국내 포항 소재 R사의 구룡포산 천연 제올라이트의 물리·화학적 특성을 규명하기 위해 X-선 회절 분석, X-선 형광 분석, 열 시차·열 중량 분석, 양이온 교환능 분석 및 세슘(Cs), 스트론튬(Sr) 흡착 실험을 수행하였다. X- 선 회절 분석 결과 모데나이트, 휼란다이트, 클라이놉티로라이트 및 일라이트와 같은 광물이 함유되어 있으며, X- 선 형광 분석 결과 SiO2, Al2O3, CaO, K2O, MgO, Fe2O3 및 Na2O 원소가 함유되어 있었다. 양이온 교환능은 148.6 meq/100 g이었으며 열시차 및 열중량 분석 결과 600℃까지 열적으로 안정성이 우수한 것을 확인하였다. 시 간에 따른 흡착 평형 실험 결과 세슘(Cs)의 경우 30분이내 스트론튬(Sr)의 경우 8시간이내에 평형에 도달하였으며 세슘(Cs) 및 스트론튬(Sr)의 흡착률은 각각 80% 및 18%를 보이고 있었다. 단일 성분 등온 흡착 실험 결과 Langmuir model에 부합하였으며 세슘(Cs) 최대 흡착량은 131.5 mg/g으로 높게 나타났으며 반면 스트론튬(Sr) 최 대 흡착량은 29.5 mg/g로 낮은 흡착량을 나타내었다. 본 연구에 사용된 천연 제올라이트의 경우 클라이놉티로라 이트, 휼란다이트 및 모데나이트와 같은 8-ring을 포함하는 광물의 함량이 높아 세슘(Cs)에 대한 높은 선택성을 보 여주고 있다.

Tl+ 이온으로 교환된 제올라이트 A (|Tl12|[Si12Al12O48]-LTA, Tl12-A) 단결정을 진공 탈수시킨 후, 623 K 에서 72시간 동안 ZrI4 (g, 6.0 × 103 Pa) 와 반응시켜, Zr,I,Tl-A (|Zr0.25I1.5Tl12|[Si12Al12O48]-LTA)를 제조하였다. 제조된 단결정의 구조는 294 K에서 단결정 X-선 회절 기술을 이용하여 Pm3m (a = 12.337(2) Å) 입방 공간군에 속함을 확인 하였고, Fo> 4σ(Fo)를 사용하여 최종 오차 인자를 R1/wR2= 0.055/0.189로 정밀화 하였다. 이 구 조에서 Tl+ 이온은 6-ring 맞은편의 3-fold 축상의 서로 다른 3개의 결정학적 위치에서 단위세포당 7.5개가 발 견되었고, 모든 8-ring 근처(단위세포당 3개)에서 3개의 결정학적 위치로 채워졌다. 그리고 단위세포당 1.5개의 Tl+ 이온은 ZrI4(g)와 반응 후 sodalite cavity 안에서 3-fold 축상을 벗어난 자리에서 골격산소 O2 및 O3와 결 합하면서 발견되었다. Zr4+ 이온은 6개의 I- 이온과 함께 8면체의 ZrI6 2- 형태로 large cavity 정중앙에 존재하 였고, 이들은 8-ring 및 6-ring 근처에 존재하고 있던 Tl+ 양이온과 3차원적으로 연결하면서 ZrI6Tl11 9+ cationic cluster을 형성하였다. 이러한 cationic cluster은 Zr,I,Tl-A의 large cavity 중에서 약 25%에만 존재하였다.

이온교환 용액내 Na+ 이온의 몰농도 증가에 따른 zeolite A의 Sr2+ 이온교환 특성을 연구하기 위하여, Sr2+ 및 Na+ 이온으로 교환된 4개의 zeolite A 단결정을 혼합 이온교환 용액을 이용하여 회분법으로 준비하였 다. 이들 이온교환용액의 전체 몰농도는 0.05M이며, Sr(NO3)2:NaNO3 몰비는 각각 1:1(crystal 1), 1:100(crystal 2), 1:250(crystal 3), and 1:500(crystal 4) 이다. 이들 단결정은 623 K와 1×10-4 Pa의 진공하에서 2 일간 탈수 시 켰다. 이들의 구조는 단결정 싱크로트론 X-선 회절법으로 입방공간군 Pm3-m을 사용하여 해석하였으며 crystals 1, 2, 3 및 4의 최종 오차 인자를 각각 0.047/0.146, 0.048/0.142, 0.036/0.128, and 0.040/0.156로 정밀화하였다. Crystal 1과 2에서는 6개의 Sr2+ 이온이 결정학적으로 서로 다른 3개의 위치에서 발견되었다. Crystal 3에서는 1 개의 Sr2+ 이온과 10개의 Na+ 이온이 large cavity와 sodalite 내부에서 발견 되었다. Crystal 4 에서는 단지 12 개의 Na+ 이온만이 3개의 서로 다른 결정학적 자리에 점유하고 있었다. Sr2+ 이온의 이온교환율은 초기 Na+ 이온의 농도가 증가하고 Sr2+ 이온의 농도가 감소함에 따라 100에서 16.7 및 0%로 급격하게 감소 하였다. 또한, Sr2+ 이온 교환률이 감소 함에 따라 제올라이트 골격의 단위 격자 상수 값이 갑소 하였다.

Ca2+ 이온으로 부분적으로 치환된 제올라이트 A (|Ca4Na4|[Si12Al12O48]-LTA) 단결정과 Se을 가는 모세관에 넣은 후 523 K 에서 5일동안 반응을 시켜 Se이 흡착된 제올라이트 A 단결정을 합성 하였다. 이 결정의 구조는 294 K 에서 단결정 X-선 회절 기술을 이용하여 Pm3m (a = 12.2787(13) Å) 입방 공간군에 속함을 확인 하였고, Fo> 4s(Fo)를 사용하여 최종 오차 인자를 R1/wR2= 0.0960/0.3483로 정밀화 하였다. 이 구조에서는 4개의 Na+와 4개의 Ca2+ 이온이 모든 6-ring 자리에 채워져 있었으며, 이들 이온들은 모두 6-ring 맞 은편의 3-fold 축상의 결정학적 위치에서 발견되었다. Se 원자들은 뚜렷하게 서로 다른 3개의 결정학적 위 치에서 발견되었다. 단위 세포당 2개의 Se(1) 원자는 sodalite cavity 내 6-ring 맞은편 (Se(1)-Na(1) = 2.53(5) Å), 1개의 Se(2) 원자는 4-ring 맞은편 (Se(2)-O(1) = 2.76(10) Å), 그리고 1개의 Se(3) 원자는 large cavity 내 6-ring 맞은편 (Se(3)-Na(1) = 2.48(5) Å)에 각각 위치하고 있었다. 2가지 형태의 Se2 분자 (Se(1)-Se(1) = 2.37(7) or 2.90(8) Å and Se(2)-Se(3) = 2.91(5)) Å)가 sodalite cavity와 large cavity 내에서 발견되었으며, Se4와 Se8 과 같은 형태의 클러스터가 large cavity 내에 존재할 수 있었다. 이들 클러스터내 Se 원자들 사이의 거리는 기체상태의 Se2 분자내 Se 원자 사이의 거리보다 더 길게 나타났다.

본 연구는 제올라이트 Y (Si/Al = 1.56)에서 Cs+ 이온 교환에 Ca2+ 이온의 경쟁 양이온 효과를 연구하기 위해 수행되었다. 완전히 탈수되고 부분적으로 Cs+ 이온으로 교환된 3개의 제올라이트 Y(Si/Al = 1.56)의 단결정은 혼합이온교환 용액을 사용하여 흐름법으로 제조되었으며, 전체 농도가 0.05 M인 이온교환용액의 CsNO3 : Ca(NO3)2 몰비는 1 : 1 (Crystal 1), 1 : 100 (Crystal 2) 및 1 : 250 (Crystal 3)이다. 이온교환된 단결정을 723 K에서 2일 동안 1 × 10-4 Pa로 진공 탈수시켰으며, 결정구조는 100(1) K에서 입방공간군 Fd3̅m을 사용하여 단결정 싱크트론 X선 회절법으로 해석하고 구조를 정밀화하였다. Crystal 1, 2 및 3의 단위세포당 화학식은 |Cs21Ca27|[Si117Al75O384]-FAU, |Cs2Ca36.5|[Si117Al75O384]-FAU 및 |Cs1Ca37|[Si117Al75O384]-FAU이다. 3개의 결정 모두에서, Ca2+ 이온은 D6Rs 내의 site I을 우선적으로 점유하고 있으며 나머지는 site I’, II’ 및 II를 점유하고 있다. 한편 주어진 이온교환용액의 초기 Cs+ 이온의 농도에 따라 Cs+ 이온의 분포에 중요한 차이가 관찰되었다. Crystal 1에서는 Cs+ 이온이 site II’, II, III와 III’에 위치하고 있으며, Crystal 2에서는 site II, IIIa, IIIb에 위치하고 있다. Crystal 3에서는 Cs+ 이온은 site IIIa 및 IIIb에만 위치하고 있다. 초기 Ca2+ 이온의 농도가 증가하고 Cs+ 이온의 농도가 감소에 따라 Cs+ 이온의 교환정도는 28.0에서 2.7과 1.3 %로 급격히 감소하였다.

적외선 체열검사를 시행한 L4-L5 추간판 탈출증 환자의 45명 중 여자가 더 많았으며, 연령은 50대가 가장 많았다. 피절 분포표에 따라 측정한 결과,   에서는 성별과 나이에 따라서 유의한 차이를 보이지 않 았다(p>0.05). L4-L5 추간판 탈출증 환자의 ROI 온도를 측정한 부위는 후면 오른쪽 정강이뼈 뒤쪽의 온도 가 가장 높았으며, 후면 왼쪽 정강이뼈 뒤쪽-전면 오른 무릎아래-전면 왼 무릎아래의 순이었다. 측정부위에 따라 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 나이에 따라서는   에서는 나이에 따라 0.030을 유의한 결과를 보였다(p<0.05). 정상인의 평균 ROI 온도는 31.20±0.58, 환자의 평균 ROI온도는 30.30±0.50으로 온도 차이는 0.66±0.59로 나타났다. 환자의 ROI온도가 정상인과 차이가 나는 지 알아보기 위한 일 표본 t-검정결과, 유의 확률이 0.03으로 0.05보다 작으므로 환자의 ROI온도는 31.20±0.58보다 낮게 나타났다(p<0.05). 앞으로의 과 제는 온열환경에 따른 보정 테이타의 처리기술과 그것을 이용한 새로운 온열 인덱스의 개발이 필요하다고 사료된다. 따라서 데이타의 보정을 줄이기 위해서는 적외선 체열 진단 시 전처치가 무엇보다 중요하며, 이 를 검사하는 방사선사는 환자를 측정 시 주의 깊은 관찰과 배려가 요구된다.

Cd2+ 이온으로 교환된 제올라이트 Y 단결정은 294 K에서 |Na75|[Si117Al75O384]-FAU(Na75-Y, Si/Al = 1.56)에 0.05 M인 Cd(NO3)2(pH = 3.65)수용액으로 교환하여 723 K에서 진공 탈수를 통해 준 비하였고(crystal 1) 두 번째 결정은 첫 번째 결정과 같이 준비한 뒤 294 K에서 건조된 벤젠을 72시간 동안 노출시켜 준비했다(crystal 2). 이들의 구조는 싱크로트론 X-선을 이용하여 결정학적으로 확인하 였고 Fo > 4σ(Fo)를 사용하여 최종 오차 인자를 각각 R1/wR2 = 0.040/0.121 그리고 0.052/0.168로 정 밀화하였다. Crystal 1(|Cd36H3|[Si117Al75O384]-FAU)에서 Cd2+이온은 주로 site I과 site IIa에 점유되어 있었고, 이와 더불어 site I’, II’ 그리고 site IIb에도 Cd2+ 이온이 점유되어졌다. Crystal 2(|Cd35(C6H6)24H5|[Si117Al75O384]-FAU)에서 Cd2+ 이온은 다섯 개의 결정학적 자리에 점유되었다. 24개 의 벤젠분자는 supercage 내부에서 두 개의 뚜렷한 자리에서 발견 되었다. 17개의 벤젠분자는 site IIa 에 있는 Cd2+ 이온과 면상에서 서로 상호작용하였고 supercage 안에서 3회 회전축 상에서 발견되었다. 나머지 7개의 벤젠분자는 12-ring 면상에서 골격(framework)산소들과 함께 약한 다수의 정전기적인 작용과 van der Waals 상호작용으로 안정화되어 있었다.

국내 경상북도 포항 및 경주지역에서 채취한 4종의 천연 제올라이트를 X-선 회절, X-선 형광분석, 열시차 분석, 열중량 분석 및 양이온교환능 분석을 통해 특성분석을 수행하였다. 이들 제올라이트의 주성분은 구룡포(Ku)는 휼란다이트, 포항(Po)은 클라이놉틸로라이트와 석영이 혼합된 모데나이트이며 양북A (Ya-A)는 휼란다이트, 클라이놉틸로라이트 및 석영이 함유된 일라이트이며, 양북B (Ya-B)는 휼란다이트와 클라이놉틸로라이트가 혼합된 일라이트이다. 4종의 제올라이트는 Si, Al, Na, K, Mg, Ca, Fe을 함유하고 있었다. 구룡포 (Ku) 제올라이트의 양이온 교환능이 다른 지역의 제올라이트 보다 높게 나타났다. Cs 및 Sr의 흡착실험은 25 ℃에서 수행하였으며, 흡착자료를 기초로 Langmuir와 Freundlich 흡착 등온식에 대한 적합성을 평가하였다. 흡착공정은 Langmuir 흡착 등온식이 잘 맞았으며, 양북 A 제올라이트가 다른 제올라이트 보다 Cs+ 및 Sr2+ 이온의 제거에 가장 효과적임을 보여주었다.