브릴루앙 광산란 분광법을 이용한 에탄올–물 순수 혼합용액과 에탄올 음료의 음향학적 특성 분석 (Brillouin Scattering Spectral Analyses for Determining the Acoustic Properties of Ethanol - Water Mixtures and Alcoholic Drinks)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 67권 / 7호 / 828 ~ 833페이지
· 저자명 : 오수한, 유태균, 전호범, 고재현

초록

에탄올-물 혼합용액 및 에탄올이 포함된 11 종류 음료의 음향학적 특성, 즉 음속도와 음향 감쇠의 정도를 브릴루앙 광산란 분광법을 이용해 측정했다. 각 시료의 굴절률은 프리즘형 구도에 기반한 굴절 각도 측정을 통해 구하였다. 순수한 에탄올-물 혼합용액의 굴절률, 음속도 및 감쇠 정도의 에탄올 함량에 대한 의존성은 각각 $\sim$80%, $\sim$30%, $\sim$50%의 에탄올 부피비에서 최대값을 나타냈다. 에탄올 함량이 $\sim$20%보다 큰 에탄올 음료의 음향특성 및 굴절률의 에탄올 함량 의존성은 전체적으로 순수한 에탄올-물 혼합용액의 경향성에 일치했지만 이 보다 에탄올의 함량이 낮고 부수적인 첨가물이 포함된 음료의 경우에는 순수한 혼합용액의 결과와 상당히 다른 결과를 보였다. 이러한 결과는 음료에 포함되는 첨가물이 에탄올과 물 분자가 형성하는 강한 수소결합 네트워크 구조의 형성 및 구조적, 동역학적 특성에 큰 영향을 미친다는 것을 보여준다.

영어초록

The acoustic properties, $i.e.$, the sound velocity and the degree of the acoustic attenuation, of pure ethanol-water mixtures and 11 alcoholic drinks were investigated by using Brillouin light scattering spectroscopy. The refractive index of each sample was determined by using prism-based refraction measurements. The refractive index, the sound velocity and the degree of acoustic attenuation of the pure ethanol-water mixtures showed maxima at ethanol volume ratios of $\sim$80%, $\sim$30%, $\sim$50%, respectively. The dependences of the acoustic properties and the refractive indices of alcoholic drinks having a high ethanol content of more than $\sim$20% on the ethanol concentration were similar overall to those of the pure mixtures. However, the properties of alcoholic drinks with a low ethanol content below $\sim$20% with other elements rather than ethanol were substantially different from those of the pure mixtures. These results indicate that the ingredients added to alcoholic drinks have notable effects on the formation of hydrogen-bonded molecular networks in ethanol and water and on their structural and dynamic properties.

참고자료

· 없음