受賞所感(수상소감)
現實的(현실적)인 論題(논제)였으나
앞으론 公益問題(공익문제) 다룰터
入選(입선)해서의 기쁨위에 또 하나의 東國(동국)의 生命體(생명체)인 寶庫(보고)가 마련되엇다는 事實(사실)에 기쁨과 希望(희망)을 간직하고 있습니다. 아마도 이와같은 마음은 저 혼자 뿐만이 아니라 온 東國(동국)의 健兒(건아)들이 潛在的(잠재적)으로 가지고 있는 意識(의식)일런지도 모르겠습니다. 우리는 모두가 무엇인가를 찾고 있을 줄 믿습니다. 우리가 찾고 있는 일들 중에 저는 찾고 있는 目的物(목적물)을 相對(상대)로 科學的(과학적)인 方法(방법)을 使用(사용)해서 追求(추구)해 보고 있을 따름입니다. 이것이 勿論(물론) 人類(인류)에 貢獻(공헌)할 수 있는 길이 아니라고 믿는다면 아마도 다른 길을 걷고 있을 것입니다. 이와 같은 생각은 저로 하여금 이번 題目(제목)이 보다 韓國的(한국적)인 問題(문제)이기를 希望(희망)했습니다. 이 餘韻(여운)의 波動現象(파동현상)이나 그 問題(문제)의 解答(해답)이 좀 더 韓國(한국)의 農業(농업)과 電力事業(전력사업)에 認識(인식)되고 硏究(연구)되어 普及(보급)될 수만 있다면 보다 큰 結晶(결정)이 되리라고 봅니다. 한편 저는 窮究(궁구)한다는 모습을 窺知(규지)하지 않을 수 없습니다. 끝없는 바닷가에서 조약돌을 줍는 마음이나 硏究室(연구실)이나 實驗室(실험실)에서 하나 하나 裝置(장치)를 調整(조정)해가며 目的(목적)하는 바를 指向(지향)하는 마음이나 별로 다를바 없다고 봅니다. 이번 作品(작품)이 나무나도 不足(부족)했다는 点(점)을 느끼면서 앞으로는 좀 더 보람되고 公益(공익)을 가져올 수 있는 問題(문제)를 찾아 解決(해결)해 보겠다는 마음을 가지고 있습니다. 처음 世上(세상)을 내다보려는 새싹을 위해 뒤에서 돌보아 주시는 분들께 感謝(감사)드리며 이 새로운 東國(동국)의 寶庫(보고)속에 뜻있는 歷史(역사)가 깃들기를 바라겠습니다. <化學科(화학과)> 成墉吉(성용길)<上(상)>
自然科學分野(자연과학분야) 獎勵賞受賞論文(장려상수상논문)
- (서론)
물의 蒸發(증발)하는 量(양)을 抑制(억제)할 수 있으리는 생각은 오래 前(전)부터 考慮(고려)되어온 바이나 蒸發抑制(증발억제)에 充分(충분)한 效果(효과)를 나타낼 수 있는 物質(물질)은 아직도 發見途上(발견도상)에 있다.
그런데 現在(현재)까지 使用(사용)해오고 있는 物質(물질)로는 여러 가지 種類(종류)가 있으나 效率(효율)이 比較的(비교적) 第一良好(제일양호)하다고 하는 物質(물질)은 高級類(고급류) 알콜의 一種(일종)인 ‘세틸알콜’과 ‘스티릴알콜’이다. 이 物質(물질)들은 ‘발향고래’부터 얻어지는 誘導物質(유도물질)들로서 炭素類(탄소류)가 各各(각각) 16개와 13개의 原子(원자)로 構成(구성)된 飽和(포화)파라핀 鎖化合物(쇄화합물)로서 그것의 末端(말단)에 親水性基(친수성기)인 ‘하이드록실그룹’이 붙어 있다.
學術的用語(학술적용어)로는 ‘세틸알콜’은 ‘헥사데실알콜’이라 부르는데 省略(생략)된 化學記號(화학기호) C16OH로 表示(표시)하였고, ‘스티릴알콜’이라 부르며 記號(기호)는 역시 略(약)해서 C18OH로 使用(사용)하고 있다. 또한 그에 相當(상당)하는 脂肪酸(지방산)들 中(중)에서도 多少(다소)의 蒸發抑制的(증발억제적) 性能(성능)이 있는 物質(물질)들이 있는데, 그것들은 ‘카복실그룹’, COOH基(기)를 保有(보유)하는 物質(물질) ‘팔미틱’酸(산)과 ‘스티릭’酸(산)으로서 C15COOH와 C17COOH의 化學式(화학식)으로 各各表示(각각표시)한다.
이 外(외)에도 蒸發抑制制(증발억제제도 많이 있겠으나 그 中(중)에도 脂肪酸(지방산)과 高級(고급)알콜 中(중)에 炭素數(탄소수)가 큰 것은 比較的單分子膜(비교적단분자막)으로서의 蒸發抑制性(증발억제성)이 强(강)하다고 豫測(예측)할 수 있는데 擴散(확산)에 있어서는 良好(양호)하지 못하므로 不利(불리)한 點(점)들이다.
그런데 擴散的(확산적) 性能(성능)에 있어서는 有機溶媒(유기용매)와 界面活性劑(계면활성제)를 附加(부가)하므로서 現在使用(현재사용)하고 있는 것보다 效果(효과)가 더 좋은 目的物(목적물)을 얻을 수 있을지도 모른다.
이 單分子膜(단분자막)에 對(대)한 硏究(연구)는 大部分(대부분)은 物理生物化學者(물리생물화학자)들의 業績(업적)에 依(의)해서 發展(발전)되고 있으며 이 論題(논제)는 물의 表面現象(표면현상)의 硏究(연구)로서 매우 興味(흥미)있고 價値(가치)있는 題目(제목)이다. 이 分野(분야)에 對(대)한 初期(초기)의 硏究(연구)의 터전을 마련하신 분들은 ‘어빙·랑미르’博士(박사)를 비로사여 ‘포클스’ ‘윌리암·하디’ ‘헨리·데복스’ ‘레이로이’等(등)이며 그 뒤 오늘날에 있어서는 ‘빌톨·라멜’博士(박사), ‘W·맨스필드’, ‘요시아끼·미하라’等(등)과 그들의 關係者(관계자)들이다.
이들 以外(이외)에도 이 分野(분야)에 對(대)한 많은 業績(업적)이 多數(다수)의 科學者(과학자)들에 依(의)해서 貢獻(공헌)된바가 크다.
그러면 單分子膜(단분자막)의 形成(형성)에 依(의)한 水分(수분)의 蒸發抑制(증발억제)에 대한 可能(가능)한 限(한) 諸般物理化學的現象(제반물리화학적현상)을 考察(고찰)함으로써 앞으로 더욱 發展(발전)딜 수 있는 點(점)들을 模索(모색)하여 보려한다.
○…2, 單分子膜(단분자막)의 形成物質(형성물질)과 溶媒(용매)의 物理化學性(물리화학성)…○
물의 表面(표면)에 適當(적당)한 物質(물질)을 使用(사용)하여 單分子膜(단분자막)을 形成(형성)하거나 2重層(중층)을 만들므로써 水分(수분)의 蒸發(증발)을 抑制(억제)할 수 있다는 點(점)을 생각한다면 이와같은 分野(분야)에 使用(사용)될 수 있는 物質(물질)이 무엇들인가를 알아내는 것이 第(제)1重要(중요)하다. 即(즉) 어느 物質(물질)이 좋으냐 하는 것을 選擇(선택)하여야 되겠는데 그러자면 아무런 條件(조건)과 그 物質(물질)의 特性(특성)을 調査(조사)함이 없이 使用(사용)할 수는 없다.
그러므로 水分(수분)의 蒸發抑制制(증발억제제)에 使用(사용)될 수 있는 物質(물질)들의 特性(특성)과 物理化學的(물리화학적) 性質(성질)을 調査(조사)하여서 다음 表(표)에 考察記錄(고찰기록)한다. (Table ⅠⅡⅢ은 地面關係上(지면관계상) 省略(생략)함)
蒸發抑制制(증발억제제)에 消要(소요)되는 物質(물질)들의 特性調査(특성조사)로부터 다음과 같은 事實(사실)들이 있다. 첫째는 이에 關聯(관련)된 物質(물질)들의 比重(비중)이 大部分(대부분) 1보다 아래라는 事實(사실)과 둘째는 이들 物質(물질)들의 融點(융점)이 大略(대략)20度(도)C에서 80度(도)C의 中間(중간)에 속하고 있다는 事實(사실)이다.
다음은 좀 더 앞으로 實驗的(실험적)인 考察(고찰)이 있어야 될 物質(물질)들을 調査(조사)한다.
單分子膜(단분자막)을 形成(형성)했을 때 좋은 效果(효과)를 나타내고 있는 物質(물질)들이 그의 大部分(대부분)이 고래(鯨(경))로부터 生成(생성)되는 物質(물질)들이라는 것은 그의 所在(소재)도 또한 重要(중요)한 것으로 생각된다.
溶媒(용매)의 選擇(선택)에 있어서는 以前(이전)에는 ‘벤젠’을 使用(사용)하였으나 近者(근자)에 와서는 그것보다는 ‘페트로름에텔’이 溶解(용해)시키는 溶劑(용제)로 뿐만아니라 擴散制(확산제)로도 쓰이고 있다.
그 理由(이유)는 ‘벤젠’이 ‘헥사데카놀’이나 ‘스티릭’酸(산)과 作用(작용)을 해서 分子穴(분자혈)들을 만든다는 ‘아처’의 理論(이론)때문인데 이 說(설)은 最近(최근)에 ‘막스·로븐스’가 더욱 硏究(연구)함으로써 發展(발전)시켜 確固(확고)하게 되었다.
‘아처’는 蒸發抑制制(증발억제제)와 擴散(확산)에 對(대)한 實驗(실험)을 通(통)해서 다음과 같은 結論(결론)을 얻었다.
⓵그는 ‘히스테레시스’效果(효과)를 除去(제거)할 수 있고 一二~四○(일이~사공)Dynas/Cm의 範圍(범위)에서는 飽和脂肪酸(포화지방산)이 表面壓力(표면압력)과 無關(무관)하다는 것이 現在立證(현재입증)된 結果(결과)로써 確實(확실)하다는 事實(사실)을 알았다. 한편 ‘랑미르’와 ‘샤퍼’는 그와 같은 壓力(압력)의 領域(영역)에서는 繼續(계속)해서 比抵抗(비저항)이 上昇(상승)된다고 알고 있었다.
⓶比抵抗(비저항)의 對數(대수)는 蒸發現象(증발현상)에 對(대)해서 高級(고급) 알콜의 炭素數(탄소수)와 脂肪酸(지방산)들의 기리에 따라 線型的(선형적)으로 變化(변화)하고 있다. C20의 酸(산)을 使用(사용)했을 때의 蒸發速度(증발속도)는 깨끗한 물의 表面(표면)의 蒸發速度(증발속도)에 比(비)해서 거의 萬分(만분)의 一(일) 程度(정도)가 抑制(억제)된다는 點(점)
⓷주어진 單分子膜(단분자막)의 比抵抗(비저항)의 對數(대수)는 化學反應(화학반응) 速度(속도)를 爲(위)한 ‘알레니우스’의 法則(법칙)에 依據(의거)해서 絶對溫度(절대온도)의 逆比例(역비례) 線型函數(선형함수)라는 點(점)
⓸活性化(활성화)‘에너지’는 C16에서 C20까지 CH2‘그룹’當(당) 三○○(삼공공)‘칼로리’씩 增加(증가)하며 鎖長(쇄장)의 길이가 또한 變(변)하고 있다는 點(점)과 그 ‘에너지’는 H20分子(분자)가 두 개의 ‘파라핀’ 荷電(하전)사이로 옮겨지면서 두 개의 隣接(인접)한 ‘카복실그룹’을 分離(분리)시키는데 要(요)하는 ‘에너지’로서 이것은 두 개의 水素結合(수소결합)을 깨뜨리는데 要求(요구)되는 ‘에너지’라는 事實(사실)이다.
⑤‘몰래큐러 홀스’가 있는 만큼 約(약)1%程度(정도)의 面積(면적)이 ‘벤젠’分子(분자)의 不純物(불순물)을 含有(함유)하는 結果(결과)가 된 單分子膜(단분자막)은 大略(대략) 九○(구공)~九九(구구)%의 效率(효율)밖에 낼 수 없다는 事實(사실)을 結論(결론)하였다. 또한 ‘아처’가 ‘라메르’와 같이 單分子膜(단분자막)을 形成(형성)하는 物質(물질)을 水面(수면)위에 使用(사용)했을 때와 膜(막)없이 實驗(실험)함으로써 測定(측정)된 實驗値(실험치)로부터 比蒸發抵抗(비증발저항)R을 다음 式(식)에 依(의)해서 計算(계산)할 수가 있다.
R=A (Ww-Wd) (T/MF-T＼MW)…
(1)여기서 A는 乾燥劑(건조제) 밑에 있는 물의 表面面積(표면면적)이고 Ww와 Wd는 各各(각각) 물과 乾燥劑(건조제)에 對(대)한 水蒸氣(수증기)의 平衡濃度(평형농도)이다. T/M는 膜(막)이 있는 表面(표면), T/Mw는 膜(막)이 없는 表面(표면)에 關(관)해서 逆比例(역비례)하는 蒸發速度(증발속도)이다. 抵抗(저항)R은 單分子膜(단분자막) 自體(자체)의 特性(특성)이다. 그것은 어떤 器具(기구)의 性能(성능)에 依(의)하거나 外界(외계)의 因子(인자)에 받는 實驗値(실험치)가 아니라 그것의 絶對單位(절대단위)는 SEC/CM로 表示(표시)되며 實驗的(실험적) 不純物(불순물)의 介入(개입)은 單分子膜(단분자막)에 對(대)한 汚染(오염)을 考慮(고려)하므로써 修正(수정)할 수 있다.
Ww-WI의 값은 容積相(용적상)의 溫度(온도)로부터 合理的(합리적)인 값을 얻을 수 있으며 一般的(일반적)으로 表面(표면)에 單分子膜(단분자막)이 없을 때는 容積(용적)과 表面溫度(표면온도) 사이에 큰 差(차)가 일어나게 된다. 이것은 蒸發溫度(증발온도)는 높고 물의 表面(표면)이 冷却(냉각)하기 쉽고 乾燥劑表面(건조제표면)의 熱(열)이 大端(대단)히 높다는 것을 意味(의미)한다.
一聯(일련)의 實驗(실험)을 할 때 使用(사용)한 乾燥劑(건조제)의 平均容積溫度(평균용적온도)와 물의 容積溫度(용적온도)를 合理的(합리적)으로 一定(일정)하게 維持(유지)하면 係數(계수)A(Ww-Wd)는 常數(상수)로서 計算(계산)될 수 있으며, 이에 따른 補正曲線(보정곡선)을 그리므로서 M의 實測値(실측치)를 抵抗(저항)R로 直接計算(직접계산) 變換(변환)할 수 있다.