[논문]분광광도법에 의한 칼라 렌즈 내 염색제에 대한 흡광도 분석

최은정; 정주현

doi:10.5012/jkcs.2009.53.6.704

초록
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분광광도법으로 칼라렌즈 내 염색제에 대한 흡광도를 연구하였다. 사용된 렌즈와 염색제는 각각 CR-39 플라스틱 광학렌즈와 Ons & $Lavas^{(R)}$의 Blue 1800 이다. 칼라렌즈 내 염색제의 흡광도는 칼라렌즈와 CR-39 렌즈의 흡광도의 차를 이용하여 구하였으며, 염색제의 평균농도는 칼라렌즈와 CR-39 렌즈의 질량차로부터 구하였다. 칼라렌즈에 침투된 염색제에 대하여도 흡광도와 평균농도 사이에 Beer 법칙이 성립하였고, 검정선의 기울기로부터 흡광계수는 a=0.983 $Lg^{-1}cm^{-1}$임을 알아내었다.

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We studied absorbance of tinted dye absorbed into tinted lenses by Spectrophotometric method. Used lenses and tinted dye were CR-39 plastic optical lenses and Ons & $Lavas^{(R)}$ Blue, respectively. Absorbance values of tinted dye absorbed into tinted lenses were obtained from the differe...

We studied absorbance of tinted dye absorbed into tinted lenses by Spectrophotometric method. Used lenses and tinted dye were CR-39 plastic optical lenses and Ons & $Lavas^{(R)}$ Blue, respectively. Absorbance values of tinted dye absorbed into tinted lenses were obtained from the differences of absorbance values between tinted lenses and CR-30 lenses. Average concentrations of tinted dye absorbed into tinted lenses were obtained from the mass differences between tinted lenses and CR-30 lenses. The relationship between absorbance and average concentration for tinted dye absorbed into tinted lenses was also confirmed to follow Beer’s law. The absorption coefficient calculated from the tangent of the calibration curve was determined to be a=0.983 $Lg^{-1}cm^{-1}$.

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문제 정의

본 연구에서는 CR-39 플라스틱 광학렌즈를 칼라렌즈 제조에 널리 사용되는 Ons & Lavas®의 Blue 1800으로 착색시켜 렌즈에 침투된 염색제에 대한 흡광도와 농도 사이에도 Beer 법칙이 성립하는지의 여부와 그 검정선 및 흡광계수를 알아내는데 있다.
이제 칼라렌즈 내에 침투된 염색제에 의한 흡광도를 구해 보기로 한다. 이를 위해 다음과 같은 두 가지 가정을 한다.

가설 설정

이를 위해 다음과 같은 두 가지 가정을 한다. 만일, 칼라렌즈 내로 침투된 염색제 분자가 렌즈를 구성하고 있는 고분자와 강한 상호작용을 일으키지 않는다고 가정하면, 그리고 렌즈 내의 염색제는 렌즈 표면으로부터 깊이에 따라 그 농도가 달라지 겠지 만 이 를 염 색제가 렌즈 내부에 고루 퍼져 일정한 농도를 이룬다고 가정하면, 칼라렌즈는 렌즈와 염색제로 이루어진 2성분계의 혼합물이라고 생각할 수 있다. 그러면 이 2성분계에 해당하는 칼라렌즈의 흡광도 必는 염색제의 흡광도 4와 렌즈 자체의 흡광도 0과의 합으로 표현될 수 있다.

제안 방법

53, No. 6 착색용액을 착색용 항온조에 넣고 90 °C로 일정하게 유지 시 키고, 착색 시 간은 30초, 1분, 2분, 3분, 4분, 5분, 10분, 20분, 30분, 45분, 60분으로 설정하여 칼라렌즈를 제조하였다.
이제 칼라렌즈 내 염색제에 의한 흡광도를 구하였으므로 흡광도 분석을 할 수 있게 되었다. 우선, 극대흡수파장인 599 nm에서의 흡광도를 착색시간을 기 준으로 그려 보기 로 한다. Fig.
이 평균농도의 의미는 앞서 서술하였던 바와 같이 칼라렌즈 내에 염색제가 고루 퍼져 일정한 농도를 이룬다고 가정한 상태 에 해 당하는 농도이다. 이때, 칼라렌즈에 침투된 염색제의 질량은, 각 렌즈를 착색하기 전과 착색한 후의 질량을 측정한 다음, 그 차로부터 구하였다. 이렇게 구한 농도-착색시간의 관계 Fig.
착색을 위해 사용된 렌즈는 CR-39 플라스틱 광학렌즈이었으며, 착색에 사용된 염색제는 칼라렌즈 제조에 널리 사용되는 염색제 중의 하나인 Ons & Lavas^®의 Blue 1800 이었다. 칼라렌즈와 CR-39 렌즈의 흡광도의 차를 이용하여 칼라렌즈 내 염색제의 흡광도는 구하였으며, 칼라렌즈와 CR-39 렌즈의 질량차로부터 염색제의 평균농도를 구하였다. 칼라렌즈 내에 침투된 염색제에 대한 흡광도와 평 균농도 사이에도 정비례 즉, Beer 법칙이 성립하고 있음을 확인하였고, 수치해석 분석을 통한 검정선의 기울기로부터 흡광계수는 a = 0.

대상 데이터

우선, CR-39 렌즈를 초음파 세척기로 깨끗이 세척한 후, 제조사에 서 지정한 비율(염색 제 : 물 = 1 : 10)에 맞추어 착색용액을 제조하였다. 제조된 2009, Vol.
착색을 위해 사용된 렌즈는 CR-39 플라스틱 광학렌즈이었으며, 착색에 사용된 염색제는 칼라렌즈 제조에 널리 사용되는 염색제 중의 하나인 Ons & Lavas®의 Blue 1800 이었다.
6 착색용액을 착색용 항온조에 넣고 90 °C로 일정하게 유지 시 키고, 착색 시 간은 30초, 1분, 2분, 3분, 4분, 5분, 10분, 20분, 30분, 45분, 60분으로 설정하여 칼라렌즈를 제조하였다. 흡광도 측정 은 Shimadzu 사의 UV-Vis Spectrophotometer(UV-2450)를 사용하였으며, 파장 범위는 가시광선에 해당하는 380 ~ 780 nm에서 실시하였다.

이론/모형

착색 에 사용된 염 색제는 칼라렌즈 제조에 널리 사용되는 착색용액 중의 하나인 Ons & Lavas^®의 Blue 1800이다. 착색은 플라스틱 광학렌즈에 가장 널리 이용되는 염색착색법을 이용하였다.
칼라렌즈 내 염색제에 대한 연구를 위하여 가시선 흡수분광법 실험을 하였다. 착색을 위해 사용된 렌즈는 CR-39 플라스틱 광학렌즈이었으며, 착색에 사용된 염색제는 칼라렌즈 제조에 널리 사용되는 염색제 중의 하나인 Ons & Lavas^®의 Blue 1800 이었다.

성능/효과

이 러한 비례 관계는 흡광도와 농도 사이에 성립 하는 Beer 법칙을 의미 하는 것이다. 결국, 이러한결과로부터 칼라렌즈내 부로침 투된 염색제에 대한 흡광도와 농도 사이의 관계를 설명하고자 할 때, 칼라렌즈는 렌즈와 일정한 농도로 렌즈 전체에 걸쳐 고루 퍼져있는 염색제로 이루어진 2성분계 혼합물이라는 가정 하에서의 분석이 유효하다는 결론을 내릴 수 있다.
사람의 눈이 가시광선을 파장에 따라 다음과 같은 색상 즉, Violet(400 nm), Blue(460 nm), Blue-Green(507 nm), Green(530 nm), Green-Yellow(555 nm), Yellow(590 nm), Orange(600 nm), Red(650 nm)와 같이 느낀다는 점을 고려할 때, 현재 CR-39 렌즈와 칼라렌즈 염색제 Ons & Lavas®의 Blue 1800으로 제조한 칼라렌즈가 Blue 색상을 띠는 이유는 Green-Yellow~Red 대역의 가시 광선은 강하게 흡수하는 반면, Blue 대역의 가시광선은 흡수가 미약한데 기인하는 것 임을 알 수 있다.
칼라렌즈와 CR-39 렌즈의 흡광도의 차를 이용하여 칼라렌즈 내 염색제의 흡광도는 구하였으며, 칼라렌즈와 CR-39 렌즈의 질량차로부터 염색제의 평균농도를 구하였다. 칼라렌즈 내에 침투된 염색제에 대한 흡광도와 평 균농도 사이에도 정비례 즉, Beer 법칙이 성립하고 있음을 확인하였고, 수치해석 분석을 통한 검정선의 기울기로부터 흡광계수는 a = 0.983 Lg^-1 cm^-1이었다.

참고문헌 (10)

KS P4404 (Korean Industrial Standard, Seoul, 1989)
Jung, M.; Lee, H.; Won, W.; Kwon, Y. Korean J. Vis. Sci. 2000, 2, 211
Lee, W. J.; Sung, D. Y.; Youk, D. J.; Kang, S. S.; Jang. Y. S.; Park, S. C.; Park, H. J.; Shin, H. S.; Jeon, Y. K. J. Korean Oph. Opt. Soc. 2004, 9, 125
Park, S. A.; Kim, Y. G. Korean Oph. Opt. Soc. 2000, 5, 201
Kim, Y.; Park, S. J. Korean Oph. Opt. Soc. 1999, 4, 65
Lim, H.; Ji, T.; Kim, B. Korean Oph. Opt. Soc. 2000, 5, 193
Park, M. C.; Jung, B. Y. Korean Oph. Opt. Soc. 2002, 7, 129
Jung, B.; Park, K.; Kim, Y. Korean Oph. Opt. Soc. 2003, 8, 53
Nassau, K. The Physics and Chemistry of Color; John Wiley & Sons: New York, 1983; Chap. 5
Skoog, D. A.; Leary, J. J. Principles of Instrumental Analysis: Harcourt Brace College Publishers, San Diego, 1971; Chap. 5

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