • pp.269-278
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    • 2014
  • 2013년 1월에서 8월 사이에 전국에서 유통 중인 립스틱, 립글로스, 립밤, 파운데이션, 아이라이너 등 색조화장품 121개 제품에서 납, 카드뮴, 비소, 크롬, 안티몬, 니켈, 구리 및 코발트의 농도 측정과 국산 및 수입산, 유형별, 색상별로 비교함으로써 이와 관련된 분야의 기초자료를 제공하고자 본 연구를 시행하였다. 분석된 전체 색조화장품의 중금속 평균 농도는 납 $0.663{\mu}g/g$, 카드뮴 $0.010{\mu}g/g$, 비소 $0.056{\mu}g/g$, 크롬 $1.144{\mu}g/g$, 안티몬 $0.008{\mu}g/g$, 니켈 $0.405{\mu}g/g$, 구리 $0.319{\mu}g/g$ 및 코발트 $0.108{\mu}g/g$으로 측정되었다. 국산 및 수입산 색조화장품은 통계적으로 유의한 차이를 보였으며(p < 0.05), 수입산이 크롬을 제외한 7개 금속에서 국산보다 높게 검출되었다. 색조화장품의 유형에 따른 중금속 농도는 통계적으로 유의한 차이를 보였으며(p < 0.05), 립스틱에서 크롬 $1.430{\mu}g/g$, 납 $0.616{\mu}g/g$ 그리고 니켈 $0.385{\mu}g/g$이 파운데이션에서 납 $1.155{\mu}g/g$, 크롬 $1.023{\mu}g/g$이 가장 높은 농도를 보였으며, 아이라이너에서는 크롬 $1.424{\mu}g/g$, 니켈 $0.830{\mu}g/g$이 가장 높은 농도를 나타내었다. 색조화장품의 색상별 중금속 농도는 통계적으로 유의한 차이를 보였으며(p < 0.05), 갈색의 화장품은 크롬, 니켈과 구리가 높은 평균 농도를 보였고, 아이보리색의 화장품은 납과 크롬이 핑크색의 화장품은 크롬과 납이 높은 평균 농도를 나타내었다.

한국에서 유통 중인 산화형 염모제의 중금속 농도에 관한 연구 (A Study on Heavy Metal Concentrations of Oxidized Hair Coloring Products in Korea Market)

  • 최채만;홍미선;이윤정;김화순;김현정;김정헌;채영주
    • 대한화장품학회지
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    • 제39권3호
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    • pp.241-249
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    • 2013
  • 2012년 1월에서 10월 사이에 전국에서 유통 중인 산화형 염모제(1제) 125개 제품에서 납(Pb), 비소(As), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni), 구리(Cu)의 농도 측정과 국산, 수입산 및 헤나별, 성상별, 색상별로 비교해 봄으로써 이에 관련된 분야의 기초자료를 제공하고자 본 연구를 시행하였다. 분석된 전체 염모제의 평균 중금속 농도는 납 0.211 ${\mu}g/g$, 비소 0.051 ${\mu}g/g$, 카드뮴 0.008 ${\mu}g/g$, 크롬 0.954 ${\mu}g/g$, 망간 6.250 ${\mu}g/g$, 니켈 0.591 ${\mu}g/g$, 구리 0.544 ${\mu}g/g$으로 측정되었으며 납, 비소의 경우 우리나라 화장품 안전기준 등에 관한 규정에서 허용기준인 납 20 ${\mu}g/g$, 비소 10 ${\mu}g/g$보다 낮은 수치이다(식품의약품안전처 고시 제2013-24 호). 또한 헤나 염모제는 통계적으로 유의한 차이를 보였으며(p < 0.05), 납 1.264 ${\mu}g/g$, 비소 0.267 ${\mu}g/g$, 카드뮴 0.025 ${\mu}g/g$, 크롬 4.055 ${\mu}g/g$, 망간 72.044 ${\mu}g/g$, 니켈 3.076 ${\mu}g/g$, 구리 4.640 ${\mu}g/g$으로 국산 및 수입 염모제보다 높았다. 염모제의 성상별 중금속 농도는 통계적으로 유의한 차이를 보였으며(p < 0.05), 크림과 액체 타입에서 크롬이 각각 0.708 ${\mu}g/g$, 0.478 ${\mu}g/g$로 가장 높았고, 분말타입에서는 망간이 60.041 ${\mu}g/g$로 높았다. 염모제의 색상별 중금속 농도는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으며, 노란색의 경우 납, 크롬이 높은 평균 농도를 보였고, 적색과 분홍색의 염모제는 크롬, 갈색과 흑색은 망간이, 녹색은 니켈이 높은 평균 농도를 나타내었다.

유리제 등 조리기구 중 중금속 이행에 관한 연구 (A Study on Migration of Heavy Metals from Kitchen Utensils Including Glassware, Ceramics, Enamel, Earthenware and Plastics)

  • 최재천;박세종;고혜아;이주연;엄미옥;김미혜
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.334-339
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    • 2014
  • 국내 유통 중인 총 391건의 유리제, 도자기제, 법랑, 옹기류, 폴리에틸렌제 및 폴리프로필렌제 식품용 기구 및 용기 포장 중 이행 우려가 있는 납, 카드뮴, 비소, 안티몬, 6가크롬 및 수은에 대하여 이행량을 조사하고 안전성 평가를 실시하였다. 29건의 도자기제 및 법랑 검체에서 현행 식품용 기구 및 용기 포장 공전상의 용출규격 이하인 납, 카드뮴 및 안티몬이 이행되었다. 이행량 결과를 토대로 안전성 평가 시나리오에 적용하여 이행된 납, 카드뮴 및 안티몬의 EDI를 산출한 후 TDI와 비교하여 위해도를 평가하였다. 도자기제 기구 이행 납 및 카드뮴의 위해도는 TDI 대비 0.25%, 0.11% 수준이었고 법랑 기구 이행 납, 카드뮴 및 안티몬의 위해도는 TDI 대비 0.33%, 1.52% 및 0.13% 수준이었다. 결론적으로 검토된 평가 항목들의 위해도는 TDI 대비 최대 1.52%에 불과한 것으로 조사되어 안전한 수준인 것으로 사료되었다. 이러한 결과들은 앞으로 기구 및 용기 포장의 안전관리를 위한 과학적인 근거자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

유통음료 및 액상차 중의 비타민과 미네랄 함량 (The Content of Minerals and Vitamins in Commercial Beverages and Liquid Teas)

  • 신영;김성단;김복순;윤은선;장민수;정선옥;이용철;김정헌;채영주
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.322-329
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    • 2011
  • 본 연구에서는 소비자들이 건강기능식품보다 쉽게 접하고 구할 수 있는 음용을 목적으로 하는 식품인 음료를 유형별로 나누어 비타민과 미네랄이 강화되거나 첨가된 음료들을 상한섭취량과 비교 조사하였다. 음료 중의 칼슘과 나트륨 함량은 마이크로웨이브를 이용한 밀폐형 습식분해법으로 전처리 후 유도결합플라즈마분광기로 분석하였고, 비타민 함량은 HPLC로 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 제품 중 칼슘을 강화하고 함량을 표시한 제품은 과채주스 4건, 과채음료 9건, 혼합음료 8건으로 표시량 비율 80~90%는 4건, 90~100%는 5건, 100~110%는 4건, 110~120%는 6건 120~130%는 1건, 14~150%는 1건이었다. 나트륨 함유 음료 총 17건을 분석한 결과 표시량은 225.0~500.0 mg/L, 검출량은 96.5~237.4 mg/L로 표시량 비율은 34.0~48.5% 이었다. 음료에 들어있는 칼슘과 나트륨 함량은 식품 규격 기준뿐만 아니라 건강기능식품의 기준에도 적합한 것으로 분석되었으나 일부 제품의 빈번한 섭취나 다른 강화식품의 동반 섭취로 인한 과잉공급이 발생할 수있어 하루 필요 섭취량을 초과할 우려가 많은 실정이다. 2. 현재 다양한 음료군 별 전반에 골고루 강화된 비타민C의 경우 시료 중 액상차 3건, 과채주스 3건, 과채음료 14건, 탄산음료 9건, 혼합음료 28건으로 총 57건 이었다. 표시량과 검출량, 표시량 비율로 검출량을 살펴보면 과채주스의 표시량은 28.6~131.6 mg/L, 검출량은 569.7~583.8 mg/L로 표시량 비율은 443.7~2003.6% 이였으며 과채음료의 표시량은 11.4~277.8 mg/L, 검출량은 86.5~478.2 mg/L 로 표시량 비율은 161.2~1291.2%로 과채주스와 마찬가지로 실제 많은 양이 첨가된 것으로 분석되었다. 음료군 중 가장 비타민 C 강화 빈도가 높았던 혼합음료의 표시량은 25.0~10000.0 mg/L, 검출량은 330.0~17758.0 mg/L로 표시량 비율은 129.10~991.0% 이었다. 표시량 비율을 보면 총28건 중 120~130%는 1건, 130~140%는 2건, 140~150%는 6건, 150~160%는 3건, 17~180%는 4건, 180~200%는 3건, 200~300%는 2건, 300~400%는 3건, 900~1000%는 3건이었다. 이는 제품별로 들어있는 함량의 차이도 큰 것으로 나타났으며 제품에 표기되어 있는 양에 비해 실제 많은 양이 첨가된 것으로 분석되었다. 우리나라 성인 기준 비타민 C 상한 섭취량은 최저독성량을 고려하여 2,000 mg/day로 설정되어 있어 실제 음료 1회 분량이 비타민 C 상한 섭취량을 초과하는 제품은 없었으나 습관적으로 강화된 음료를 빈번히 섭취할 경우 상한 섭취량을 초과할 경우가 있을 것으로 보인다. 또한 비타민 C가 첨가되었다고 표시는 되어있지만 표시량을 표기하지 않았던 제품은 보통의 비타민 C가 첨가된 음료보다도 많은 양을 첨가 했으며 소비자가 스스로 섭취 음료의 영양성분을 인지하고 선택할 수 있기 위해서는 시판제품에 영양 표시가 필요한 것으로 보인다. 3. 제품 중 비타민 $B_2$를 강화하고 함량을 표시한 제품은 탄산음료 3건, 혼합음료 9건으로 표시량 비율을 보면 탄산음료는 최대 129.5%, 혼합음료의 표시량 비율은 최대 336.7% 이었다. 일반적으로 식품이나 보충제를 통해 과다하게 리보플라빈을 섭취해도 부작용이 나타나지 않은 것으로 보고되었으나, 이것이 다량 섭취시 부작용이 없다는 것을 의미하지는 않으므로 주의가 요망된다. 제품 중 나이아신을 강화하고 함량을 표시한 제품은 탄산음료 1건, 혼합음료 10건이었으며, 탄산음료의 표시량 비율은 90.7% 이었으며 이외에 표시량은 없었으나 실제 분석한 결과 58.0 mg/L의 나이아신이 검출된 제품이 있었다. 혼합음료의 표시량 비율은 109.70~393.23% 이었다. 성안의 니코틴아미드 상한섭취량이 1,000 mg/day 인 것을 볼 때 분석된 음료들 모두 적은 양이었으나 최근 소비량이 급증하고 있는 복합비타민제 등을 병용하여 섭취할 경우 일부에서는 악영향이 발생할 가능성이 있다고 볼 수 있으며 음료에 실제 들어있는 양과 표시량이 차이가 있으므로 소비자들이 인지하여 마실 수 있도록 정확한 표시량을 나타내어 정보를 주어야 할 것이다. 이처럼 음료와 같은 가공식품에서의 영양강화가 역할을 다하기 위해서는 식품업계에서의 품질관리를 보다 철저히 하고 정부에서도 표시량에 맞추어 식품을 섭취하는 소비자가 과잉섭취하지 않도록 표시기준의 하한선 뿐 아니라 상한선 설정을 추진해야 할 것으로 보이며 소비자를 대상으로 영양교육을 실시하여 소비자 스스로 자신에게 맞는 식품을 선택할 수 있는 능력을 가지도록 관심을 가져야 할 것이다.