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[중국] 환경 개질이 산화 그래핀 집중과 증착 행위에 끼치는 영향 연구

□ 주요내용

○ 국가자연과학기금위원회의 '걸출 청년 과학기금 프로젝트' 비용, 중국과학 원의 '중대 과학연구 프로젝트' 비용, 국가과학기술부의 '중대 기초과학 연구 프로젝트(973 계획)' 비용 지원 하에 중국과학원 허페이(合肥) 물질과학연구원 산하 플라즈마 물리 연구소 소속 저온 플라즈마 응용 연구실 왕샹 커(王祥科) 연구원이 주도하는 환경화학 연구팀은 환경 개질이 산화 그래 핀 집중과 증착 행위에 끼치는 영향에 대한 연구에서 혁신적인 성과를 달 성하여 이슈가 되고 있다.

○ 연구팀의 관련 연구 성과는 환경화학 분야 국제 학술지인 '환경과학 및 기 술(Environmental Science & Technology)'에 게재되었다.

○ 그래핀은 우수한 물리화학 성능 때문에 다양한 분야에서 폭넓게 응용되고 있다. 이런 상황 때문에 그래핀을 제조하는 원료인 산화 그래핀 수요가 대 폭 증가되고 있는 상황이다.

○ 산화 그래핀 생산과 사용이 대량 증가됨에 따라 생산, 운송, 사용과 처리 과정에서 생물 독성을 보유한 산화 그래핀이 환경 속에 진입하게 되어 인 류의 건강과 생태 계통 안전을 위협하고 있는 상황이다.

○ 산화 그래핀이 환경 속에 진입하게 되면 산화 그래핀과 환경 개질의 상호 역할은 환경 속에서의 산화 그래핀 이전에 영향을 끼쳐 생물 이용 가능성 에 영향을 끼치게 된다. 때문에 환경 개질이 산화 그래핀 집중과 증착에 끼치는 영향은 환경 영향과 리스크를 평가하는데 있어서 중요한 의미가 있다.

○ 연구팀의 런쉐메이(任雪梅) 박사는 산화알루미늄을 모델로 선정하여 다양 한 용액 조건(다양한 pH 수치, 용액 중의 일상적인 음이온과 양이온, 물 용해성 유기물을 포함함) 하에서 다양한 수체(水體)(천연 수체와 합성 수체 를 포함함) 속의 알루미늄산화물이 산화 그래핀 집중과 증착 행위에 끼치 는 영향에 대한 계통적인 연구를 실행하였다.

○ 연구팀은 이번 연구를 통해 산화알루미늄이 산화 그래핀 집중과 증착 행위끼치는 영향은 용액의 pH 수치, 용액 속의 전해질 유형과 농도에 의해 결정되며 산성 pH 수치 하에서 산화 그래핀의 집중과 증착 행위는 주로 pH 수치와 산화알루미늄 속에서 용해된 Al3+의 영향을 받는다는 연구 결론을 도출하였다.

○ 연구팀은 이번 연구를 통해 알칼리성 pH 수치 하에서 산화알루미늄 속에서 용해된 Al (OH) 4-가 산화 그래핀과 공동으로 루이스 산 염기 역할을 발휘하여 집중과 증착 행위에 영향을 끼치며 중간 특성 용해액 속에서 산화알루미늄은 주로 산화 그래핀을 통해 형성된 시제 착물(Complexation)과 정전기 역할을 통해 집중과 증착 행위에 영향을 끼친다는 점을 발견하였다.

○ 연구팀은 이번 연구를 통해 수체(水體) 속의 MgCl2와 CaCl2는 전하 스크리닝(Charge screening)과 중화 역할로 산화 그래핀으로 하여금 수체 속에서의 안정성을 감소시키게끔 하며 NaH2PO4와 수용성 유기물은 정전기 배타와 공간 위치 저항 역할을 통해 산화 그래핀으로 하여금 수체 속에서의 안정성을 향상시키게끔 한다는 점을 발견하였다.

○ 연구팀은 이번 연구를 통해 수체 속에는 풍부한 전해질과 물 용해성 유기물이 함유되어 있으며 전해질과 물 용해성 유기물은 환경 속에서의 산화 그래핀 이전 행위에 영향을 끼치며 물 용해성 유기물의 농도가 비교적 낮기 때문에 수체 속의 산화 그래핀을 안정시키지 못하여 산화 그래핀은 천연 환경(산화알루미늄의 수륙(水陸) 전이 구역) 속에서 더욱 쉽게 증착되고 이전이 매우 취약하다는 점을 발견하였다.

○ 이번 발견은 산화 그래핀이 산화알루미늄을 함유한 수륙 이전 구역에서의 이전을 분석하는데 중요한 근거로 되고 있다.