초록 ▼

○ 연구개요
본 연구는 다양한 유기산 및 이화학적 조건에서 나노 탄산염 광물을 합성하고, 원자・분자단위의 미시분광학적 분석을 통해 합성된 나노 결정형성과 반응 메커니즘을 규명하는 연구이다. 본 연구를 통해 순수한 아라고나이트와 능철석이 합성되었으며, 유기산의 병합과 금속이온 도핑에 따른 서로 다른 칼슘 및 철탄산염 나노 광물결정의 이화학 반응성과 반응 메커니즘이 최초로 규명되었다.

○ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 체계적이고 통제된 실험 환경에서 이화학적 조성 및 영향인자들을 조절함으로써 천부 지구환경

○ 연구개요
본 연구는 다양한 유기산 및 이화학적 조건에서 나노 탄산염 광물을 합성하고, 원자・분자단위의 미시분광학적 분석을 통해 합성된 나노 결정형성과 반응 메커니즘을 규명하는 연구이다. 본 연구를 통해 순수한 아라고나이트와 능철석이 합성되었으며, 유기산의 병합과 금속이온 도핑에 따른 서로 다른 칼슘 및 철탄산염 나노 광물결정의 이화학 반응성과 반응 메커니즘이 최초로 규명되었다.

○ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 체계적이고 통제된 실험 환경에서 이화학적 조성 및 영향인자들을 조절함으로써 천부 지구환경과 유사한 조건인 상온상압에서 본 연구에서 목표한 자연계 유사 나노 탄산염광물이 합성되었다. 특히, 마그네슘과 유기산의 조성과 실험환경의 이화학적 조건을 조절하여 유기-병합 아라고나이트를 성공적으로 합성하고, 이들의 형성 및 이화학적 반응특성과 금속이온(예, Sr)의 분배 특성을 최초 규명하여 산호와 같은 생광물화과정으로 형성된 아라고나이트질 해양생물의 성장 및 미량원소 분배특성 연구의 기초자료를 마련하였다. 또한, 안정적으로 철탄산염을 합성할 수 있는 독창적인 합성법 개발에 성공하였으며, 본 연구의 핵심기술인 in-situ 방사광 X-선 흡수분광분석, 적외선 분광분석, X-선 광전자 분광분석 등의 미시분광학적 분석기법을 적극 활용하여 고반응성 유기 병합 철탄산염의 형성 메커니즘과 다양한 금속과의 반응특성을 상세히 밝혀냈다. 특히, 비소와의 심도 있는 반응 메커니즘을 최초 규명하여 자연생태계에서의 비소의 거동과 그에 따른 나노 철탄산염 광물의 침전과 용해 및 이화학적, 광물학적 특성을 예측할 수 있는 기초원천 자료를 제공하였다. 본 연구의 독창적인 신물질 합성법과 특성분석 결과는 특허로 출원되어 본 연구의 한 목표로 제시한 바이오소재 및 환경 신소재 개발 연구에 활용되고 있으며, 본 연구의 궁극적 목표로서 달성된 칼슘탄산염 및 철탄산염 광물의 유기-금속-광물 복합 반응 메커니즘은 지구환경과학분야 최상위 저널에 발표되어 향후 관련분야의 학문발전과 (고)지구환경 및 기후변화 연구의 핵심 정보로서 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

○ 연구개발결과의 중요성
본 연구는 체계적인 문헌조사와 수많은 실험, 다양한 첨단기기를 이용한 특성 분석과 여러 지화학적 모델링 계산을 복합 수행하여 융·복합적인 새로운 과학적 접근법을 제시함으로써 나노 탄산염 광물을 주제로 한 국제적 수준의 연구를 개척 달성하였다. 특히, 탄산염 연구의 어려움을 극복하고 획득된 본 연구의 독창적 결과들은 광물학과 환경과학 뿐만 아니라 재료과학 분야에 응용되어 고반응성 신물질 개발에 매우 유용한 정보를 제공할 것으로 기대되며, 신물질 제조 원천기술을 보유함으로써 향후 고부가가치 소재산업에서 우리나라의 국제 경쟁력을 한층 높일 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 최초로 규명된 칼슘 및 철탄산염의 유기-금속-광물 복합 반응 메커니즘은 (고)지구환경 해석을 위한 새로운 지표로서 응용·개발되어 지구환경과학 및 더 나아가 우주과학 분야의 연구발전에도 크게 기여할 것으로 기대된다.


(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1차년도: 다양한 나노 칼슘탄산염 광물의 합성 및 광물 형성 메커니즘과 이화학적 기초 특성 규명 ... 5
• 2차년도: 금속이온(Fe, Zn, Cu, Mg)의 도핑에 따른 나노 탄산염 광물의 이화학 반응메커니즘 규명 및 신소재 활용기술 개발 ... 9
• 3차년도: 마그네슘과 유기산 조건 하 유기-금속-광물 복합 반응메커니즘 특성 규명 및 소재 응용성 평가와 활용기술 개발 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 22
• 대표적 연구실적 ... 30
• 끝페이지 ... 46