The characteristics of soft clays is very important for the land development plan. This study is to investigate correlations between the engineering properties and the characteristics of clay minerals of the disturbed clay samples obtained from Sihwa area. This study included X-Ray Diffraction Analysis, X-Ray Fluorescence Spectrometer Analysis, Scanning Electron Microscopy Analysis and Energy Dispersive X-Ray Spectrometer Analysis. The correlations between the clay mineral properties and the laboratory and field testing results were investigated.
국내 연약지반 활용을 위한 효율적이고 경제적인 안정처리 공법의 선정과 설계 및 시공을 위해서는 대상지반의 특성을 파악하는 것이 대단히 중요하다. 본 연구는 시화지구 연약점토의 물리적, 역학적 특성과 광물학적 특성을 파악하여 연약점토의 물리적, 역학적 특성과 광물학적 특성과의 상관관계를 알아보는 데 그 목적이 있다. 본 연구에서 는 연약점토의 광물학적 특성을 파악하기 위하여 X선 형광분석, X선 회절분석, 주사전자현미경분석과 에너지분산미분석 실험을 실시하였으며 시화지구 연약지반의 시추조사결과, 실내시험 및 현장시험결과와의 상관관계를 알아보았다. 또한 시화지구 연약점토의 특성을 양산과 군산 지역 연약점토의 특성과 비교하였다.
(Sr1-xCax)CuO2 단결정을 융제법으로 제조하고 단결정 X-선 회절법을 이용하여 그 결정구조를 밝혔다. 이 화합물의 결정축계는 사방정계(orthorhombic system)이며, 공간군은 Cmcm(63), 그리고 격자상수 a, b, c는 각각 3.4645Å, 16.1417Å, 3.8727Å이었다. (Sr1-xCax)CuO2 화합물에서 Sr대신 치환되는 Ca이온의 한계를 구조적인 관점에서 연구하였다. 이를 위해 X-선 회절(CAD4), energy dispersive X-ray fluorescence (EDAX) and electron probe micro-analysis (EPMA) 등을 사용하였다. Ca가 치환됨에 따른 Cu-O 결합길이의 변화로부터 Ca의 치환한계를 결정하였는데 그 한계치는 Xca≒0.73이었다.
근적외선분광분석기와 에너지 분산형 X선 형광분석기를 이용한 분석방법을 개발하여 각각 97.5, 98.0%의 높은 정확도의 판별식을 확립하였고, 시중 유통 시료를 분석하여 검증한 결과 각각 96.3, 95.0%의 판별 정확도를 확인하였다. 이상의 연구 결과를 통하여 근적외선분광분석기와 에너지 분산형 X선 형광분석기를 이용하여 청국장 원산지 판별이 가능함을 확인하였고 이는 유기성분 함량에 따른 근적외선 흡광도와 무기성분 함량에 따른 X선 형광에너지 강도가 국내산과 수입산 간에 차이가 있기 때문으로 사료된다.
황토는 대표적인 천연 무기염재의 일종으로서 바람에 의해 운반되어 퇴적된 담황색 내지는 황회색을 띠는 실트질의 퇴적물을 일컫는다. 황토의 구성물질은 주로 석영, 장석, 산화철광물, 깁사이트 등의 여러 가지 점토광물을 포함하는데, 주로 적색을 띠는 것은 소량의 산화철 광물에 기인되는 경우가 많으며 황토를 구성하는 점토광물로는 버미큘라이트, 카오린 광물인 캐올리나이트와 할로이사이트, 일라이트 등이 있다. 본 연구에서는 면직물에 천연 무기염재인 황토를 사용한 염색시에 황토 단독염색과 콩즙 전처리 후 황토염색으로 나누어 염색을 실시하고, 원료 황토와 황토염색 후 면직물에 부착된 성분 간에 차이가 있는지를 확인하기 위해 X선 형광분석(X-ray fluorescence analysis, XRF)을 이용하여 염색 전.후 황토의 성분을 분석하였고, X선 회절분석(X-ray diffraction analysis, XRD)을 이용하여 황토 및 염색 전 후 면직물에 부착된 광물질의 주성분을 분석하였으며, energy dispersive spectrometer (EDS)가 장착된 주사전자현미경을 이용하여 면직물에 부착된 광물의 성분을 조사하였다. 그 결과, 황토로 면직물을 염색하는 경우 면직물에 부착되는 황토의 양과 K/S 값은 거 의 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 황토 염색 후 면직물에 부탁되는 주성분은 주로 SiO$_2$, A1$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$등인 것으로 나타났으며, X선 회절분석과 EDS분석에 의해 캐올리나이트, 일라이트 등의 점토광물의 형태로 존재하는 것이 확인되었다.
휴대용 XRF(X-Ray Fluorescence) 장치에 적용하기 위하여 개발한 투과 양극형 x-ray tube를 이용하여 XRF 실험을 하고, x-ray tube가 XRF data에 미치는 영향을 조사하였다. W-target tube와 Rh-target tube를 이용하여 측정한 XRF data는 알려진 결과와 잘 일치하였다. 35 kV와 관전압과 $40{\mu}A$의 관전류에서 W-target tube로 측정한 Fe $K_{\alpha}$-line의 FWHM은 약 180 eV로써, 이 값은 물질의 성분분석을 하기에 충분한 것으로 확인하였다. XRF data와 x-ray tube의 적분강도 곡선을 비교 분석해 본 결과, 휴대용 XRF 장치에는 W-Target tube보다는 Rh-Target tube를 사용하는 것이 더 유리함을 밝혀내었다.
에너지 분산형 X-선 형광(EDXRF) 분석에서 X-선 스펙트럼에 존재하는 컨티넘(continuum)의 추정 및 제거는 필수적이다. 이를 위해 일반적으로 사용되는 알고리즘들은 많은 주의가 필요하며 복잡하다. 보통 이 알고리즘들은 제약적이거나 컨티넘의 데이터나 모양에 대한 가설을 필요로 한다. 본 논문에서는 제안된 에너지 분산형 X-선 형광 스펙트럼을 위한 효율적인 배경(background) 보정 방법은 배경 모델링과 배경 보정으로 구성된다. 이 방법은 스펙트럼에서 백그라운드영역과 피크영역을 구분하는 기본 개념을 기반으로 하며 성능향상을 위하여 SNIP알고리즘을 사용한다. 스펙트럼으로부터 배경에 속하는 점들을 획득한 후 이를 기반으로 곡선 근사화를 통해 배경을 모델링한다. 이후 획득된 배경 모델을 원 스펙트럼에서 뺌으로써 배경이 보정된 스펙트럼을 얻는다. 제안된 방법은 상대적으로 적은 사전 지식을 요구하면서 기존의 몇몇 방법들에 비해 우수한 결과를 보여주었다.
암석 및 토양 등의 지질시료에 미량으로 존재하는 우라늄과 토륨을 파장분산형 X-선 형광분석법을 사용하여 정량하였다. X-선관의 target 물질로 사용되는 Rh의 산란선을 내부 표준물질로 사용하였다. 토륨의 경우는 50초, 그리고 우라늄의 경우는 400초 동안 측정하였을 때, 우라늄과 토륨의 X-선 형광분석결과는 중성자방사화분석 및 유도결합플라즈마 원자방출분광분석의 결과와 큰 차이를 보이지 않았으며 10% 이내의 정밀도와 15% 이내의 정확도를 보여 주었다.
에너지 분산형 X-선 형광분석기를 이용하여 국산과 수입산 황금의 원산지 판별 기술을 개발하였다. P, S, Cl, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn 등 총 43종의 무기성분 함량을 총 206개의 시료에서 측정하였다. 특히 국산과 수입산 시료 간에 함량비 차이가 크게 나타난 무기원소는 P, S, K, Ca, Cl, Mn, Fe 등 이었다. 다량원소에서 P의 경우 국산은 0.38%이고 중국산은 0.23%이었고, S은 국산이 0.16%이고 중국산이 0.25%였으며, K은 국산은 1.58%이고 중국산은 1.20%, Ca은 국산은 0.18%, 중국산이 0.39%로 나타나 큰 차이를 보여주었다. 미량원소에서도 Cl의 경우 국산은 487.72 ppm이고 중국산은 616.69 ppm이었고, Mn은 국산이 39.79 ppm이고 중국산이 7.92 ppm, Fe은 국산은 122.79 ppm이고 중국산은 274.87 ppm으로 나타나 국산과 중국산 황금의 미량원소 함량비 차이를보여주었다. Spectra EDX의 반정량법인 standardless fundamental prameters (SLFP)방법을 이용하여 원소별 상대적 함량 백분비를 얻은 다음, 다변량 분석 중의 한 방법인 정준판별분석법으로 분석하여 원산지를 판별하였다. 국산 시료 108점 중 8점을 중국산으로 판별하였고, 중국산 98점 중 2점을 국산으로 판별하여 95.15%의 판별정확도를 나타냈고 상관계수는 0.888이었다. 에너지 분산형 X-선 형광분석기에 의한 원산지 판별 기술이 황금의 원산지 판별에 유용하게 사용될 수 있다고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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