범용 화학물질에 대한 대응자의 사고예방을 위한 정보 구축에 관한 연구

장희 전남대학교 대학원 2020 국내박사

화학사고 관련법이 지속적으로 개정됨에 따라 화학사고에 대한 인식이 높아지고 있음에도 불구하고 화학사고는 끊임없이 발생하고 있으며 그 피해규모는 감소되지 않고 있다. 화학사고를 효과적으로 대응하기 위해서는 화학공정 및 시설에 대한 정보를 빠르게 확보하여 이에 따라 효과적인 대응을 수행해야 하지만, 현재 화학공정 및 시설 정보가 체계적이지 않아 구체적인 방침은 마련되어 있지 않다. 이에 본 연구는 주요 범용화학물질, 화학공정 및 단위시설에 대한 안전조치 정보카드 개발에 그 목적을 두었다. 이를 위하여 사고 사례 및 국내에서 많이 유통되는 화학물질을 기반으로 9종의 해당 물질과 이를 취급하는 51종의 화학공정을 선정하였다. 결론적으로 위의 연구결과를 재조합, 핵심 프로세스 정보, 예방 조치 및 대응 방법이 포함된 51종의 화학사고 대응 카드를 제작하였다. 이 화학사고 대응카드는 해당물질 및 시설 등을 취급하는 사업장과 비상기관 대응자의 좋은 자료가 될 것으로 사료된다. Despite changes in public perception and continuous revision of laws related to chemical accidents, chemical accidents are continually occurring and the damage scale is not decreasing. Therefore, it is required to strengthen the provision and response system for chemical accidents. In order to effectively cope with chemical accidents, it is necessary to quickly obtain information on chemical processes, and to respond accordingly. The purpose of this study is to develop safety information cards for chemical processes of major hazardous chemicals. To this end, a total of nine substances were selected based on past accident cases in Korea. In addition, the chemical accident risk factors and related information for 51 kinds of chemical processes and facilities were derived. Finally, we reconstructed and summarized the above results, and then produced 51 chemical accident response cards containing key process information, preventive measures, and response methods. The chemical accident response cards will be good data for business sites dealing with hazardous materials and responders of emergency agencies.

제6차 교육과정의 고교 화학 교과서 내용분석과 제7차 교육과정 교과 내용에 관한 연구

전효송 연세대학교 교육대학원 2000 국내석사

본 연구는 2000년부터 시행되는 제 7차 교육과정의 고등학교 과학 교과서의 내용을 6차 교육과정 교과서 내용과 비교하여 제안하였다. 특히, 7차 교육과정에서는 고등학교 2학년부터 선택 교육과정으로 운영되므로 심화 선택 과목의 화학1 과 화학2를 선택한 학생이 배우게되는 교과서 내용을 미리 분석하였다. 또한 7차 교육과정에서는 일반 선택과목으로 생활과 과학이 신설되었다. 이는 환경, 에너지, 과학 기술 등에 관련된 주제로 건강한 생활, 안전한 생활, 쾌적한 생활, 편리한 생활 등의 영역으로 구분되며, STS(Science, Technology, Society) 즉, 과학, 기술, 사회의 상호 연관성을 이해 시키도록 구성되었다. 이와 같이 제 7차 교육과정은 여러 면에서 획기적인 교육과정이며, 이는 교육청, 학부모, 학생 등의 교육관계자가 중심에서는 교육과정으로서 학생중심 교육과정을 천명하고 있다. 그러므로 새로 나오게 되는 7차 교육과정의 화학 교과서 내용도 교육과정에서 추구하는 취지에 알맞게 구성되어야할 것으로 본다. This thesis suggests the contents of high school chemistry textbook comparing the 6th curriculum with the 7th curriculum which will start in the year 2000. Especially, since elective curriculum attempts from second year of high school in the 7th curriculum, chemistryⅠand chemistry Ⅱ as depth elective texts are analyzed. Also, 'Life and Science' or general elective textbook is newly established in the 7th curriculum. It consists of environment, energy, and science technology in the areas such as healthy life, safety life, comfortable life and so on. The textbook have the purpose of apprehending their mutuality which is called by science, technology and society or STS. Therefore the 7th curriculum is remarkable one, and the students as well as their parents and authorities concerned should be centeralized for the curriculum. Thus the contents of chemistry textbook in the new 7th curriculum have to be organized properly with the aims.

여러 가지 리간드로 수식된 Nafion-glycerol 코팅 유리탄소 전극을 사용한 납(Ⅱ)의 측정

박은희 全南大學校 2004 국내박사

미량의 납(Ⅱ)을 정량하기 위한 높은 감도(sensitivity)와 선택성(selectivity)있는 화학수식전극을 제안한다. 이 화학수식전극은 nafion-ligand -glycerol의 혼합용액을 유리탄소 전극에 코팅함으로써 제조된다. 사용된 리간드는 Diethylenetriaminepentaacetic acid(DTPA), Ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA) 및 Tetraethylenepentamine(Tetren)이다. 납(Ⅱ) 이온은 개회로에서 리간드와 착화합물을 형성함으로써 전극 표면에 축적되고, 매질의 교환(medium exchange),환원 등에 의해 전극 표면이 특성화되고, 순환전압전류법(cyclic voltammetry)과 미분펄스 전압전류법(differential pulse voltammetry)으로 측정하였다. 전기화학적인 파라미터와 수식자의 조성, 지지전해질의 pH, 사전농축 시간 등의 실험조건을 최적화하였다. 다른 금속 이온들의 방해를 막기 위해 시료용액에 가리움제(masking agent)인 KCN과 thiourea를 첨가하였다. Nafion-DTPA-glycerol이 화학 수식된 유리탄소 전극(Modified Glassy Carbon Electrode, MGCE)과 nafion-EDTA-glycerol MGCE을 사용함으로써 수식되지 않은 유리탄소 전극(bare GC)에 비해 납(Ⅱ) 이온에 대한 감도가 20배이상 향상되었으며, nafion-Tetren-glycerol MGCE에서는 약 6배 정도 증가하였다. Nafion-DTPA-glycerol MGCE를 사용하여 pH 4.0 완충용액에서 0.21 ppb(1.0×10^(-9)M) ~ 20.72 ppb(1.0×10^(-7)M)납(Ⅱ) 이온의 농도범위에서 좋은 선형의 검량선을 얻었으며, 검출한계(3s)는 0.28 ppb이다. Nafion-EDTA-glycerol MGCE를 사용한 pH 3.7 완충용액에서도 납(Ⅱ)이온의 농도범위 0.21 ppb(1.0×10^(-9)M) ~ 20.72 ppb(1.0×10^(-7)M)에서 좋은 직선의 검량선을 얻었고, 검출한계(3s)는 0.25 ppb이다. Nafion-Tetren-glycerol이 화학 수식된 유리탄소 전극을 사용한 pH 4.5 완충용액에서는 납(Ⅱ) 이온의 농도 2.07 ppb(1.0×10^(-8)M)부터 207.2 ppb(1.0×10^(-6)M)까지의 범위에서 좋은 직선의 검량선을 얻고, 검출한계(3s)는 2.33 ppb이다. 본 논문에서 제안한 실험방법을 표준물질, 강물 및 해수에서의 납(Ⅱ)이온의 측정에 적용하였다. 표준물질에서 납(Ⅱ) 이온의 측정값은 만족스런 정확성을 얻었다. 또한, 담수와 해수에서 유도결합 플라즈마/질량분석법(ICP/MS)으로 납(Ⅱ) 이온을 측정한 결과, 본 논문의 실험방법의 결과와 일치하였다. Chemically modified electrodes (CMEs) for determining trace amounts of lead(Ⅱ) with high sensitivity and selectivity are proposed. The electrodes are fabricated by coating nafion-ligand-glycerol mixture solution onto glassy carbon electrode surface. Ligands used are diethylenetriaminepentaacetic acid(DTPA), ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA), and tetraethylene pentamine(Tetren). Lead(Ⅱ) ions are accumulated on the electrode surface by the formation of the complex with the ligand at an open circuit, and then the resulting surface is characterized by medium exchange, reduction, and detected by cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry. Electrochemical parameters and experimental conditions such as the modifier composition, the amount of modifying solution, the pH of supporting electrolyte, and preconcentration time are optimized. The interferences of other metal ions are masked by adding KCN and thiourea into the sample solutions. The sensitivity for lead(Ⅱ) is improved over 20-fold by using nafion-DTPA-glycerol-modified glassy carbon electrode(MGCE) and nafion-EDTA-glycerol MGCE. About 6 times increase in the voltammetric response is achieved at the nafion-Tetren-glycerol MGCE compared to a bare glassy carbon electrode. For nafion-DTPA-glycerol MGCE in pH 4.0 buffer solution, a good linear calibration plot in the range 0.21 ppb(1.0×10^(-9)M)~ 20.72 ppb(1.0×10^(-7)M) is obtained with a detection limit(3s) of 0.28 ppb. For nafion-EDTA-glycerol MGCE in pH 3.7 buffer solution, a linear calibration curve for lead(Ⅱ) concentrations ranging from 0.21 ppb(1.0×10^(-9)M) to 20.72 ppb(1.0×10^(-7)M) is obtained with a detection limit(3s) of 0.25 ppb. For nafion-Tetren-glycerol MGCE in pH 4.5 buffer solution, a linear calibration curve between 2.07 ppb(1.0×10^(-8)M) and 207.2 ppb(1.0×10^(-6)M) is achieved. The detection limit(3s) is as low as 2.33 ppb. This method is applied to the determination of lead(Ⅱ) in a certified reference material, river water, and seawater. The results agree satisfactorily with the values analyzed by ICP/MS(Inductively Coupled Plasma/Mass Spectrometry).

HOCl, Au(III), Pt(II)의 검출을 위한 형광센서의 연구

이지현 연세대학교 대학원 2010 국내석사

본 연구의 목적은 특정 화학센서를 합성하여 형광의 실험을 수행하여 목표하는 물질에 선택적인 반응을 보임으로써 화학센서가 응용될 수 있음을 시사하는데 있다. Part A에서는 HOCl을 선택적으로 감지하는 화학센서를 합성하였다. HOCl은 생물학적으로 체내에 부정적인 영향을 미치는 화합물이다. 소량의 HOCl은 항박테리아성의 특징을 띄며, 좋은 영향을 주지만, 특정양 이상의 HOCl은 체내의 생체 분자에 결합하여 신경축퇴, 심장혈관질환, 골관절염 등을 유발한다. HOCl에 선택적인 화학센서를 디자인하여 합성하고 분리 및 정제 과정을 통하여 형광 실험을 진행하였다. 수용액 상태에서 선택성이 뛰어난 화학센서로써 작용할 수 있음을 형광 실험을 통해 확인하였다. Part B에서는 Au(III) 양이온을 선택적으로 감지하는 화학센서를 합성하였다. Au(0)는 안정한 반응성을 띄기 때문에 다양한 용도에서 사용되고 있다. 하지만 산화가 되면 Au(III) 양이온으로 존재한다. Au(III) 양이온은 독성을 갖는데, 생체 내의 RNA, DNA와 같은 생체 분자의 결합을 끊거나, 체내에 축척 되면 신장이나 간에 부정적인 영향을 끼친다. Au(III) 양이온을 선택적으로 검출할 수 있는 시스템의 개발이 필요하다. 현재, 저자의 연구실에서는 로다민을 기반으로 하는 금 이온을 검출하는 화학센서를 개발하였고 형광실험을 통해 Au(III) 양이온에 선택적으로 작용하는 화학센서임을 확인하였다. 본 연구에서는 Au(III) 양이온을 선택적으로 검출하는 화학센서1과 유사한 구조를 갖지만, 원소의 특정자리가 O (oxygen)에서 N (nitrogen)으로 변화한 구조일 때를, 화학센서2라 명명하고 선택적으로 Au(III) 양이온을 선택적으로 검출하는가에 대해 화학센서1과 비교하여 실험하여 분석하였다. 화학센서1은 선택적으로 Au(III) 양이온을 검출하지만 화학센서2는 Au(III) 양이온을 검출하는데 있어서 선택적이지 못한 결과를 보였다. Part C에서는 Pt(II) 양이온을 선택적으로 검출하는 화학센서를 개발하였다. Pt(0) 금속은 실생활에서 전극, 치과자재료, 촉매 등 다양한 용도로 사용되는 백금이 산화되어 Pt(II) 양이온이 되면 독성을 갖는다. Pt(II) 양이온은 체내에 축척 되면 독성을 갖는데, 노동 작업장에서 일을 통해서 얻게 되는 Pt(II) 양이온의 농도에 대해서 특정 수치 이상의 호흡기를 통한 유입을 제안하고 있다. 현재 OSHA에서 정한 기준에 따르면, 0.002 milligram 당 공기의 큐빅 미터로 그 양을 제한하고 있다. 특정량 이상 짧은 시간에 Pt(II)양이온에 노출되면, 신체에 가려움증을 유발하지만, 장시간 노출은 장기손상과 귀머거리를 유발하는 것으로 알려져 있다. Pt(II) 양이온을 선택적으로 검출하는 로다민 화학센서를 디자인하고 정제 및 분리를 한 후, 구조를 확인하였다. 화학센서가 Pt(II) 양이온에 선택적으로 반응하는가를 형광실험을 통해 성공적인 감지를 보임을 확인하였다.

중등과학 교과 내 화학 실험 분석

유지혜 성균관대학교 교육대학원 2010 국내석사

21세기는 빠르게 발전해 가는 정보화, 세계화 추세에 의해 지식 기반 사회가 될것 이라고 한다. 이러한 시대에 과학의 중요성은 말할 나위 없이 커지고 있다. 과학은 수많은 사람들의 삶에 의해 발전을 거듭해 왔으며 그 결과 오늘날과 같은 과학 문명사회를 이룩하게 되었다. 앞으로 과학 학습을 통해서 과학의 지식뿐만 아니라 과학자들이 탐구해온 방법을 익히고 현대 사회를 살아가는데 있어 절실하게 필요한 문제 해결력과 창의력을 길러야하겠다. 그러므로 과학 학습은 단순한 지식 암기나 법칙의 확인에만 그치지 말고 과학 본래의 탐구 방법을 터득하여, 더 나아가서는 사회에 미치는 영향까지도 깊이 인식하도록 노력해야 하겠다. 본 연구는 중학교 과학(3)을 임의로 교과서 5종을 선택하여 화학 실험의 내용 및 구성에 대해 알아보고, 화학 실험의 실습기기를 비교 분석하였다. 또 화학분야의 지식 내용에 있어 측정 및 토의에 따른 수준별 보충․심화학습 내용을 중심으로 비교 분석하였다. ① 교과서의 ‘화학 실험 내용의 구성 체제’에서 중학교 과학(3)의 화학 영역은 ‘물질의 구성’과 ‘물질 변화에서의 규칙성’으로 나눌 수 있고 각 교과서마다 단원별 실험 내용의 다양성을 볼 수 있다. 소단원의 제목 대신 의문형의 문장으로 단원을 표시함으로써 호기심과 궁금증을 유발하면서 친숙하게 학습 내용을 접할 수 있게 하고 있고, 화학 실험으로 활용되고 있는 실험들은 실생활에서 접하기쉬우면서도 꼭 알아야 할 학습 내용을 충실히 잘 반영하고 있다. ② ‘화학 실험의 교과별 중복도 및 화학실험 기기의 분석’에서 실험주제로는 화학 변화로 화학변화 에 따른 분해, 화합, 치환을 다룬 내용으로 많이 구성되어있다. 또 실험 실습기기에서는 실험 도구와 시약들의 종류 및 가지 수가 다양했다. 중복된 실험 내용에서의 실험 기기 또한 교과마다 조금씩 차이가 남을 알 수 있다. ③ 교과서 마다 탐구 활동의 영역이 증가함을 알 수 있다. 또, 교과서 마다 용어 및 활동 내용이 매우 다양함을 알 수 있다. 그러므로 학생들은 생활 속에서의 과학을 스스로 생각해 보고 활동해 봄으로써 보다 효과적이고 적극적으로 실험 수업에 임할 수 있다. ④ 교과서마다 보충․심화학습을 수준별 교육으로 선택하여 활용할 수 있는데 실제 수업에 활용해도 좋을 정도로 흥미롭고 실생활에 밀접한 내용들이 많았음을 알았고, 실험의 기본 개념을 이해하며 아울러 탐구, 실험에 흥미를 갖고 문제를 해결해 나가는데 있어 부족한 면은 보충 학습으로 더 알고 싶은 내용은 심화 학습을 통해 이루어 지고 있음을 알 수 있었다. 과학을 하나의 실험과학으로 하여 자연현상에서 일어나는 규칙성이나 원리를 학습자가 스스로 학습하여 실생활과 연계 가능한 실질적 과학교육, 즉 실험 중심 과학교육이 필요하다고 본다. 이러한 생각을 기초로 본 연구는 중학교 과학교육 중에서 화학에 관련된 내용을 중심으로 비교 분석하였고 향후 추진될 화학 실험에 대해 보다 나은 개선에 시사점을 두고자 한다. The educational aims for the science part of the 7th curriculum focus on the inquiry skills. Based on the fact, this study analyzed the science textbooks that are of great importance in carrying out scientific investigation. This study looked into the 1st grade high school textbooks of the 7th curriculum in order to compare and analyze inquiry activity part in 'Material' unit of chemistry. This research aimed to find out any problems in inquiry content and format in the textbooks as well as reviewing the role and function of the textbook for efficient inquiry studies by investigating and analyzing the elements of inquiry. It also set the goal at finding teaching method and materials that would improve students' scientific inquiry skill. The purpose of the theme is to give basic data which will be used for reconstruction of textbooks according to current status state of school in teaching, and will help to write new textbooks through comparing and analyzing their construction and quantitative organization especially in chemistry field. The material of this study are nine kinds of science textbook for the ninth grade of the 7th National Curriculums. The following are the results; 1. The ratio of chemical experiment of each textbook is generally high. 2. Each textbook uses various materials for chemical experiments. 3. The quantity of chemical experiments differs among each textbook. 4. However, students agree on the importance of chemical experiment activity during science lesson and demonstration experiments conducted by science teacher. 5. The infrastructure of science laboratory in middle school was proved to be positive.

구한말 화학교육 연구

전수영 고려대학교 교육대학원 2010 국내석사

과학은 사회나 역사와 분리하여 생각할 수 없다. 오늘날 과학교육이 우리 문화와 유리되어 있다는 문제점을 인식하고 한국의 역사 속에서 과학이 어떻게 자리매김하였는지를 연구해볼 필요성이 있다. 구한말에 이루어진 과학교육은 일본이나 중국을 통해 도입된 부분에서 모순과 좌절의 노력이 있었지만, 자주적인 과학교육의 움직임이 극명하게 나타나고 있던 시기이다. 또한 이 시기의 과학교육은 현재 한국 과학교육의 기본적인 밑그림을 마련하고 있다. 따라서 구한말 시대의 과학교육에 대한 연구와 평가를 통하여 한국 근대 과학사 연구에 기초자료를 제공하고 앞으로의 과학교육의 방향을 설정하는데 의미 있는 기여를 할 것이다. 오늘날 우리가 “科學”이라고 부르는 근대의 과학기술은 우리 역사 속에서 자생한 것은 아니었다. 17세기 서양에서의 과학혁명 이후 서양이 낳은 근대과학은 중국을 거쳐 조선시대의 지식층인 실학자들에게 전파되었다. 실학자의 근대 과학기술에 대한 관심은 절실한 요구 속에서 일어난 것이 아니라 호기심과 흥미, 실용성이 서양과학기술의 우수성을 인식시켜 줄 뿐이었다. 1895년 소학교령이 반포되고 “지식과 기능을 확실히 하여 실용에 적합하고 일상생활에 필요한 사항을 선택하여 가르치고 반복 연습하여 응용을 활용하도록”하여 실용본위의 일상생활에 직결한 지식기능의 교육에 주안점을 두게 된다. 이를 위해 이과는 실지의 관찰을 중시하고 표본, 모형, 도면과 그림 등을 주어 간단한 실험도 시행하도록 하였다. 또한 관립중학교나 관립고등학교에서는 보통 3~4시간씩 화학 교육과정을 포함하고 있다. 물리, 화학 분야의 지식이 서양 각국의 물질문명을 성공시킨 주요인으로 인식되면서 국가의 힘을 키울 수 있는 주요 학문 영역으로 강조되었다. 물리, 화학은 보통학교를 비롯하여 각급 학교에서 교수되었는데, 물리, 화학은 제반 자연현상에 대한 지식과 이들의 상호관계 및 인간과의 관계에 대한 이해를 제공하며, 아울러 실제 생활에 적용되는 각종 효용의 예 등에 관해 배우는 실용적 지식 분야였음을 알 수 있으며 당시로서는 상당히 선진적인 과학기술 분야였던 관계로 이에 대한 개론적 지식을 소개하는 서적들이 많이 발행되었다. 개화기 출판되었던 교과서 중 보통학교 화학교과서, 화학강의참고서, 중등무기화학 등을 살펴보면 오늘날의 실험실에서 진행되고 있는 실험 내용이 비슷하게 나와 있다. 물의 전기분해, 증류법, 수소와 산소의 제법 등 오늘날 화학교육과정에 제시되어 있는 내용이 구한말에도 실험과 실습이 진행되었음을 알 수 있다. 1883년 10월 한국 최초의 신문인 「한성순보」가 발간되었는데 매우 계몽적인 역할을 하였다. 국내외의 정세를 알릴뿐만 아니라, 서양 과학기술의 소개에도 특별한 관심을 가지고 기술 수용의 중요성을 역설하고 있다. 공기, 산소, 질소, 일산화탄소 등에 관한 성질과 제법이 기사로서 나와 있고 열기구의 원리와 기압계, 온도계, 망원경에 관한 내용도 포함되어 있다. 또한 독립신문이나 야뢰, 대동학회월보, 대한유학생학보 등에서도 화학과 관련된 기사가 꾸준히 게재되어 국민들에게 서양과학의 우수성과 필요성을 계몽시키는 역할을 하였다. 구한말은 일본이나 중국을 통해 도입된 과학교육에 모순과 좌절의 노력이 있었지만, 정부와 민간에서 구교육을 근대화하려는 노력이 활발하게 전개되어 자주적인 과학교육의 움직임이 극명하게 나타나고 있던 시기이다. 또한 이 시기의 과학교육은 현재 한국 과학교육의 기본적인 밑그림을 마련하고 있다. 따라서 구한말 시대의 과학교육에 대한 연구와 평가를 통하여 앞으로의 과학교육의 방향을 설정하는데 의미 있는 기여를 할 것이다.

화학 평형 및 반응 속도 개념을 정립하기 위한 에스테르화 반응의 응용 : 고등학교 영재학급 화학 실험에 대한 제안

권세라 고려대학교 교육대학원 2009 국내석사

고등학교 화학Ⅱ 교과서에 제시되어 있는 농도에 따른 화학 평형 실험은결과가 나타나는 시간이 짧고 그 변화가 색깔이나, 앙금이 생기는 등의 눈으로 정성적인 확인만이 가능한 실험들이 수록되어 있었다. 이러한 실험들은 두 지의 문제점이 있다. 그 첫째는 이러한 정성적인 색의 변화 실험으로는 화학 평형에 대한 평형 상수의 개념을 확립하기 어렵다는 것이다. 둘째는 화학 평형과 반응 속도를 연관 지어 학습하게 되면 화학 반응을 전체적으로 이해할 수 있으나 현재는 평형 상태와 반응 속도를 별개의 것으로 인식하게 한다는 것이다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 에스테르화 반응을 기본으로 하여 실험을 제안하였다. 1) 에스테르화 반응은 전체 메커니즘이 가역과정이므로 반응을 통하여 평형 상수를 결정할 수 있다. 2) 반응 속도에 미치는 촉매의 영향 : 반응 물질과 온도의 조건을 같게 하며 촉매를 넣은 경우와 촉매를 넣지 않는 경우 반응의 진행 정도를 비교한다. 촉매를 넣은 경우는 생성물의 생성량이 넣지 않은 경우 보다 많고 반응 지수도 더 크게 나타나므로 촉매가 반응 속도를 증가시키며 평형에 도달하는 시간을 단축시키는 것을 확인할 수 있다. 3) 에스테르화 반응을 위하여 반응 물질로 4-브로모벤조산과 메탄올을 선택하였다. 이는 4-브로모벤조산이 고체로서 질량을 정확하게 측정하기에 적절하기 때문이다. 실험에서 진한 황산은 촉매로 쓰이게 된다. 반응 물질인 4-브로모벤조산의 농도를 일정하게 유지하며 메탄올의 농도를 변화시켜가면서 생성 물질인 에스테르의 생성량이 많아지는 것을 정량적으로 확인하게 된다. 4) 르 샤틀리에의 원리 확인 : 메탄올의 농도가 커지면 반응 지수가 커지게 되며 정반응 쪽으로 평형이 이동하게 되어 생성 물질의 양이 많아지게 된다. 즉 평형 이동에 대한 르 샤틀리에의 원리를 정량적으로 확인할 수 있다. 5) 학생들과 같이 실험을 수행한 결과 화학 평형에서 반응 물질의 농도와 평형 이동의 관계를 이해하는데 이 실험은 도움이 되었다. 실험의 장점은 다음과 같다. 첫째는 평형 이동을 정성적, 정량적 두 가지 방법으로 모두 확인이 가능하다는 것이다. 얇은 막 크로마토그래피를 실험 도중에 하면서 반응 진행정도를 확인할 때 메탄올의 농도가 큰 쪽이 작은 쪽에 비하여 크로마토그래피의 분석 결과가 확연히 다르게 나타나므로 평형 이동을 정성적으로 확인하게 된다. 그 후 최종 분리 결과 반응 지수를 통하여 정량적으로 평형 이동을 다시 확인하게 된다. 둘째는 촉매의 역할을 폭 넓게 이해하게 된다. 반응 속도를 빠르게 해주는 역할을 한다는 것에서 평형 상태에 도달하는 시간을 단축시키는 역할을 하는 것으로 이해하게 된다. 즉 반응 속도의 개념과 화학 평형의 개념이 연결되어 화학 반응을 전체적으로 이해하게 된다. 셋째는 실험에 나오는 내용이 화학의 다른 단원과 연계되어 있으며 화학 교과에 대한 깊은 이해와 실험하는 과정에서 과학적 소양을 기르게 해주게 된다.

석유화학산업의 손실관리를 위한 평가시스템 개발

임동호 광운대학교 2006 국내박사

This study was performed to develop a system which can be utilized to manage safety and environmental issues efficiently in petrochemical industries. The main objective of this study aims to reduce loss of petrochemical industries using loss control system (LCMCI; The Loss Control Management System for Continuous Improvement of the Petrochemical Industry) which can be utilized to improve safety and environmental management continuously in petrochemical industries. To prevent loss by accident in this study, firstly, causes of accidents were analyzed according to frequency and severity of accidents which has occurred in domestic petrochemical industries for 30 years. Secondly, the requirements of several kinds of systems(PSM, RC, OHSAS18001, ISO14001 etc.) which were applied mandatorily/optionally in petrochemical industries were analyzed and also, the merits/demerits of each system were compared with each other. Thirdly, the best practices which were recommended basically as a loss control management system in the world were modified in accordance with the situation of domestic petrochemical industries. Lastly, the requirements of loss management were defined in accordance with a management structure and then LCMCI was developed using distribution of scores as result of this study. Also, to verify scoring part of LCMCI, reliability was confirmed through benchmark of rating system which was applied world-widely in the petrochemical industries. This LCMCI has been applied at a petrochemical plant in Ulsan for 3 years and the results are as follows. (1) Comparing accidents for 3 years after LCMCI has been applied with accidents for 4 years before it had not been applied (1999-2002), the number of accidents decreased 3.75 times. (2) The loss cost of unintentional accidents (injury, process interruption and property damage etc.) has been decreased approximately 3 times per year on the average. This is an important result to make a company's management state very healthy. On the other hand, productivity was improved extremely due to decrease of an emergency shutdown of the plant from 76 days to 25 days per year on the average. From above result, this LCMCI developed in this study was verified availability to reduce loss continuously in petrochemical industries as a improvement tool of company's competitiveness, satisfying the requirements of most kinds of systems which were applied in petrochemical industries (PSM, RC, OHSAS18001, ISO14001 etc.). Additionally, if LCMCI is utilized in a lot of petrochemical plants such as Ulsan, Yeocheon, and Daesan petrochemical complex and LCMCI is upgraded continuously by reflecting loss types of companies, it is expected that LCMCI will contribute to develop effectively loss control management system in the petrochemical industries. 본 연구는 국내 석유화학산업의 안전환경관리를 효율적으로 운영할 수 있는 시스템을 개발하고자 수행되었다. 본 연구의 주요 목적은 석유화학산업에서 안전환경 경영을 지속적으로 발전시키기 위한 손실관리시스템(LCMCI ; The Loss Control Management System for Continuous Improvement of the Petrochemical Industries)을 개발하여 석유화학산업의 손실을 절감하고자 함이다. 본 연구는 사고로 인한 손실을 예방하기 위하여 첫 번째로 석유화학공장에서 30여 년간 발생한 사고를 분석하여 사고를 유발시킨 원인을 발생빈도와 심각성 유형에 따라 분석하였다. 두 번째는 석유화학에서 의무적 또는 선택에 의하여 적용하고 있는 각종 시스템들(PSM, RC, OHSAS18001, ISO14001 등)의 모든 요구사항을 분석하고, 각 시스템들의 장단점을 비교하였다. 세 번째로는 세계적으로 손실관리시스템에서 기본적으로 권고하고 있는 best practices를 국내 석유화학산업의 현실에 맞게 수정하였다. 마지막으로 이러한 연구와 분석과정을 통하여 손실관리를 경영구조에 맞게 요건을 정의 한 후, 사고 분석 자료를 통하여 요구사항(requirement)을 배점하여 최종적으로 LCMCI를 개발하였다. 또한 본 연구를 통하여 개발된 LCMCI의 검증을 위하여 세계적으로 가장 많이 사용하고 있는 rating system과 요건별 벤치마크를 통하여 배점의 신뢰성 근거를 확인하였다. 본 연구에서 개발된 LCMCI를 울산석유화학단지에 소재하고 있는 ○○석유화학주식회사에 3년 동안 적용하여 얻은 결과는 다음과 같다. 첫째, LCMCI를 3년 동안 적용하던 기간에 발생한 사고건수가 적용하기 전(1999-2002)보다 3.75배 감소되었다. 둘째, 원하지 않은 사건(상해사고, 공정사고, 재산손실 등)을 통하여 발생한 손실비용은 연평균 약 3배 정도 감소시켰다. 이것은 기업의 경영 상태를 건강하게 만드는 주요한 성과라 할 수 있다. 반면, 공장의 가동정지는 평균76일에서 25일로 감소시킴으로서 생산성은 크게 향상되었다. 본 연구 결과의 적용을 통하여 개발된 LCMCI는 손실의 발생을 줄이는 것 이외에 생산성을 향상시킬 수 있고, 석유화학산업에서 적용하고 있는 각종 시스템들(PSM, RC, OHSAS18001, ISO14001 등)을 모두 만족시키면서 기업의 경쟁력을 향상할 수 있는 수단으로서 석유화학산업의 손실예방의 지속적 발전에 기여할 것으로 판단된다. 마지막으로 본 시스템을 울산, 여천, 대산석유화학단지 등 많은 석유화학공장에서 사용할 수 있도록 추진하고 그들 기업에서 발생하는 손실의 유형을 반영, 지속적으로 업그레이드 한다면, 석유화학산업의 손실관리 발전에 더욱 효과적으로 기여할 것으로 판단된다.

한국과 미국의 일반화학실험 교과과정 비교

이현희 성균관대학교 2006 국내석사

한국과 미국의 일반화학실험 교과과정 비교 이현희 화학교육과 성균관대학교 교육대학원 일반화학 실험은 일반화학과 더불어 화학 관련 과목 중에 가장 많은 학생들이 필수로 수강하고 있는 과목으로 중요성과 영향력이 큰 과목으로 미국은 이미 1990대부터 일반화학 실험 교과과정 개선에 많은 관심을 기울여왔다. 이러한 미국의 일반화학 실험교재와 국내 일반화학 교재의 비교는 이러한 점에 있어서 유용하다고 할 수 있다. 국내 실험 교재와 미국 실험교재의 내용은 실험의 도입, 혼합물의 분리, 정성분석, 정량분석, 반응속도, 평형, 에너지, 전기화학, 착화합물, 유기합성 기타 항목으로 분류할 수 있다. 공통적으로 높은 비율을 차지하고 있는 주제는 정성분석, 정량분석, 물리적 성질, 평형에 대한 부분이고 특징적으로 국내 교재에만 많이 다루고 있는 부분은 혼합물의 분리와 유기합성 부분이다. 주제 선정 시에 일반화학 교육과정에서 꼭 필요한 개념을 습득할 수 있는 주제인지가 고려하여 선정되어야 할 것이다. 미국 교재에 비해 국내 교재에서 실험실 안전 사항, 컴퓨터를 이용한 데이터의 수집과 평가 부분에 대한 항목에 대한 고려가 부족하다. 특히 컴퓨터를 이용한 MBL과 같은 장치는 국내 실험서에는 전혀 소개 되지 않았다. 컴퓨터를 이용하면 반복측정이나 복잡한 수식에서 벗어날 수 있을 뿐만 아니라 실험시간의 단축을 통해 결과를 평가하고 토론할 시간을 확보할 수 있기 때문에 도입이 필요하다. 미국 및 국내 교재 모두에서 기기를 도입한 실험은 부족한데 기기의 사용은 학생들에게 흥미를 제공하고 최신 기술과의 간극을 좁혀 줄 수 있어서 유용하므로 도입해야할 필요성이 있다. 또한 실험이 학생들에게 효과적으로 전달될 수 있도록 교수방법에 관심을 가질 필요가 있다. 이미 교재가 출판되어 있는 탐구 중심 설계뿐만 아니라 문제 중심, 발견학습을 통한 효과적인 실험의 설계가 필요하다. 현재 국내 대학의 일반화학 교과과정은 일부를 제외하고 일반화학 실험교재와 비슷한 구성을 보이며 컴퓨터 보조 실험과 기기를 이용한 실험의 도입이 부족하다. 일반화학 실험교과에 대한 투자와 더불어 대학별 특색에 맞는 교과과정의 개발이 필요하다.

Fe(III) 이온 검출을 위한 형광화학센서 연구

지승희 연세대학교 대학원 2010 국내석사

생물학적 시스템에서 가장 필수적인 금속들 중 하나인 Fe3+ 이온은 살아있는 생명체 내에서 많은 중요한 역할을 맡고 있다. 신진대사에 있어서의 산소 운반이나 전자 이동 등과 같은 기본적인 효소반응에서 촉매로써의 역할을 하고 있고, DNA 나 RNA 합성에서도 중요한 촉매 역할을 하고 있다. 그렇기 때문에 생체 내에서 적절한 Iron 이온의 농도는 혈액 내에서와 영양분의 신진대사에 매우 중요하다. 하지만 이런 Iron 이온의 신진대사에 장애가 생겨서 부족하거나 과하게 될 경우에는 빈혈이나 색소 침착증을 유발하게 되고 산화 손상(Oxidative damage)을 일으켜 당뇨병, 심장병, 간암, 간경화, 관절염 등을 유발하게 된다. 그리고 최근의 연구 결과에 의하면 Huntington, Alzheimer’s, Parkinson’s 과 같은 후발성 신경장애질환에 있어서 뇌 속의 Iron 이온의 과잉화가 신경세포인 뉴런에 영향을 준다고 발표된 바 있다. 또한 인체 내의 암이나 종양세포들이 증식하는데 있어서 Iron 이온은 필수적인 요소이므로 이를 연구하는 일은 위와 같은 질병들을 진단함에 있어서 매우 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다. 따라서 생체 내에 존재하는 Fe3+ 이온의 정량적인 양을 감도 있고 선택적으로 검출할 수 있는 형광화학센서의 연구와 개발이 필요하다. 본 연구에서는 Fe3+ 이온과 결합할 수 있는 Rhodamine 6G 유도체를 합성하여 Fe3+ 이온을 검출할 수 있는 형광화학센서를 개발하였다. 합성한 Rhodamine 6G 유도체는 Fe3+ 이온과 결합하여 Rhodamine 의 Open-ring(turn on)/Closed-ring(turn off) 시스템의 변화에 의해 형광 및 색 변화를 보임으로써 육안으로 식별이 가능한 형광화학센서의 장점을 나타내었다. 또한 fluorescence titration 을 통해 Fe3+ 이온만을 우수한 감도로, 선택적으로 검출할 수 있다는 것을 확인하였다. 이를 통해서 합성한 Rhodamine 6G 유도체는 Fe3+ 에 우수한 감도와 뛰어난 선택성을 지닌 형광화학센서로서의 가능성을 입증하였다.