The electrochemical reaction between lead borate glass frit doped with Sn metal filler and Ni-Cr wire of a J-type resistor during a term of Joule heating is investigated. The fusing behavior in which the Ni-Cr wire is melted is not observed for the control group but measured for the Sn-doped specimen under 30 V and 500 mA. The Sn-doped lead borate glass frit shows a fusing property compared with other metal-doped specimens. Meanwhile, the redox reaction significantly contributes to the fusing behavior due to the release of free electrons of the metal toward the glass. The electrons derived from the glass, which used Joule heat to reach the melting point of Ni-Cr wire, increase with increasing corrosion rate at interface of metal/ glass. Finally, the confidence interval is 95 ± 1.959 %, and the adjusted regression coefficient, R in the optimal linear graph, is 0.93, reflecting 93% of the data and providing great potential for fusible resistor applications.

어류 양식장 퇴적물 중 유기물과 중금속의 오염상태를 파악하기 위하여 통영-거제 연안 어류 양식장 퇴적물 중 총유기탄소 (TOC), 총질소(TN), 중금속(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Zn)을 조사하였다. 양식장 퇴적물 중 TOC와 TN의 평균농도는 각각 22.7 mg/g과 3.4 mg/g로 남해안의 반폐쇄적인 내만보다 높았다. 퇴적물 중 중금속의 평균농도는 비소(As) 10.5 mg/kg, 카드뮴(Cd) 0.37 mg/kg, 크롬(Cr) 82.9 mg/kg, 구리(Cu) 127 mg/kg, 철(Fe) 4.19 %, 수은(Hg) 0.041 mg/kg, 망간(Mn) 596 mg/kg, 납(Pb) 39.5 mg/kg, 아연(Zn) 175 mg/kg였으며, 이중 Cd, Cu의 농도는 인접한 남동해 연안의 패류양식해역보다 3배 이상 높았다. 퇴적물 기준을 이용한 오염평가 결과, 대부분의 어류 양식장에서 TOC와 중금속 중 Cu 농도가 기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한, 전체 중금속 농도를 고려한 오염부하량지수(PLI)와 생태계위해 도지수(ERI) 결과는 일부 어류 양식장 퇴적물이 저서생물에 극심한 부정적인 생태 영향을 줄 수 있는 상태(disastrous risk)인 것으로 파악되었다. 따라서, 어류 양식장 퇴적물은 유기물 및 일부 중금속에 의한 오염된 상태를 보이고 있어, 양식장 퇴적환경을 개선하고 퇴적물내 유기물 및 중금속의 주된 오염원을 파악하는 한편 오염부하량을 저감하는 종합적인 관리대책이 필요하다.

2020년 경기도내 대형매장과 베이킹 전문매장 등에서 유통 중인 홈베이킹 조리기구 69건(폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)제, 불소수지(FR)제, 가공셀룰로스제, 고무제, 종이제, 금속제, 유리제)을 대상으로 유해금속 9종(납, 카드 뮴, 비소, 아연, 니켈, 안티몬, 게르마늄, 6가크롬, 알루미늄)의 용출량 및 알루미늄의 식품으로의 이행량을 조사하여 홈베이킹 조리기구의 안전관리를 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 홈베이킹에서 사용되는 69건의 조리기구는 식품용 기구 및 용기·포장 공전의 용출규격 기준에 모두 적합하였다. 금속제의 니켈이 최대 0.009 mg/L 검출 되었으나 기준에 적합하였고 이외 유해금속은 불검출이었다. 규격 기준 이외의 금속에서 주로 용출된 유해금속은 알루미늄으로 7개의 재질에서 모두 용출되었으며, 4% 초산으로 용출된 종이제(1.417 mg/L)와 가공셀룰로스제 (5.069 mg/L)에서 높은 용출량을 보였다. 홈베이킹에서 주로 사용되는 조리조건인 180˚C, 30분 용출실험 결과, 식품용 기구 및 용기·포장 공전에 따른 용출실험 대비, 종이제의 알루미늄의 용출량이 7.2배 유의하게 증가하였다 (P<0.05). 이외 납 등 다른 유해금속이 추가로 검출되었다. 180˚C, 30분으로 용출온도가 증가하여도 식품용 기구 및 용기·포장 공전의 용출규격 기준에는 모두 적합하였다. 알루미늄의 위해도 평가결과, 종이제 > 금속제 > FR제 > 고무제 및 유리제 > PET제 및 가공셀룰로스제 순으로 나타났으며, 전체 위해도는 0.000-0.045% 수준으로 국민생활 건강에 위해를 끼치지 않는 안전한 수준으로 확인되었다. 홈베이킹 조리기구의 용출량 조사결과, 유해금속은 안전하게 관리되고 있는 것을 확인하였고, 본 연구의 결과는 향후 식품용 기구 및 용기·포장의 안전관리를 위한 과학적인 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

건조 수산가공식품의 안전성 확보를 위해 2020년 경기도 내 유통 중인 건조 수산가공식품 12품목 120건을 수거하여 방사능(131I, 134Cs, 137Cs) 및 중금속(납, 카드뮴, 비소, 수은) 함량을 분석하였다. 모든 시료에서 자연 방사성 핵종 중 하나인 40K만 검출되었으며, 인공 방사성 물질인 131I, 134Cs, 137Cs는 최소검출가능농도(MDA) 이하의 값을 나타내었다. 중금속의 평균 함량[평균±표준편차(최소값-최대값)]은 생물로 환산하였을 때 납 0.066±0.065(N.D.-0.332) mg/kg, 카드뮴 0.200±0.406(N.D.-2.941) mg/kg, 비소 3.630 ±3.170(0.371-15.007) mg/kg, 수은 0.009±0.011(0.0005-0.0621) mg/kg 이었으며, 수산물에서 중금속 기준이 있는 제품의 경우 모두 기준 규격 이내로 나타났다. 국내산 제품과 수입산 제품의 중금속 함량은, 조개의 카드뮴과 새우의 수은 함량에서만 유의적인 차이를 나타내었다(P<0.05). 본 연구 결과, 유통 중인 건조 수산가공식품에서 방사능 및 중금속은 안전한 수준인 것으로 판단되나, 식품 중 특히 수산물에서 방사능 오염에 대한 국민의 우려가 크기 때문에 국민들의 불안감 해소를 위해 방사능 검사는 지속적으로 필요할 것으로 생각된다. 또 향후 건조 수산가공식품 중에서도 건조된 형태로 직접 섭취 가능한 제품의 중금속 관리 기준 설정을 위한 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다.

Metal three-dimensional (3D) printing is an important emerging processing method in powder metallurgy. There are many successful applications of additive manufacturing. However, processing parameters such as laser power and scan speed must be manually optimized despite the development of artificial intelligence. Automatic calibration using information in an additive manufacturing database is desirable. In this study, 15 commercial pure titanium samples are processed under different conditions, and the 3D pore structures are characterized by X-ray tomography. These samples are easily classified into three categories, unmelted, well melted, or overmelted, depending on the laser energy density. Using more than 10,000 projected images for each category, convolutional neural networks are applied, and almost perfect classification of these samples is obtained. This result demonstrates that machine learning methods based on X-ray tomography can be helpful to automatically identify more suitable processing parameters.

본 연구는 광주지역 커피전문점에서 유통되고 있는 커피류 중 주요 성분인 카페인과 커피콩의 로스팅 과정에서 발생할 수 있는 유해 성분인 benzo[a]pyrene, 그리고 중금속(lead, cadmium) 등의 함량을 분석하였다. 커피음료는 대형(12), 중형(13) 프랜차이즈 그리고 지역 소규모 커피 전문점(75) 등 100개 지점에서 총 114건(Americano 100건, Cold-brew 14건)을 구매하여 시험 검체로 하였고, 검체의 1회 제공량은 175-460 (Americano 220-460, Cold-brew 175-400) mL로 조사되었다. 커피음료의 성분 분석 결과 카페인은 0.25-1.49 mg/mL (72.58-290.18 mg/cup)으로 고카페인 함유 기준인 0.15 mg/mL를 상회하는 수준이었고, 1회 제공량 기준으로 일부 커피음료는 2잔만 섭취하여도 성인 카페인 최대 섭취 권고량인 400 mg/day를 초과하는 것으로 확인되었다. 벤조피렌(Benzo[a]pyrene)은 ND-55.35 ng/kg (ND-15.22 ng/cup)으로 분석되었다. 현재 커피음료에 대한 벤조피렌 함량 기준은 없으나 다른 식품유형의 기준인 1.0 μg/kg(특수용도식품) 이하 보다 낮은 수준으로 확인되었다. 중금속은 납(Pb)과 카드뮴(Cd)이 각각 ND- 29.00 μg/kg (ND-8.4 μg/cup)과 ND-12.0 μg/kg (ND-4.7 μg/ cup)의 분포를 보였으나 대부분이 불검출로 확인되었다. 본 조사를 통해 시중에 유통되고 있는 원두 추출 커피음료 중 벤조피렌과 중금속(납, 카드뮴)은 안전한 수준으로 확인되었으나, 카페인은 함량이 비교적 높게 확인되어 커 피음료 섭취 시 카페인 함량에 대한 고려가 필요할 것으 로 판단된다. 또한, 소비자를 위해 향후 커피음료에 카페인 함량 표시도 필요할 것으로 보인다.

농약허용물질목록관리제도의 시행에 따라, 농약의 안전 사용이 더욱 중시되었다. 산림식용자원(임산물)은 소규모 재배 등의 이유로 등록된 농약의 수가 적어, 등록되지 않 은 농약이 많이 사용되고 있다. 이에 임산물에 대한 농약 사용 실태를 파악하고자, 산림식용자원 10종에 대한 잔류 농약 및 중금속 잔류 실태 조사를 하였다. 엽경채류인 두릅, 참죽나무, 음나무, 옻나무의 새순, 한약재인 두충, 가시오갈피의 수피, 열매류인 초피나무, 산초나무, 은행나무의 열매와 도토리를 대상으로 잔류농약과 중금속 잔류를 분석하였다. 검출 빈도는 두릅, 참죽나무, 음나무, 두충, 가시오갈피, 초피, 산초에서 각각 6.7, 13.3, 11.8, 13.3, 10.0, 46.768 및73.3%였으며, 옻나무, 은행, 도토리에서는 검출 되지 않았다. 검출된 잔류농약은 모두 미등록 농약 이였다. 중금속은 모든 시료에서 검출되지 않았다. 본 연구에 서 얻은 임산물별 사용농약에 대한 정보는 병해충 방제를 위한 농약 사용현황을 확인하여, 추후 농약등록을 위한 정보를 제공하므로 국내 임산물의 안전성 확인을 위한 자료로 활용할 가치가 있을 것이다.

최근 오염물질 수위의 급격한 상승세와 더불어 가속화되는 자연환경 파괴로 인해 다양한 환경 속에 쌓이는 오염 물질의 검출 및 모니터링은 현대 사회의 중요한 미션 중 하나로 자리 잡았다. 본 논문에는 멤브레인 기반의 광학 센서를 활용한 미량 오염물질 검출에 대한 최근 연구 동향이 요약되어 있다. 본 논문에 포함된 연구들은 섬유소로 이루어진 멤브레인을 검출을 위한 플랫폼으로 사용하였으며, 금속 나노 입자나 형광단을 색 변화 검출을 위해 이용하였다. 제조된 광학 센서들은 모두 적절하거나 특출한 수준의 감도를 보였고, 대부분의 센서에서 타겟 물질이 아닌 이온이나 물질에는 반응하지 않는 정확성 또한 확인되었다. 검출 플랫폼으로 이용된 섬유소 멤브레인의 물리적, 화학적 특성들은 멤브레인 합성 방법이나 색 변화를 위한 광학 물질 등을 바꾸는 방법을 통해 각 연구의 목적에 맞추어 최적화될 수 있었다. 또한, 멤브레인을 기반으로 하여 제조 된 센서들은 운반이 편리하고 기계적 성질이 강해 현장에서 바로 오염물질을 검출할 수도 있다는 사실이 제시되었다. 이러한 장점 덕분에 멤브레인 기반 센서들은 식용수에서 검출된 중금속의 정량화와 자연 수질환경에서 발견되는 미량 중금속 및 유독성 항생제의 감지 등 다양한 목적을 위해 활용될 수 있었다. 몇몇의 연구에서 제조된 센서들은 항균성이나 재활용성 또한 나타내었다. 대부분의 센서들이 타겟 물질을 감지한 후 육안으로도 식별 가능한 색 변화를 보였으나, 본 논문에 포함된 많은 연구들은 형광 발산, UV-vis 분광학, RGB 색 강도 차이 등을 비교 분석한 더 상세한 검출 결과를 제시하였다.

본 연구는 2019년 경기도내 대형매장과 중소형매장 및 재리시장에서 유통 중인 스테인리스, 알루미늄, 철 등 금속제 주방기구 82건을 대상으로 중금속 등 11종(납, 카드뮴, 비소 등)의 오염도를 조사하여 금속제 주방기구의 위생관리를 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 금속제 주방기구의 용출시험결과, 금속의 용출빈도는 철>알루미늄>크롬, 니켈>아연>구리>납>비소>안티몬>주석> 카드뮴의 순으로 이었고 용출률은 7.3-93.9%이었다. 조사 대상 82건 중 알루미늄 주방기구 1건에서 니켈이 기준을 초과(결과 1.4 mg/L, 기준 0.1 mg/L 이하)한 것으로 나타났으며 그 밖에 기준이 설정되어 있지 않은 철에 코팅한 주방기구에서 니켈이 식품용 기구 및 용기·포장 공전 금속제 기준을 5배-193배 초과한 것으로 나타나 이에 대한 기준규격의 설정이 필요한 것으로 판단된다. 코팅하지 않은 금속제와 내부를 코팅한 주방기구 평균 용출량을 비교해보면, 알루미늄과 철은 코팅한 주방기구에서 낮게 나타났고 나머지 대부분의 중금속은 코팅한 주방기구에서 높은 수준으로 나타났다. 국산과 수입산으로 나누어 평균 용출량을 비교한 결과, 알루미늄과 철은 국산 및 수입산 모두 다른 중금속에 비해 높은 수준으로 나타났는데 알루미늄은 국산주방기구에서, 철은 수입산 주방기구에서 높게 나타났다. 주방기구의 코팅재질별로 평균 용출량을 비교한 결과, 불소수지 코팅에서는 알루미늄, 세라믹 코팅에서는 알루미늄, 철, 법랑코팅에서는 니켈, 알루미늄, 철, 구리, 기타(실리콘과 티타늄)코팅에서는 철의 용출량이 높게 나타났다.

나노여과를위한 박막 나노복합체(TFN) 멤브레인 기술의 발전은 천연 자원에서 오염 물질을 제거하는 데 중요하 다. 최근에는 기존의 박막 복합체(TFC) 및 나노복합체 멤브레인에서 불가피한 단점을 극복하기 위해 다양한 금속유기구조체 (MOF) 수정이 테스트되었다. 일반적으로 MIL-101(Cr), UiO-66, ZIF-8 및 HKUST-1 [Cu3(BCT2)]은 용매 투과성 및 용질 제 거 측면에서 막 성능을 현저하게 향상시키는 것으로 입증되었다. 이 리뷰에서는 이러한 MOF가 나노 여과에 미치는 영향에 대 한 최근 연구가 논의될 것이다. 서로 다른 금속유기구조체의 동시 사용 및 고유한 금속유기구조체 레이어링 기술(예: 딥 코팅, 스프레이 사전 배치, Langmuir-Schaefer 필름 등)과 같은 다른 새로운 기능도 멤브레인 성능을 향상시켰다. 이러한 MOF 변 형 TFN 멤브레인은 각각의 TFC 및 TFN 멤브레인에서 분리 성능을 향상시키는 것으로 자주 나타났을 뿐만 아니라 많은 보 고서에서 비용 효율적이고 환경 친화적인 공정에 대한 잠재력을 설명한다.

The surface of silicon dummy wafers is contaminated with metallic impurities owing to the reaction with and adhesion of chemicals during the oxidation process. These metallic impurities negatively affect the device performance, reliability, and yield. To solve this problem, a wafer-cleaning process that removes metallic impurities is essential. RCA (Radio Corporation of America) cleaning is commonly used, but there are problems such as increased surface roughness and formation of metal hydroxides. Herein, we attempt to use a chelating agent (EDTA) to reduce the surface roughness, improve the stability of cleaning solutions, and prevent the re-adsorption of impurities. The bonding between the cleaning solution and metal powder is analyzed by referring to the Pourbaix diagram. The changes in the ionic conductivity, H2O2 decomposition behavior, and degree of dissolution are checked with a conductivity meter, and the changes in the absorbance and particle size before and after the reaction are confirmed by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis) and dynamic light scattering (DLS) analyses. Thus, the addition of a chelating agent prevents the decomposition of H2O2 and improves the life of the silicon wafer cleaning solution, allowing it to react smoothly with metallic impurities.

본 연구는 현재 유통 중인 다이어트 제품 62건에 대한 부정유해물질의 실태조사를 위하여 비만치료제 및 그 유사물질 6종(오르리스타트, 시부트라민, 데스메틸시부트라민, 디데스메틸시부트라민, 클로로시부트라민, 클로로시펜트라민)과 중금속(납, 카드뮴, 비소) 함량을 조사하였다. 연구결과, 다이어트 제품 62건에 대하여 비만치료제 및 그 유사물질 6종은 검출되지 않았다. 중금속은 납, 카드뮴, 비소 각각 다류의 경우 ND-0.177 mg/kg, 0.002-0.233 mg/kg, 0.001-0.188 mg/kg, 캔디류의 경우 ND-0.370 mg/kg, 0.003- 0.057 mg/kg, 0.007-0.120 mg/kg, 체중조절용조제식품의 경우 ND-0.055 mg/kg, 0.012-0.045 mg/kg, 0.010-0.163 mg/ kg의 함량을 나타냈다. 기준 규격이 설정되어있지 않은 기타가공식품의 경우 납, 카드뮴, 비소 각각 ND-2.324 mg/ kg, 0.004-0.936 mg/kg, 0.003-21.247 mg/kg의 함량을 보였으며, 비소의 경우 2건이 PTWI 기준치 이상의 수치를 보였다. 결과적으로 식품군의 안전관리를 위하여 향후 기준 규격이 없는 기타가공식품 유형에 대한 적절한 기준 설정이 필요할 것으로 사료된다.

A well-established characterization method is required in powder bed fusion (PBF) metal additive manufacturing, where metal powder is used. The characterization methods from the traditional powder metallurgy process are still being used. However, it is necessary to develop advanced methods of property evaluation with the advances in additive manufacturing technology. In this article, the characterization methods of powders for metal PBF are reviewed, and the recent research trends are introduced. Standardization status and specifications for metal powder for the PBF process which published by the ISO, ASTM, and MPIF are also covered. The establishment of powder characterization methods are expected to contribute to the metal powder industry and the advancement of additive manufacturing technology through the creation of related databases.

Tin bis(monohydrogen orthophosphate) monohydrate 물질의 흡착 성질에 관하여 KCl 수용액을 통하여 조사하였다. 금속이온 농도와 pH를 변화시키면서 어떻게 달라지는지 화학평형에 바탕을 두고 data를 분석하였다. 금속이온들의 흡착 data는 Langmuir 흡착식에 넣어 Langmuir 수치들을 얻는데 사용되었다. Tin phosphate는 산성에서 이온교환 화합물로 작용하였으며, 2가의 전이금속이온에 대해 Cu+2 > Co+2 > Ni+2의 순서로 선택적 흡착성질을 나타내었다. 약한 산성 이온 교환체에서와 같이 금속이온의 교환은 tin phosphate의 선택성을 결정하는데 결정적 역할을 하였다. 모든 경우에서 흡착의 정도는 온도와 농도의 증가와 함께 증가하였다. Lnngmuir 수치들은 흡착과정 동안의 엔트로피, 엔탈피, 자유에너지 변화량같은 열역학적 함수들을 계산하는데 이용되었다.

본 연구에서는 다공성 활성탄소와 금속유기골격체 복합재료 기반의 전극 재료와 “이온젤” 이라고 불리는 고분자 고체 전해질을 이용하여 슈퍼커패시터를 제작 하였으며, 금속유기골격체의 함량에 따른 전기화학적 거동을 관찰하여 보았다. 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성은 순환전압전류법(CV), 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 및 전정류 충·방전법(GCD)으로 분석하였으며, 그 결과로, 다공성 활성탄소 대비 금속유기골격체를 0.5 wt% 첨가 하였을 때 가장 높은 전기용량값을 확인 할 수 있었으며, 0.5 wt% 이상의 금속유기골격체의 함유량은 전기화학적 특성 감소에 영향을 주는 것으로 사료되며, 이러한 결과를 바탕으로 제조된 다공성 활성탄소/금속유기골격체 복합재료 기반의 슈퍼커패시터는 다양한 분야에 활용이 가능 할 것으로 판단된다.

Irradiation of the metal nanoparticles causes local plasmon resonance in a specific wavelength band, which can improve the absorption and scattering properties of a structure. Since noble metal nanoparticles have better resonance effects than those of other metals, it is easy to identify plasmonic reactions and this is advantageous to find the optical tendency. Compared to having a particle gap or randomly arranged particle structures, densely and evenly packed structures can exhibit more uniform optical properties. Using the uniform properties, the structure can be applied to optical filtering applications. Therefore, in this paper, validation tests about metal nanoparticles and thin film structures are conducted for more accurate analysis. The optical properties of monolayer and bilayer noble metal nanoparticle structures with different diameters, packed in a uniform array, are investigated and their optical trends are analyzed. In addition, a thin film structure under identical conditions as metal nanoparticle structure is evaluated to confirm the improved optical characteristics.