아라고나이트는 탄산칼슘(CaCO3)의 동질이상 중 하나이며, 해양 생태계를 포함한 다양한 환경에서 생물학적 및 이화학적 침전 과정을 통해 형성된다. 이러한 아라고나이트의 형성 및 성장뿐만 아니라 아라고나이트 내 스트론튬(Sr)과 같은 미량원소의 치환 특성은 화학종의 농도와 온도와 같은 핵심 인자들에 의해 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 해양 생태계와 유사한 용액 온도와 아라고나이트에 대한 이 용액의 다양한 포화도 조건에서 아라고나이트 내 Sr 병합 특성이 규명되었다. 반응 용액의 주입속도(0.085-17 mL/min), 반응 용액의 이온 농도([Ca]=[CO3] 0.01-1M), 혼합 용액의 온도(5-40 oC)의 다양한 실험 조건에서 컨스턴트-에디션 (constant-addition) 방법을 통해 순수한 아라고나이트가 합성되었다. 또한, 모든 Sr 병합 실험 조건(0.02-0.5 M, 15-40 oC)에서도 순수한 아라고나이트가 형성되었다. 합성된 아라고나이트의 결정도와 결정크기는 포화도 및 온도가 증가함에 따라 상대적으로 더 크게 증가하며 아라고나이트 결정이 더 많이 성장하였음을 지시하였다. 그러나 BET-비표면적을 이용하여 계산된 결정성장속도는 결정 형상 변화에 크게 영향을 받는 것으로 나타나 해석에 주의가 요구된다. 아라고나이트 내 Sr의 분배계수(KSr)는 반응이온의 농도가 0.02에서 0.5 M로 증가할 때 2.37에서 1.57로, 온도가 15에서 40˚C로 증가할 때 1.90에서 1.54로 감소하였으며, 모든 조건에서 KSr 값이 1보다 높게 관찰되었다. 이러한 결과는 KSr가 결정성장속도와 역의 상관관계로서 아라고나이트 내 Sr 병합이 호정성 관계임을 나타낸다.

Aragonite is one of common polymorphs of calcium carbonate (CaCO3) and formed via biological or physical processes through precipitation in many different environments including marine ecosystems. It is noted that aragonite formation and growth as well as the substitution of trace elements such as strontium (Sr) in the aragonite structure would be dependant on several key parameters such as concentrations of chemical species and temperature. In this study, properties of the incorporation of Sr into aragonite were investigated over a wide range of various saturation conditions and temperatures similar to the marine ecosystem. All pure aragonite samples were inorganically synthesized through a constant-addition method with varying concentrations of the reactive species ([Ca]=[CO3] 0.01-1 M), injection rates of the reaction solution (0.085-17 mL/min), and solution temperatures (5-40 oC). Pure aragonite was also formed even under the Sr incorporation conditions (0.02-0.5 M, 15-40 oC). When temperature and saturation index (SI) with respect to aragonite increased, the crystallinity and the crystal size of aragonite increased indicating the growth of aragonite crystal. However, it was difficult to interpret the crystal growth rate because the crystal growth rate calculated using BET-specific surface area was significantly influenced by the crystal morphology. The distribution coefficient of Sr (KSr) into aragonite decreased from 2.37 to 1.57 with increasing concentrations of species (Ca2+ and CO3 2-) at a range of 0.02-0.5 M. Similarly, it was also found that KSr decreased 1.90 to 1.54 at a range of 15-40 oC. All KSr values are greater than 1, and the inverse correlation between the KSr and the crystal growth rate indicate that Sr incorporation into aragonite is in a compatible relationship.

요 약
Abstract
서 론
재료 및 실험 방법
    순수한 아라고나이트 합성 실험
    아라고나이트 내 Sr 병합 실험
    액체 및 고체 시료의 특성 분석
    Sr 분배계수(KSr)와 결정성장속도의 계산
결과 및 토의
    영향 인자별 합성 아라고나이트의 결정 특성 변화
    온도 및 반응이온 농도 변화에 따른 Sr 병합 아라고나이트의 특성
    온도 및 반응이온 농도 변화에 따른 Sr 분배계수(KSr)
결 론
REFERENCES

• 이선용(고려대학교 지구환경과학과) | Seon Yong Lee (Department of Earth and Environmental Sciences, Korea University)
• 장봉수(고려대학교 지구환경과학과) | Bongsu Chang (Department of Earth and Environmental Sciences, Korea University)
• 강수아(고려대학교 지구환경과학과/고려대학교 전략광물자원센터) | Sue A Kang (Department of Earth and Environmental Sciences, Korea University/Center for Mineral Resources, Korea University)
• 서지은(고려대학교 지구환경과학과) | Jieun Seo (Department of Earth and Environmental Sciences, Korea University)
• 이영재(고려대학교 지구환경과학과) | Young Jae Lee (Department of Earth and Environmental Sciences, Korea University) Corresponding author