| 초록 |
연구의 목적 및 내용 본 연구의 목적으로는 각기 다른 반응조건 및 반응시간에 따라 형성된 나노 인산염 광물들의 이화학적 특성 및 반응메커니즘을 규명하고, 미시적 원자․분자 단위 수준에서의 구조변형 및 반응메커니즘을 밝힘으로서, 융합학문을 위한 종합적 이해를 제공하여 향후 신물질 개발에 이바지하는 신소재 개발 및 고부가가치 신산업 창출의 기반이 되는 차세대 성장 동력 기여에 중점을 두었다. 이에 따라 비정질인산칼슘(ACP), 인산8칼슘(OCP), 수산화인회석(HAP)을 포함한 다양한 나노 인산염광물을 합성하고, 최첨단 원자·분자단위 미시적 접근방법인 비파괴 원위치(in-situ) 방사광 X-선 흡수분광, 방사광 X-선 형광분광, 고해상도 투과전자현미경, 방사광 적외선 분광법, 밀도함수 계산법등을 이용하여 각기 다른 반응조건 및 반응시간에서 형성된 나노 인산염광물의 이화학적 특성과 다양한 금속이온과의 반응모델을 규명하였다. 연구결과 천부환경에 흔히 존재하는 다양한 인산칼슘광물 및 토양광물과 여러 원소(예, Mg, Cu, Zn, As, Ti, Se, Sb, CO 3 )들과의 반응 모드와 반응 기작에 관한 연구가 진행되었거나 현재 진행 중에 있다. 또한 다양한 이화학적 환경조건에서 서로 다른 인산칼슘(예, ACP, DCPD, OCP, DCP, HAP) 및 인산마그네슘의 형성과 이들의 광물상 및 광물학적 특성이 변화할 수 있는 특정 조건을 규명하였다. 인산마그네슘(스트루바이트)의 이화학적 특성변화에 관한 연구논문과 Cu와 HAP와의 반응모드 규명 연구논문은 국제SCI 저널에 투고되었거나 투고 준비 중에 있다. 또한 Zn과 HAP와의 반응모드 및 기작에 관한 ACP과 OCP의 형성 규명과 HAP로 상변환에 따른 금속과의 반응모드의 변화에 관한 연구가 진행되어 일련의 시리즈가 제작되었다. 인산염광물결정화를 이용한 수용액 내 인제거 특성이 규명 연구논문이 국내저널에 투고준비 중에 있다. 본 연구의 다양한 결과들을 통해 환경·재료적 측면에서 유해오염물질을 저감하는 독창적이고 효율적인 방법이 제시될 수 있을 것이다. 특히, ACP와 OCP를 이용하여 인체의 뼈 구성 성분과 유사한 수산화인회석(HAP)을 유도 합성하고, 이들과 금속과의 반응모드를 규명하는 연구는 신물질 개발 및 독창적 합성(법)으로 평가받을 수 있을 것이다. 또한 스트루바이트의 열분해 특성이 규명되어 재료적으로 활용도가 높은 비정질 스트루바이트의 제조에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 연구결과의 활용계획 본 연구를 통하여 제시된 신물질 합성(법)과 다양한 용존 성분조성, 토양 광물 또는 퇴적물과의 반응에 따라 변화하는 반응모드와 반응기작을 미시적 단위에서의 규명함으로써 향후 신물질 개발 및 이들 물질을 이용한 미래 경제를 위한 신기술 및 원천적 기술개발에 크게 기여 할 것이다. 뿐만 아니라 현재 전 세계적으로 유해오염물질 배출이 급격히 증가하면서 환경문제처리와 지속가능한 친환경 기술구축이 국가적 관심사로 대두되고 있는 상황에서 신물질(광물)을 합성하고, 이를 이용성과 중금속 등의 유해물질 저감 가능성에 활용 및 평가함으로써 국내 산업에 있어 융합 신소재개발과 고부가가치 신산업창출의 기반이 되는 의·생명과학, 지구환경과학, 나노 재료과학과 같은 차세대 성장 동력에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다. (출처 : 한글요약문 4p) |
