열전달 및 물질전달 발표 - 신문지의 단열효과 - 1 조 조장 : 조원 :1.1 신문지 , 가로 세로 788*545㎜ 의 비밀 ◇ 얇고 가볍지만 강하다 ◇ 한국 신문지가 가장 하얗다 ◇ 신문지 안에 ‘ 환경 ’ ◇ 겨울철 노숙자들의 애용품2.1 계산을 위한 준비 1) 가정들 신문지의 크기는 온몸을 덮는다고 가정하여 무시하고 몇겹의 신 문지가 겹쳐져서 사용되는지를 살펴본다 . 바닥은 충분한 두께의 단열물질 ( 박스 , 스티로폼 등 ) 을 이용하여 체온을 빼앗지 않는다고 가정한다 .2.1 계산을 위한 준비 표 1 노숙자 일반청년 나이 45 세 25 세 키 170cm 180cm 체중 60kg 70kg 표 2 공기층 신문지 두께 2mm 0.06mm 열전도도 0.024W/m ℃ 1.523W/m ℃ 2) DATA2.1 계산을 위한 준비 = 몸에서 빠져나가는 열량과 신문지와 공기층을 통해 손실되는 열량이 같다고 가정 . = 체온 (36.5 ℃ ) 과 외부온도 (10 ℃ ) 로 적용 ( 지하철역 ) 3) 열전달식2.1 계산을 위한 준비 3) 열전달식2.2 필요한 두께 ( 겹 ) - 노숙자 표 1 노숙자 나이 45 세 키 170cm 체중 60kg2.2 필요한 두께 ( 겹 ) - 노숙자 표 1 노숙자 나이 45 세 키 170cm 체중 60kg 4 겹 의 신문지가 필요 .2.3 필요한 두께 ( 겹 ) - 일반청년 표 1 일반청년 나이 25 세 키 180cm 체중 70kg2.3 필요한 두께 ( 겹 ) - 일반청년 4 겹 의 신문지가 필요 . 표 1 일반청년 나이 25 세 키 180cm 체중 70kg{nameOfApplication=Show}
Phosphorylation인산화 반응이란 유기물에 고에너지 인산기를 첨가하는 반응으로, 대부분이 ADP + Pi -->ATP로 되는 반응이다. 인산화반응은 다음 3가지 과정이 있다.1. 기질수준인산화반응(SLP: substrate level phosphorylation)종속영양세포는 영양소분자의 이화에 의하여 화학 형태의 자유에너지를 얻고 ADP와 Pi로부터 ATP를 만들기 위하여 그 에너지를 사용한다. ATP는 그 화학에너지의 일부를 대사 중간체의 합성과 작은 전구체 분자로부터의 거대분자의 합성, 농도 기울기에 역행한 물질의 운반, 기계적 운동 등의 자유에너지증가 반응에 에너지를 공급한다. 이 ATP로부터의 에너지 공급에는 일반적으로 ATP공유결합이 관여하고, 그 결과 ATP는 ADP와 Pi로 또는 어떤 반응에서 AMP와 2Pi로 변환된다.해당과정과 TCA회로의 다음과 같은 단계에서 볼 수 있다.해당 DPGA + ADP PGA + ATPPEP + ADP Pyruvate + ATP인산엔올파이루브산(PEP)은 인산 에스터결합을 가지고 있으며, 그것이 가수분해되면 파이루브산의 엔올형을 만든다. 그리고 가수분해에 의한 이 생성물은 즉시 호변이성질화되어 보다 안정한 파이루브산의 케토형이 된다. 반응물(PEP)은 단지 한쪽형태(enol)이고 생성물(Pyruvate)은 두가지 형태를 가질 수 있기 때문에 생성물은 반응물에 비하여 안정하다. 이것은 인산엔올파이루브산이 사수분해로 인하여 가질 수 있는 높은 표준자유에너지 변화(TRIANGLE G`' ^{`o}=-61.9kJ/mol)를 가지고 있기 때문이다.TCA회로 - succinyl-CoA + ADP Succinate + ATPATP에 있는 3개의 인산 각각은 친핵 공격이 가능하며, 공격하는 각 위치에 따라 다른 형태의 생성물이 생산된다.감마gamma 위치에 알코올이 친핵 공격을 하면(a) ADP가 떨어져 나가고 알코올과 절단된 인산기 사이에 새로운 인산 에스터 결합이 형성된다. 동위원소{} ^{18} O로 표지된 반응물 사용 연구에서 새로운 화합물의 산소 결합이 ATP가 아닌 알코올로부터 유래되었음을 관찰할 수 있다. 즉, ATP로부터 전달된 기는 인산(-OPO{} _{3}{} ^{{} ^{2-}})이 아니라 인산기(-PO{} _{3}{} ^{{} ^{2-}})이다. ATP의beta 인산에 가하는 공격에 의하여 AMP가 떨어져 나가고 공격 친핵체에 파이로 인산이 아닌 파이로 인산기가 전달된다(b).ATP의alpha 위치에 가하는 친핵 공격은 PPi를 떼어내고 아데닐릴기로서 아데닐산(5-AMP)을 전달한다(c). 이 반응을 아데닐화이라고 한다.alpha -beta 인산무수결합의 가수분해는 (~46 kJ/mol)beta -gamma 인산무수 결합 가수분해(~31 kJ/mol)보다 상당히 많은 에너지를 방출한다.친핵체인R ^{18}O의 공격을 받는 ATP의 3군데 위치2. 산화적 인산화반응(Oxidative phosphorylation)NADH나 FADH{} _{2}가 산화되면서 생성되는 산화에너지가 양성자 구동력(PMF)을 형성하고 PMF가 해소될 때 ATP가 합성되는 반응을 산화적 인산화 반응이라 한다. 이 과정은 수소 및 전자가 산화환원 전위차에 따라 전자전달계를 거쳐 O{} _{2}를 환원하여 H{} _{2}O를 생성한다. 원핵세포는 세포막에서 이루어지고 진핵세포는 미토콘드리아 내막에서 이루어진다. 이 두 작용은 반응식의 형태로 요약될 수 있다.1. NADH(또는 FADH{} _{2})로부터 전자전ㄷ라사슬을 거쳐서 분자상 산소로의 전자전달NADH + H{} ^{+} +{1} over {2}O{} _{2}-> H{} _{2}O + NAD{} ^{+}TRIANGLE G`' ^{`o} = -220 kJ/molNADH 및 FADH{} _{2}의 높은 에너지 준위로부터 O{} _{2}로의 전자의 내리막 흐름은 둘째 과정을 유도하기 위하여TRIANGLE G`' ^{`o}으로 측정되는 많은 양의 에너지를 방출한다.2. 무기인산 이온을 이용한 ADP의 인산화에 따르는 ATP의 합성ADP + PiREL LRARROW {} {} ATP + H{} _{2}OTRIANGLE G`' ^{`o} = +31 kJ/mol2단계는 미토콘드리아의 내막에 있는 ATP생성효소(ATP synthase)에 의하여 촉매된다. 전자전달로부터의 에너지가 모여져서 ATP 합성 반응을 유도하기 위한 적당한 형태로 전환될 수 있다. 완전한 미토콘드리아에서 전자전달과 ATP 합성 과정은 서로 짝지어져 있다. 각 과정은 서로에 의존적이다. ATP 합성이 필요하지 않을 때 전자는 영양물로부터 O{} _{2}로 전달되지 않는다(고농도의 ADP가 존재할 것이다). 전자전달에 의한 에너지가 없다면 ATP는 산화적 인산화에 의해 생산되지 않는다.산화적 인산화의 화학량론은 분리된 완전한 미토콘드리아에 O{} _{2} , 피루브산 또는 숙신산과 같은 산화될 수 있는 기질, ADP, Pi,그리고 NAD{} ^{+}또는 FAD를 공급함으로써 연구할 수 있다. 피루브산 탈수소효소 복합체에 의해 산화되는 피루브산 각 분자는 한 분자의 NADH를 형성한다. 환원형 보조인자에 있는 두 개의 전자가 전자전달사슬을 통하여 전달될 때 환원되는 각 산소당 세 분자의 ATP가 합성된다.전체 순반응 : NADH + H{} ^{+} + 3ADP + 3Pi +{1} over {2}O{} _{2}-> 4H{} _{2}O + NAD{} ^{+} + 3ATP전기화학(redox)에너지가 화학(인산무수결합)에너지로 전환되어야 전자전달로부터의 에너지가 ADP를 인산화하기 위하여 사용될 수 있는 에너지의 형태로 전환된다.짝지음 메커니즘1. 전자전달이 ATP생성을 위한 에너지를 전달하는 고에너지 공유 중간체를 형성한다는 이론이 제안되었다. 그러한 에너지 함유 중간체에 대한 실험적 증거는 관찰되지 않았다.2. 둘째 가정은 전자전달 에너지가 고에너지 단백질 형태로 저장된다는 것이다. 앞의 제안에서와 같이 형태적 중간체에 대한 실험적 증거를 얻지 못하였다.3. 1961년 피터 미첼에 의하여 매우 다른 메커니즘이 제안되었다. 그가 제안한 가설인 화학 삼투적 짝지음 메커니즘은 내막에서의 운반체를 통한 전자전달로 인해 미토콘드리아의 기질로부터 막의 다른 쪽으로 양성자의 일방적 펌핑이 유발된다는 이론이다.3.광인산화반응(Photo phosphorylation)빛에너지에 의하여 형성도니 양성자 구동력이 해소되면서 ATP가 합성되는 반응을 광인산화 반응이라 한다. 엽록소를 갖는 세포에서 이루어진다. H{} _{2}O로부터 NADP{} ^{+}로의 광유도된 전자 흐름은 틸라코이드 막을 통하여 스트로마쪽에서 내부 구획으로 양성자를 펌핑한다. 틸라코이드 막의 바깥쪽 표면에 엽록체의 ATP생성효소를 구성하는 단백질 복합체인 CF
대전된 입자표면에 붙어 있는 불가동수분과 입자로부터 쉽게 떨어져 나갈 수 있는 가동수분의 확산이중층에서의 양전하 밀도차이에서 유래되는 전기역학적인 전위차. 세포표면과 주변 배양액 사이의 전기적 전위차. 제타전위. 입자 주위에 존재하는 액상층은 두 가지가 있다. 이온이 강한 경계를 이루고 있는 내부영역과 보다 약하게 결합되어있는 외부영역이 있다.외부영역은 이온과 입자가 안정하게 존재하는 이론적 경계이다. 예를 들어 입자가 움직이면 이온은 경계 내에서 움직인다. 경계의 밖에 있는 이온은 거대한 분산제와 같이 존재한다. 이경계의 포텐셜(표면의 유체역학적 전단응력)이 제타 포텐셜이다.<중 략>많은 산업분야에서 대량으로 사용되는 물은 생산 공정에서 오염되고 있으며, 배수문제는 페수처리 비용을 늘리는 중요한 요소로 인식된다. 이같이 하·폐수 처리의 경우에는 zetapotential 측정은 값비싼 침강제의 사용을 최적화하고 응집침강처리 속도를 높이는데 사용된다. 제약 산업에서는 기존 zeta potential을 측정하여 시간이 지난 후, 제품이 굳는 것을 방지하기 위하여 저장기간 연장을 위해 zeta potential값을 증가시키는데 이용하고 도료산업에서는 최적의 광택과 성질을 가지는 보료가 균일 분포하도록 하기 위하여 zeta potential을 이용한다.<중 략>DT-1202 Particle Size & Zeta Potential Analyser- 고농도 샘플을 희석없이 그대로 입도분석과 제타전위를 측정하는 장치- 넓은 범위(5 nm ~ 1,000 ㎛)의 입도 분포를 측정- Probe Type으로 구성 되어있어 제타전위 측정 환경에 제약이없다
목차1. 서론-전도성 고분자의 정의-전도성 고분자의 특징-전도성 고분자의 분류-전도성 고분자의 종류2. 본론전도도 고분자의 실생활 응용-투명 전도성 고분자를 이용한 전자기기의 전자기파 차폐기술개발?전자파 차폐 개론?전자파 차폐 이론?전자파 차폐 장치의 설치 및 실험 방법?전자파 차폐 실험의 결과3. 결론전도도 고분자의 다른 여러분야에의 응용 및 가능성서론1. 전도성고분자란.전도성고분자는 고분자의 본래 특성인 가볍고 가공이 쉬운 장점을 유지한 채 전기를 통하는 플라스틱을 말한다. 고분자(polymer)란 기존의 저분자 물질에 비하여 분자의 사슬이 대단히 긴 분자로 이와 같은 고분자 사슬들이 하나 둘 모여 응집체(결정)을 이루게 되면 비로소 고체형태를 이루게 된다. 이 고체 형태로는 섬유, 플라스틱 또는 고무 등이 있다. 가볍고 탄성이 있어 실생활에서 많이 사용되는 플라스틱과 같은 고분자 물질은 전통적으로 절연체로 알려져 왔으나 전기전도도가 높은 고분자 재료들이 발견됨으로써 고분자 재료에 대한 기존관념을 넘어서 금속을 대체할 수 있는 플라스틱 제품들의 출현이 가능해진 것이다. 최초로 발견된 전도성 고분자는 폴리아세틸렌으로 그 자체로는 반도체에 불과하지만 이를 요오드로 처리하면 금속에 버금가는 전기 전도성을 갖는다. 이후 플라스틱처럼 휠 수도 있고 가벼운 특성 때문에 전도성 고분자는 화학이나 물리학 분야뿐 아니라 광범위한 산업적 응용성을 갖게 됐다. 사진필름에 쓰이는 정전기 방지물질, 컴퓨터스크린 보호기, 해가 비치면 어두워지는 스마트창문 등에 응용 개발되고 있다. 최근엔 특히 반도체성 고분자로 응용되어 발광다이오드(led)와 태양전지, 이동전화의 디스플레이, 소형TV화면과 평면 TV등으로 개발되고 있다.2. 전도도 고분자의 특징분자가 전기 전도성을 갖기 위해서는 산화된 상태에서 음이온이 doping되어야 한다.전도성 고분자는 가볍고, 저렴하며 가공성이 좋은 물성과 전도도를 쉽게 도핑물질에 의해 조절할 수 있는 장점이 있으며, 대부분의 전도성 고분자는 불용성이어서 반도체칩과 집적회로에서부터 전극, 경량전지성분, 센서, 대전충전물에 이르기까지 다양하게 이용되고 있다. 이것이 바로 전도성고분자가 활발한 연구의 초점이 되고있는 한 이유이다.3. 전도성 고분자의 분류전기전도성 고분자에는 세가지 다른 유형이 알려져있는데, 이온-고분자 고체전극계와 비전도성물질내에 전기전도성물질이 있는 복합체 그리고 전기전달체에 의한 전도성고분자가 바로 그것이다.전기 전도성 고분자는 전하 이동체의 종류에 따라 이온 전도성 고분자로 구분할수 있으며(표1), 이온전도성 고분자는 이온에 의해, 전자 전도성 고분자는 전자나 정공(hole)에 의해 전기가 흐른다.이온 전도성 고분자는 이온기가 고분자에 공유결합되어 있는 고분자염의 형태와 액체 전해질처럼 염을 해리시킬 수 있는 고분자 고체전해질로 나뉜다. 고분자염은 건조상태에서는 counter ion들이 고분자 이온기와의 강한 정전기적 인력으로 인하여 부도체이지만 용매가 존재할 경우에는 전기가 흐르게 된다. 고분자 고체전해질은 1973년 Wright에 의해 발견된 polyethylee oxide(PEO)가 시초로서, 고분자의 에테르기의 산소가 알카리금속염과 착체(complex)를 형성함으로써 이온의 이동이 가능하게 된다. 이러한 PEO착체를 고 체리튬베터리에 이르게 되었으며, 최근에는 고체박막 평판배터리의 개발이 시도되고 있다.전도성 고분자 분류는 또한 non-conjugated 기본골격 구조에 다른 화합물과 전하이동 착물을 형성할 수 있는 pendent(매달린, 미정의) group이 붙어 있는 경우와 주사슬이 걸러 짝지은 이중결합구조를 가지며, 산화제나 환원제에 의해 전기를 통할 수 있는 전하이동 운반체를 만드는 경우.전도성 고분자 제조법(주로 필름 형태로 제조)으로는 전해질 내 전극 이용하는 전극 중합법과 용매에 단량체를 용해시켜 화학적 산화제를 이용하는 화학 중합법, 고분자 필름의 계면에서 단량체를 산화중합 용액 짐지법 그리고 기상의 단량체기 개시제를 미립자 형태로 분무하여 중합기상 중합법.4. 전도성은 전기화학적으로 합성되어 전극상에 직접 film형태로 얻어질 뿐 아니라 전기화학적 제어에 의해 물성의 조절이 가능하고 전도도도 비교적 높으면서 공기 중이나 수분에 대해 매우 안정한 특성을 지니기 때문에 현재 중요 연구가 이들에 집중되어 왔다. 그밖에도 poly(phenylenevinylene), poly(thienylene -vinylene)등과 같이 가공성이 있는 전위체를 사용한 전도성 고분자도 알려져 있으며, 이들은 전도도가 높으면서 안정성이 뛰어 나서 앞으로 중요한 활용이 기대되고 있다.본론본 보고에서 이와같은것들이 실생활에 어떻게 응용되어지는지 알아보도록하겠다. 전도성 고분자를 이용한 전자기기의 전자기파 차폐기술 개발1. 전자기파 차폐기술 개발의 개론전자기기가 급속히 보급되어 이들 전자기기에서 발생되거나 외부에서 발생된 전자파가 정밀측정기기나 의료 장비의 기능에 영향을 미칠 수 있는 문제점이 많이 제기되고 있어 전자파의 발생이나 내성에 대한 규제가 더욱 더 강화되고 있는 것이 오늘날의 추세이다. 특히 가전제품, 컴퓨터와 핸드폰 등에 적용 가능한 공정이 간편하고 제품의 경량화에 영향을 미치지 않는 전자파 차폐재료로서 전도성 고분자를 이용한 신소재 차폐재료 개발과 신소재의 전자파 차폐메커니즘을 분석할 수 있는 차폐성능 측정기술이 절실히 요구되고 있다.본 연구에서는 Polyaniline(PANI)계 전도성 고분자를 사용한 전자파 차폐재료를 개발하고 차폐성능 측정을 위하여 여러 가지 방법의 장단점을 비교 분석하여 측정 오차가 비교적 작고 사용이 용이한 flanged coaxial holder 방식을 선정하여, ASTM D 4935에 부합되는 측정장치를 국내 최초로 설계 제작하여 전자파 차폐성능을 측정하고 공인기관이 보유하고 있는 선진 외국의 장치와 비교하여 개발된 장치의 신뢰성을 확인하였다.2. 전자파 차폐의 이론2.1 전자파 차폐의 기본 이론전자파가 한 매질에서 다른 매질로 입사할 때 경계면에서 일부는 반사되고 효과와 매질내부를 통과하면서 매질의 흡수효과로질에서 Z2인 매질로 전자파가 전달될 때 경계면을 통과한 전자파의 성분은이다. 여기서 E0(H0)는 진입한 전자파의 크기이고 E1(H1)는 경계면을 통과해서 매질2에 있는 전자파의 크기이다.그림1과 같이, 매질2를 통과하면 통과되는 전자파의 양은을 각각 얻게된다.2.1.3 Multiple reflection in thin sheetShield가 얇은 경우, sheet의 양쪽경계에서 반사가 반복되는 경우가 발생된다. 만약 차폐sheet의 absorption loss나 최초 반사가 클 경우 multiple reflection이 일어나기 힘들어 무시할 수 있다.Multiple reflection의 correction factor(B)는 두께가 t. skin depth가 라고할 때전도성 고분자를 이용한 전자파 차폐물질을 개발할 때. Absorption loss. reflection loss와 multiple reflection loss를 고려하면. 전도율이 좋은 물질을 되도록 두껍게 만들어야한다.2.2. 고분자 전자파 차폐 재료 개발전자파 차폐용으로 사용 가능한 여러 가지 고분자 재료가 있으나, 대부분 자체 특성으로 인하여 투명도가 떨어지고 용해도나 용융도가 낮아 가공공정에 어려움이 제기되어 이를 해결하기위한 많은 연구가 진행되고 있다. Polyaniline(PANI)은 가격이 저렴하고 합성이 용이한 전도성 고분자로서 dodecylbenzenesulfonic acid(DBSA)나 camphorsulfonic acid(CSA)등과 같은 크고 긴 알킬기를 갖는 유기산으로 도핑하면 전기전도도가 향상되고 유기 용매에 대한 용해도가 증가되어 코팅 재료로 적합하여 본 연구의 코팅재료로 사용하였다.2.2.1 전도성 고분자 합성 방법아닐린 단량체를 1M HCl수용액에서 ammonium persulfate 를 개시제로 사용하여 HCl로 도핑된 emeraldine salt(ES)의 PANI를 합성하였다. 이를 다시 0.1N NH4OH로 중화시켜 emeraldine base(EB)를 얻도 및 차폐특성2.3 전자파 차폐 효과 특정 방식의 종류 및 비교아래표는 대표적인 전자파 차폐측정 방식을 비교한것이다.SE TestMethodFrequency LimitRequirementon SamplesUnder TestDynamicRange(dB)RepeatabilityLowHighCC CoaxialHolder1MHz1.4GHzAnnular disk90-100PoorFlangedCoaxialHolder1MHz1.8GHzCircular +Reference(Ring+Disk)90-100GoodTime-DomainMeasurementsystem200MHz3.5GHzLarge Sheet50-60GoodDual TEMCell1MHz1GHzCover anAperture50-60GoodContinuous conductor coaxial holder 방식과 Flanged coaxial holder방식은 측정 장치가 coaxial cable 모양의 흡사한 형태이고 측정원리가 거의 같은 방식이어서 dynamic range나 측정할 수 있는 주파수 범위는 거의 같다. 그러나, 측정시료를 고정시키는 방법이 continuous conductor coaxial holder의 경우, 시료를 center conductor와 orter conductor 사이에 링과 같은 모양으로 삽입하게 되어있어서, Flanged coaxial holder 방식의 단면에 디스크형식으로 끼우는 구조보다 접촉성이 떨어져 반복 실험을 할 경우 재현성이 부족하다. Time-domain measurement system의 경우, 한쪽에서 방사 안테나로 전자파를 방사하고 차폐물질을 통과시킨 후 다시 그 전자파를 수신하여 측정하는 것인데, 상당히 큰 차폐시료를 준비해야 하기 때문에 실질적이지 못하다. Dual TEM cell은 다른 측정 방식에 비해 dynamic range가 다소 작은 편이다.이러한 장단점을 비교한 결과, Flanged coaxial holder방식의 측정장치가 본 연구 목적에 가장 적합한 것으
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