‘Upper bound’ is very well known notion in membrane field, which explains the trade-off relationship between permeability and selectivity in gas pairs. Many researches have worked on overcoming the current limitation in order to develop cost-effective and energy-efficient membrane system. Thus, understanding the intrinsic material properties (permeation, diffusivity and solubility) are prerequisite to set the strategy how to get over the upper bound. In this study, we introduced Quartz crystal microbalance to measure diffusion coefficient and compare the results to apparent diffusivity value obtained from the high-vauum time lag method. We consider the quartz type, temperature and pressure effect on diffusion coefficient and also characterize defect density of deposited film.

The quartz glasses were prepared by fumed silica powders sintering method at , , in air and the effect of sintering temperature on their properties were investigated. The X-ray diffraction pattern, the OH concentration, the light transmittance, the apparent porosity and the density were analyzed. The transparent quartz glass were obtained above . The OH-group and macroscopic pores were removed above and highest density and light transmittance were obtained at .

The quartz glasses were prepared by sintering of fumed silica powders and the effect of OH concentration on their surface on sintering was studied. Through the firing process, the fumed silica was crystallized from 1180 to region. The amount of hydroxyl group decreased with increase in calcination temperature and consequently the crystallization was prevented. A transparent quartz glass was obtained from fumed silica, previously calcined at , by the sintering at for 1 h.

옥천습곡대의 서남부지역에서 분포하는 쥬라기 화강암류의 석영내에 존재하는 아문 미세균열과 유체표유물을 분석하여 이 지역에 작용한 고응력장을 해석하였다. 연구지역에서 나타나는 아문 미세균열의 방향성은 전체적으로 N30˚W의 방향이 가장 우세하며 N70˚W의 방향도 나타난다. 연구지역의 아문 미세균열 생성온도는 380-550˚C 범위를 보이며, 이들 아문 미세균열은 약 166-200Ma의 기간 동안 형성되었을 것으로 추정된다. 아문 미세균열의 방향성을 통한 고응력장의 작용 방향과 유체포유물에 의한 아문 미세균열의 형성시기를 비교하여 볼 때, 연구지역 내에서 발달하는 화강암질암체는 NNW-SSE와 WNW-ESE 방향의 최대수평주응력인 고응력장이 쥬라기 초기에서 쥬라기 중기 기간 동안 작용하였을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 석영을 기판으로 사용하여 텅스텐 실리사이드 게이트를 고온에서 결정화시키고, 이? 발생되는 crack 에 대한 생성원인을 조사하였다. 증착된 텅스텐실리사이드의 실리콘 조성과 실리콘 완층충의 두께가 증가함에 따라 열응력이 감소하는 경향이 관찰되었으며, 과잉의 실리콘 조성을 가진 실리사이드를 열처리한 경우에는 crack에 대한 저항이 증가함을 알 수 있었다. 그러나 실리콘 완충층을 사용한 경우는 두께가 증가함에 따라 열응력이 감소하는 경향이 있으나, crack이 보다 쉽게 발생되는 결과를 얻었다. 이는 실리사이드 반응에 의하여 거칠어진 계면에 응력이 집중되어 crack생성을 쉽게하는 것으로 여겨진다. 결과적으로 석영과 텅스텐실리사이드의 열?창계수차이에 의하여 생성되는 열응력이 crack생성의 주원인으로 작용하고, 실리콘 완층층을 사용한 구조하에서는 계면에서 일어나는 실리사이드반응이 crack생성에 큰 영향을 미치는 것으로 생각된다.

본 연구는 Lithium Alumino Silicate 기본계에 핵형성제로 TiO2와 ZrO2를 사용하여 기본유리를 제조하고 열처리에 따른 β-quartz고용체의 미결정 형성과정을 분석하였다. 또한 β-quartz고용체의 형성에 따른 열적 특성과 광학적 특성을 비교하였다. 그 결과, 기본 유리의 열팽창 계수는 45~ 55 × 10-7 cm/˚C였으며, 결정화 시편의 열팽창 계수는 -8~ +8 × 10-7cm/˚C (25˚C ~ 525˚C)였다. 900˚C이하에서 열처리된 Glass Cermics의 결정은 β-quartz 고용체가 형성되었고, 결정의 크기가 0.21μ m를 초과하지 않았으며, 최고의 투광도는 80%이상을 나타냈다. RO성분을 MgO와 ZnO를 사용한 경우보다 MgO 단독으로 사용한 시편을 결정입자의 크기가 온도에 의존하지 않고 일정함을 나타냈으며, ZnO의경우는 입자의 크기가 최소값(0.18μ m)을 보이며 온도의존성이 크게 나타냈다.

석영(SiO2)은 지각의 암석을 형성하는 주요 광물 중의 하나이다. SiO2의 원자 구조는 다양한 마찰 과정에 서 변화할 수 있다. 비정질화, 수화 및 실리카겔 형성을 수반하는 석영 암석의 마찰 감소는 지진 및 관련 현상에 대 한 광물학적 통찰력을 제공한다. 볼 밀링과 회전 전단 실험을 이용하여 상기 현상의 광물학적 기원이 밝혀지고 있 다. 본 연구에서는 밀링 과정에서의 다양한 변수를 고려하여 SiO2의 비정질화를 위한 볼 밀링의 최적 실험 조건을 결정하였다. 높은 밀링 속도에서 볼 밀링 시간이 증가함에 따라 SiO2의 결정도는 점차 감소하여 비정질화되었다. 밀링 매체의 마모 정도와 SiO2의 비정질화에 미치는 영향은 서로 다른 밀링 재료(ZrO2, stainless steel)를 사용하여 분석하였다. 밀링 시간이 증가함에 따라 볼의 마모량이 증가하였다. 또한 볼에서 마모된 스테인리스스틸 입자는 비 정질화되는 SiO2와 상호작용하여 Si-O-Cr을 형성하는 경향이 있다. 이러한 결과는 SiO2와 같이 비교적 경도가 높 은 다양한 물질들의 볼 밀링에 의한 원자 구조의 변화 과정을 이해하고, 다양한 지질학적 마찰 과정을 이해하는 데 도움이 될 것이다.

토양과 지하수에서 미세플라스틱과 나노플라스틱이 검출되면서 자연환경에서의 플라스틱 입자에 대 한 거동 연구 필요성이 강조되고 있다. 자연환경에서 풍화과정을 통해 생성되는 2차 나노플라스틱은 그 양이 많을 것으로 예상되지만, 토양과 지하수 내 나노플라스틱에 대한 연구는 분석 기술의 제약으로 인해 플라스틱 거 동 연구가 부족한 상태이다. 이번 연구에서는 수 ng/cm2 수준의 흡착량을 측정할 수 있는 수정진동자미세저울 (quartz crystal microbalance, QCM)의 광물표면-나노플라스틱 상호작용 규명연구 활용 가능성을 확인하였다. 일반 컬럼실험에서는 SiO2 표면과 폴리스티렌(polystyrene) 나노플라스틱의 흡착을 관찰하기 위해 담수나 지 하수의 이온세기 수준을 넘거나 높은 농도의 나노플라스틱을 주입하는데, 이번 QCM 실험에서는 컬럼실험에 서 측정이 불가능한 낮은 이온세기와 플라스틱 농도에서 나노플라스틱의 흡착량을 측정할 수 있었다. 광물표 면과 나노플라스틱의 상호작용 나아가 토양과 지하수 자연환경에서 나노플라스틱 거동을 이해하는 데 QCM 연구가 크게 기여할 것으로 기대된다.

몽골 남부 구르반사이한 호상 열도 지형 내 족도르 지역의 함동 석영맥에 대한 유체포유물 연구 결과를 보고한다. 족도르 지역에는 후기 백악기 퇴적층 내에 정치된 화강섬록 반암 내에 구조적으로 제어되는 동 광화작용이 나타난다. 이러한 화강섬록 반암 내에 동 광물 함유 석영맥은 프로필리틱 변질대의 석영-녹렴 석-자철석 및 석영-자철석을 포함하는 열수 변질 양상을 보인다. 석영맥은 광물 조합에 따라 두 가지 유형으 로 분류되며 주로 황동석과 함께 산출되고 드물게는 반동석, 자철석, 황철석과 함께 산출된다. 석영-자철석± 황동석 및 석영-녹렴석-자철석 조합의 석영맥 내 유체포유물은 기포 크기 5-30 vol.%, 염농도 2-13 wt.% NaCl, 균질화 온도 107-270°C인 2상의 수성 포유물이다. 관찰된 석영맥의 광물 조합과 모암의 지구화학적 특성 및 변질 양상 등으로 판단했을 때, 유체포유물 자료는 연구 지역이 반암동 관련 광화작용의 프로필리틱 변질 영역에 해당함을 보여준다.

운산 금 광상은 한반도의 3대(대유동 광상, 광양 광상) 금 광상중의 하나였다. 이 광상의 지질은 선 캠브리아기의 변성퇴적암류와 중생대의 반상화강암으로 구성된다. 이 광상은 선캠브리아기의 변성퇴적암류와 중생대의 반상화강암내에 발달된 단층대를 따라 충진한 함 금 석영맥 광상으로 조산형 금 광상에 해당된다. 이 광상의 석영맥은 광물조합에 따라 1) 방연석-석영맥형, 2) 자류철석-석영맥형, 3) 황철석-석영맥형, 4) 페크 마틱 석영맥형, 5) 백운모-석영맥형 및 6) 단순석영맥형으로 분류된다. 연구된 석영맥은 황철석-석영맥형이며 견운모화작용, 녹니석화작용 및 규화작용이 관찰된다. 백색운모는 유색대에서 백색석영, 황철석, 녹니석, 금홍 석, 모나자이트, 저어콘, 인회석, 칼리장석 및 방해석 등과 함께 세립질 내지 중립질 입단으로 산출된다. 이 백색운모의 화학조성은 (K0.98-0.86Na0.02-0.00Ca0.01-0.00Ba0.01-0.00 Sr0.00)1.00-0.88(Al1.70-1.57Mg0.22-0.09Fe0.23-0.10Mn0.00Ti0.04-0.02Cr0.01-0.00 V0.00Ni0.00)2.06-1.95 (Si3.38-3.17Al0.83-0.62 )4.00O10(OH2.00-1.91F0.09-0.00)2.00로써 이론적인 이중팔면체형 운모류 값보다 Si가 높고 K, Na, Ca는 낮다. 이 광상의 엽리상 석영맥에서 산출되는 백색운모의 화학조성 변화는 팬자이틱(phengitic) 또는 Tschermark 치환[(Al3+)VI+(Al3+)IV <-> (Fe2+ 또는 Mg2+)VI+(Si4+)IV] 및 직접적인 (Fe3+)VI <-> (Al3+)VI 치 환에 의해 일어났음을 알 수 있다. 엽리상 석영맥에서 산출되는 녹니석의 화학조성은 (Mg1.11-0.80Fe3.69-3.14 Mn0.01-0.00 Zn0.01-0.00K0.07-0.01Na0.01-0.00Ca0.04-0.01Al1.66-1.09)5.75-5.69 (Si3.49-2.96Al1.04-0.51)4.00O10 (OH)8로써 이론적인 녹니석보다 Si 함량이 높다. 이 녹니석의 화학조성 변화는 팬자이틱(phengitic) 또는 Tschermark 치환(Al3+,VI+Al3+,IV <-> (Fe2+ 또 는 Mg2+)VI+(Si4+)IV) 및 팔면체적 Fe2+ <-> Mg2+ (Mn2+) 치환에 의해 일어났음을 알 수 있다. 따라서 운산 광상의 엽리상 석영맥 및 변질광물은 조산운동 시 연성전단(ductile shear) 시기에 형성되었음을 알 수 있다.

최근 토양과 지하수에서도 미세플라스틱이 발견되어 미세플라스틱 환경오염 관련 연구의 중요성이 크게 대두되고 있다. 주로 μm – nm의 작은 입자로 존재하는 점토광물과 금속산화광물은 표면적이 넓어 미세플라스틱에 대한 흡착력 등 화학 반응도가 매우 높기 때문에, 광물표면 상호작용은 토양과 지하수 환경 내 미세플라스틱의 거동을 결정하는 중요한 역할을 할 수 있다. 따라서, 광물과 미세플라스틱 간의 상호작용에 대한 환경광물학 연구는 미세플라스틱 거동 예측 기술개발 및 오염대책 마련에 핵심이 되는 연구분야라 할 수 있다. 광물표면과 미세플라스틱(특히, 나노플라스틱) 연구에는 분자-나노수준의 분석기술이 요구된다. 이번 기술보고에서는 나노그람(=10-9 g) 수준의 질량 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 초정밀 분석기기로, 광물 표면에 흡·탈착되는 미세플라스틱 및 나노플라스틱의 미세한 질량 변화를 측정할 수 있는, 수정진동자미세저울(quartz crystal microbalance, QCM)을 소개한다. QCM 작동원리를 소개하고, 대표적인 QCM 연구결과와 기존 컬럼 실험과의 장단점을 비교하여 미세플라스틱 연구에 QCM 활용 가능성을 논의한다.

삼광 금-은 광상은 과거에 한국에서 가장 큰 금-은 광상들 중의 하나이다. 이 광상 주변지질은 선캠 브리아기의 변성퇴적암류와 이를 부정합으로 피복한 쥐라기 백운사층으로 구성된다. 이 광상은 선캠브리아기 의 변성퇴적암류내에 발달된 열극대를 충진한 8개조의 석영맥으로 구성된 조산형 금-은 광상이다. 이 광상에 는 일반적으로 엽리상 석영맥이 관찰되며 석영, 철백운석, 백색운모, 녹니석, 인회석, 금홍석, 유비철석, 섬아 연석, 황동석 및 방연석 등으로 구성된다. 엽리상 석영맥과 모암변질에서 산출되는 백색운모의 화학조성은 (K1.02-0.82Na0.02-0.00Ca0.00)(Al1.73-1.58Mg0.26-0.16Fe0.23-0.10Mn0.00Ti0.03-0.01Cr0.01-0.00)(Si3.35-3.22Al0.79-0.65)O10(OH)2 및 (K0.75-0.67Na0.01 Ca0.00) (Al1.78-1.74Mg0.16-0.15Fe0.15-0.13Mn0.00Ti0.04-0.02Cr0.01-0.00)(Si3.33-3.26Al0.74-0.67)O10(OH)2로써 엽리상 석영맥에서 산출되 는 백색운모에서 층간 양이온(K+Na+Ca)과 팔면체 자리에서의 Fe+Mg+Mn+Ti 함량이 높게 산출된다. 이 광 상의 엽리상 석영맥에서 산출되는 백색운모의 화학조성 변화는 팬자이틱 또는 Tschermark 치환((Al3+)VI+ (Al3+)IV <> (Fe2+ 또는 Mg2+)VI+(Si4+)IV) 및 직접적인 (Fe3+)VI <> (Al3+)VI 치환에 의해 일어났음을 알 수 있 다. 엽리상 석영맥에서 산출되는 철백운석은 결정방향에 따라 서로 다른 상들이 교호하며 산출되며 이들 상 들에서는 FeO 및 MgO 함량 변화가 관찰된다. 따라서 삼광 금-은 광상의 엽리상 석영맥 형성은 조산형 금- 은 광상의 형성 시 주 광화시기인 연성전단(ductile shear) 시기에 형성되었음을 알 수 있다.

석영의 광여기 루미네선스(OSL)를 이용한 제4기 퇴적물의 연대측정이 최근 널리 적용되고 있다. 그러나 모든 석영시료가 OSL 연대측정에 적합하지는 않다는 사실도 잘 알려져 있다. OSL 연대측정의 신뢰도를 향상시키고 적용범위를 넓히기 위해서는 석영시료별로 다양한 OSL 신호 특성의 원인에 대한 광물학적 규명이 필요하다. 본 연구는 그러한 광물학적 연구의 일환으로 전혀 다른 지질 및 지표 환경에서 채취한 퇴적물 시료로부터 분리한 석영을 대상으로 OSL 신호특성 분석과 레이저삭마 유도결합플라즈마질량분석(LA-ICP-MS)을 이용한 미량원소 조성분석을 실시하였다. OSL 신호분석 결과, 석영시료는 연대 측정에 적합한 신호특성을 갖는 시료와 부적합한 시료로 명확히 분리할 수 있었다. 미량원소조성분석 결과, Al (평균 73~267 ppm)과 Ti (평균 61~248 ppm)의 함량이 가장 높았으며, 그 외 Li, Mg, Cr, Mn, Fe 등이 40 ppm 미만으로 함유되어 있었다. 석영 시료간 OSL 특성의 명확한 차이에도 불구하고, 그에 상응하는 미량원소함량의 뚜렷한 차이는 발견할 수 없었다. 이는 시료별로 다양한 OSL 신호 특성이 미량원소가 아닌 석영의 다른 광물학적 원인에 기인되었을 가능성을 시사하지만, 향후 보다 많은 시료 분석으로 확인되어야 한다.

본 연구에서는 컬럼실험을 통해서 여러 종류의 콜로이드가 같이 존재할 때의 거동을 관찰하였다. 본 실험에서는 일반 pH조건에서 서로 반대의 표면전하를 띠는 ferrihydrite (100 nm; 양전하)와 비정질 SiO2 (40 nm, 80 nm; 음전하) 나노입자들와 음전하를 띠는 177~250μm의 석영을 고정상으로 이용하였다. 실험결과는, 양전하를 띠는 콜로이드(ferrihydrite)가 존재한다고 하더라도 그 비율이 많지 않으면 음전하를 띠는 콜로이드(SiO2)와의 상호작용에 의해서 석영고정상 속을 쉽게 이동될 수 있음을 보여주었다. 이는 자연조건하에서는 양전하를 띠는 오염물질과 음전하를 띠는 오염물질이 동시에 콜로이드에 의해서 이동될 수 있음을 지시한다.

본 연구에서는 0.1~0.3mm 입도의 규석을 대상으로 물리적 선별공정을 적용하였을 때의 정제효과를 조사하였다. SiO2 품위가 99.41 wt.%, 99.54 wt.%이고 불순물 함량이 각각 5,864 mg/kg과 4,568 mg/kg인 시료에 대하여 자력선별, 비중선별 및 scrubbing 공정을 단계별로 적용시킨 결과, 주요 불순물인 철 성분은 자력선별에 의하여, 알루미늄 성분은 비중선별에 의해 효과적으로 제거되었다. 최종 정제산물의 SiO2 품위는 99.98 wt.%였으며, 산출율은 각각 79.05 wt.%와 75.43 wt.%였다. 이때 불순물의 함유량은 각각 126 mg/kg, 174 mg/kg을 나타내어, 불순물의 제거율은 97.85wt.%, 96.19 wt.%였다. 따라서 물리적 분리 선별에 의하여 저급 품위(Low grade)의 규석을 불순물 함유량이 200 mg/kg 이하인 중 고급 품위(Medium-high grade) 이상으로의 품위 향상이 가능하였다.

해조류의 증식에 가장 큰 영향을 주는 것은 증식에 필요한 영양소와 적절한 수온 등 성장환경을 적절하게 유지시킬 필요가 있으나 해조류의 종류가 매우 다양하여 이들 각각에 개별적으로 대처하는 것이 매우 어렵다. 그러므로 본 연구에서는 실제의 미생물이 서식하고 있는 원수를 이용하여 적절한 온도를 유지시켜 미생물의 증식을 촉진시키고 이러한 미생물의 개체수를 측정하는 센서를 개발하였다. 이 센서를 이용하면 해조류의 양이 갑자기 증가하는 초기상황을 찾아낼 수 있으므로 해조류의 급격한 증식을 미리 예측할 수 있다.