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[무기화학]이온성 액체

Ionic Liquid as a Green Solvent목 차서 론 Green chemistry 청정용매의 필요성 (연구 배경) 본 론 Ionic liquid의 정의, 특성 및 종류 Ionic liquid의 응용 결 론 국내외 연구동향 앞으로의 전망The Beginning of Green chemistryGreen chemistry◎ Definition of green chemistry adopted by IUPAC 『The invention, design, and application pf chemical products and processes to reduce or to eliminate the use and generation of hazardous substances』- Environmentally friendly chemistry-The Fields of Green chemistry에너지 생산적 측면 미생물연료전지, 효소연료전지 반도체전극을 이용한 태양 에너지의 활용 합성적 측면 Microwave를 이용한 무용매 반응 Sonochemistry Green solvent를 이용한 합성 Biocatalyst 이용상대적으로 석유정제 및 화학업종이 밀집된 곳에서 많은 화학 물질이 배출 환경오염의 원인합성과정에서의 부산물과 폐기물에 의한 환경오염을 최소화하는 방식의 합성과정 고려Necessity of green solventOrganic solvent vs Green solvent전통적으로 사용되는 유기용매Chloroform Carbon tetrachloride Acetone Methylene chloride Benzene Chlorofluorocarbons ...가능한 청정용매수용액, 이온성 액체 초임계유체 Dense phase fluids 고정화된 용매 불소화된 용매 ...Ionic liquid as a green solvent가장 이상적인 청정용매대기 오염의 주원인인 휘발성 유기화합물(VOCS) 의 사용규제화학 물리적 안정비휘발성무독성큰 용해력회수와 재사온으로 이루어져 있는 “ionic salts” (molten salts) 100˚C 이하의 온도에서 액체로 존재하는 이온성 염 상온에서 액체로 존재하는 이온성 액체: “상온 이온성 액체”(RTIL ; room temperature ionic liquid)Feature in Ionic liquid- Ionic character를 가짐 - 이온성 물질이기 때문에 휘발성이 전혀 없음 (끓는점이 없음) - 매우 넓은 범위에서 액체로 존재(-100˚C ~300˚C) - 화학반응 시 온도조절 범위 넓음 - 열적으로 매우 안정 - 물에 분해되지 않고 매우 안정 - 다양한 유기물, 무기물을 용해 시키는 능력이 뛰어남 - 다양한 유기반응에 반응성 없음 - 치환체(R)와 음이온(X-)에 따라 다양한 물성 변화가 가능 - Solvent Effect 에 의한 반응속도 및 선택성 향상 - 전기화학적으로 넓은 전위창을 가짐Types of Ionic liquidImidazolium 양이온에 2 개의 음이온이 공유결합으로 도입된 구조 (3 개의 이온이 결합된 triple-ion 형 염) 이용도 - free한 양이온은 새로운 single-ion conducting matrix로 기대 - 상대 양이온의 종류를 변화가 쉬워 목적으로 하는 carrier 이온의 수송에 이용 개선가능성 - 염을 첨가하여 염 종류에 따라 물성 개선 - 낮은 융점은 이온 전도도를 높임 - 상대 음이온 구조, spacer 길이 및 구조 변형 상온에서 액체가 되는 triple-ion 형 염이 얻어질 것을 기대(1) Triple-ion 형 imidazolium 염Types of Ionic liquid특정 음이온에 대해 imidazolium 양이온과 carrier 이온이 되는 알칼리 금속 이온을 각각 갖는 염 구조 일반적인 이온성 액체에 비해 점도는 높으나 상온에서 액체로 존재 황산 수소염과 3급 아민의 중화 반응으로부터 합성 분자 구조를 바꿈에 따라 열적 물성 및 이온 전도도의 제어 가능(2) 알칼리 금속 이온성 액체(3)결합으로 각 이온의 이동을 억제) 상온에서 액체가 되는 Zwitterionic Liquids를 얻은 후 첨가되는 이온만이 이동하는 고속 이온 전도 경로를 부여하는 용매가 될 것으로 기대 → 지금까지 없던 전해질의 새로운 개념 - 약 100 ~ 300℃의 높은 융점 → 융점을 낮추기 위한 노력 - 양이온과 음이온의 flexibility 를 높임 - spacer 의 신장에 따른 융점의 저하 - 첨가할 목적 이온에 대해 상호 작용이 약한 분자 설계Types of Ionic liquidStructures in Ionic liquidPhysical property광범위한 유기, 무기화합물을 용해 공유 결합력이 매우 약한 이온으로 구성 극성이지만 공유결합을 하지 않는 용매 많은 유기용매와 섞이지 않고 비수용액이지만 선택적으 로 two phase 를 형성가능 소수성 이온성 액체는 물과도 two phase 를 이룸 비휘발성, 고 진공 조건에서 손실이 없으므로 오염물질 에 대한 문제 해결가능Chemical property극성의 상을 이룸 Polar solvent로서 methanol 과 acetonitrile 의 중간쯤 되는 극성 나타냄 강한 수소결합을 형성 Chloroaluminate 이온성 액체 - alkali halide 의 첨가로 중성이나 완충용액 형성 Liquids crystal - 반응환경을 개선하는 좋은 용매Properties of Ionic liquid이온성 액체는 독특한 물리학적, 화학적 성질로 인해 다양한 분야에서 광범위하게 응용.이온성 액체의 응용- H2, CO, CO2, O2 등의 저분자 물질을 잘 용해시킴 - hydrogenation, hydroformylation, carbonylation, oxidation 반응에 용매로 사용 시 반응속도를 증진시키는 역할 - 친수성/소수성 조절이 가능 - 균일계 촉매를 고정시키는 능력이 뛰어나 반응을 biphasic으로 진행시킬 수 있으므로 반응 후 촉매 분리가 용이촉매반응의 용매로서의 이온성 액체이온성 용매([bm비대칭 알돌 반응을 수행촉매반응에 사용한 예이온성 액체의 알킬기를 아민기로 치환하여 CO2와 가역적으로 반응할 수 있는 새로운 이온성 액체를 개발 recycle 실험을 통해 효율이 계속 유지되는 것을 확인분리 매개체로서의 이온성 액체(1) gas-gas 분리분리 매개체로서의 이온성 액체(2) liquid-liquid 분리Aerogel은 새로운 다공성 물질계로서 Nanotechnology 등 응용 범위가 광범위 Aerogel은 sol-gel process를 통해 얻어짐 → drying 단계에서 용매가 증발하는 속도가 너무 빨라지면 불안정한 gel network가 형성. → 이온성 액체를 도입하면 용매의 증발 속도를 제어할 수 있어 완전한 gel network가 얻어짐, Aerogel 합성의 마지막 단계인 supercritical drying 공정을 생략할 수 있어 장치비 절감(1) Nanoparticles나노화학에서의 이온성 액체Nanoparticle 촉매계는 비균일계 촉매이면서 균일계 촉매처럼 반응 용매에 분산될 수 있어 기존 비균일계 촉매에서 볼 수 없었던 높은 수율과 선택성을 보여줌 Nanoparticle은 반응속도론적으로 불안정하기 때문에 수용성 고분자 혹은 4차 암모늄 염, 계면활성제 등으로 안정화 시켜줘야 함(2) Nano catalysis나노화학에서의 이온성 액체이온성 액체가 갖는 전해질로서의 성질은 연료전지, 폴리머젤이온성 액체 전해질, 리튬이온 액체 밧데리, 광전지 등 다양한 분야 이온성 액체가 전해질로서의 적합한 성질 ① 넓은electrochemical window ② 높은 이온 전도도 ③ 넓은 액체 온도 범위 ④ 비휘발성, 비폭발성전해질로서의 이온성 액체초임계 유체-이온성 액체 hybrid system-열역학적인 성질의 측정 밀도, 계면장력, 열용량, 고온에서의 안정성, 점도, 확산계수, 굴절률, 열전도도, 불순물의 영향, 물과 다른 용매와의 용해도, 기액(vapor liquid) 평형, 이온성 액체 혼합물의 특성 등 열역학적인 성질의 데액체를 특정한 분리공정에 사용하는 기술 -생산과 분석 고품질의 이온성 액체를 생산할 수 있는 재생 가능한 일반 공정 개발과 기존 유기 용매를 대체하기 위해서는 신속한 분석방법 필요이온성 액체 개발과정에서 필요한 기술이온성 액체 수용액으로의 손실은 액체-액체 금속추출과정에서 측정되고 있음 물과 잘 섞여 있는 염에서 수용액으로 이온성 액체가 손실될 가능성. 증기압이 없는 용질을 회수하기 위해서는 다른 방법이 요구됨이온성 액체의 잠재된 문제들Research trend국내 연구동향 - 유기금속화합물을 함유한 고활성 촉매로서의 이온성 액체의 합성 및 응용에 대한 연구 - 첨단 유기합성 기술인 광학활성 화합물 제조 기술 개발에 적용 → 용매와 촉매의 소비를 최소화하는 반응 과정을 개발 - 이온성 액체의 합성 연구 결과를 다양한 생화학 분야에 적용 - 이온성 액체를 이용한 광학활성 화합물 제조기술 개발국외 연구동향 - 다양한 형태의 음이온을 갖는 이온성 액체 합성 기술을 보유 이온성 액체를 촉매반응에 응용하는 기술을 확보 - 미국화학회는 가연성과 독성을 갖는 휘발성 유기용매의 사용억제 정책과 새로운 분리기술이 목표인 심포지엄 `The Goal of Technology Vision 2020'을 개최 -미국 알라바마 대학의 Roger 교수는 청정제조센터를 총괄 aqueous biphasic system(ABS)과 이온성 액체를 이용한 청정화학에 대한 실용화 연구를 선도Research trendReference김완주, 이온성 액체를 이용한 지속가능한 화학 산업, KITECH, 7(4), 19-25 (2004) 김동범, 원종옥, 김훈식, 전해질로의 이온성 액체 응용, Poly. Sci. Technol., 15(4), 449-456 (2004) 신헌용, 이온성 액체(ionic liquid)의 위험성 평가, Chemical Engineering News, 81(3), 36 (2003) KOSEF News, 과학재단소식, 2월호, 8-9 (2002) 김훈식, 김용진, 차세대 청정용매로

자연과학| 2005.12.26| 31페이지| 1,000원| 조회(2,433)

이온성액체, 청정용매, 촉매반응, 물리적성질, 화학적성질

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[작가의 작품과 설명]피터 브뤼겔

Pieter Bruegel the Elder(1525~1569)-민중미술 선구자 브뤼겔`백성들이여，희망을 잃지 말아라．절망에서 분연히 일어나 희망을 노래하라．흑암의 세력은 이제 곧 자취를 감출 것이니'．민중미술의 선구자인 피터 브뤼겔은 민족의 아픈 현실을 복음과 결부시킨 작품으로 표현，절망에 빠진 국민들에게 희망을 이야기했다．브뤼겔이 활동하던 당시의 플랑드르는 칼뱅의 영향을 받은 개신교국가였다．그러나 가톨릭국가인 스페인의 식민지였기 때문에 모진 탄압을 받았다．특히 카알 5세때는 무서운 학정으로 인해 큰 고통속에 있었다．이러한 정치적· 종교적탄압 속에서 브뤼겔은 당시의 부패한 지도자들을 풍자했다．`장님이 장님을 인도하는 그림' `헤롯의 영아 학살' `최후의 심판' `사형장에서의 무도' 등이 그런 것들이다．한편으로는 `빙판 위의 어린이들' `베들레헴의 인구조사' `바벨탑' 등 종교적이고 낙관적인 그림을 통해 민족에게 종교적인 희망을 불어넣었다．그가 16세기 북유럽의 가장 위대한 화가로 손꼽히는 것도 바로 이런 이유에서다．그가 `농민의 화가'로 불렸던 것은 농부들의 생활을 대담하게 묘사했기 때문이다．그는 풍부한 창의력으로 인간의 결점과 우매함을 재치있게 화폭에 담았다．이러한 브뤼겔의 그림에 대해 지나치게 풍자적이라고 비평하는 사람도 있고，깊은 공감과 애정을 표하는 사람도 있다．그러나 19세기 말엽，인상주의 회화를 연구한 비평가들은 브뤼겔의 풍경화가 가진 신선함과 아름다움에 대해 “인간에 대한 그의 비관적인 견해에도 불구하고 자연을 인간의 소행에 의해 그 순수성이 손상되지 않은 매우 긍정적이며 영원히 변치 않는 힘으로 보았다”고 재평가했다．우리가 오늘날 브뤼겔의 작품에 관심을 기울이는 것도 바로 이런 점 때문이다．경제불황으로 인해 제2의 민족적 수난기를 겪고 있는 절망적 상황에서 그림을 통해 다시금 희망을 노래할 수 있기 때문이다．플랑드르 브라반트 지방의 브레다에서 태어난 그는 북해 연안 저지대 국가의 회화에 큰 영향을 끼쳤다．그는 각각 `벨벳의 브뤼겔'과 `지옥의 보쉬의 환상적인 착상과 파티니르의 경건하고 정열적인 풍경화에 강한 영향을 받았다．그러나 그는 단순한 모방에서 그치지 않고 독특한 미술세계를 창출해 냈다．하지만 브뤼겔이 역사상 위대한 화가들중의 한 사람으로 손꼽히는 것은 그의 풍경화 때문이다．그는 작품을 통해 감상자들로 하여금 이 세계에 산다는 것의 의미를 깨닫게 한다．`베들레헴의 인구조사'(1566년·벨기에 왕립미술관 소장)는 찬 겨울의 느낌을 시각적으로 잘 전달하고 있다．그림 중앙에서 오른쪽을 보면 한 시골여인을 태운 나귀를 끌고 가는 요셉의 모습이 보인다． 닭들이 눈 위에서 먹이를 찾고 있고， 멀리 어린아이들이 빙판 위에서 얼음을 지치고 있다．그림 왼쪽을 보면 호적 하러 온 사람들이 모여 있다．호적하러 온 사람들을 위해 돼지를 잡는 이，어린아이들까지 섞인 군중에 둘러싸여 호적을 접수하는 이，돈을 내는 여인，그리고 큰 책을 보며 호명하는 이 등 매우 분주한 모습이다．아무도 저들이 성가족임을 눈치채지 못한다．그리스도는 이와 같이 겸손한 모습으로 우리 가운데 오셨다．그림 중앙에 이 고을을 수비하던 스페인 군인들이 서 있다．작가는 이것을 로마 경비대의 상징으로 그렸을 것이다．이처럼 브뤼겔은 `베들레헴의 인구조사'에 베들레헴의 역사적인 장면 대신 자기 고장의 풍경을 그려 넣었다．브뤼겔은 자기 고장의 현실적인 고통을 복음서와 결부시킴으로써 구원의 메시지를 끊임없이 전달했다．그 결과 프랑드르는 후에 스페인으로부터 독립해 오늘날의 네덜란드를 세우는 놀라운 기적을 이뤄냈다．-네덜란드의 시대적 배경피터 브뤼겔이 살았던 16세기 네덜란드는, 함스부르그가의 신성로마 제국 황제, Carl 5세 (재위 1519~1556)에 뒤이어, 그의 아들인 스페인 왕 Felipe 2세(재위 1556~1598)의 치하에 있었다. 왕은 스페인의 경제적 번영을 위해서 로마 카토리시즘에 의한 강력한 전제 정치를 펴는 가운데, 당시의 네덜란드에도 불어닥치고 있었던 종교 개혁의 거센 바람을 엄하게 다스렸다.이러한 시대적 상황 속에서, 네덜란드의 도시에 의 정치적·사회적 혼란이 겹쳐 이미 16세기 중엽부터 고전적이고 조화있는 양식이 무너지면서 동적인 바로크 양식의 싹(프로토 바로크)이 나타났다. 한편, 마니에리스모라 불리는 주지주의적(主知主義的) 주관주의 양식이 나타나 16세기 중엽에는 건축·조각·회화의 주류가 되었다. 특히 피렌체파의 화가 폰토르모와 브론치노, 바사리, 조각가인 첼리니, 안마나티, 장 볼로냐 등을 대표적인 마니에리스트로 들 수 있으나, 페라라파(派)의 도소 도시, 에밀리아파의 파르미자니노, 베네치아파의 틴토레토 등도 만년에는 마니에리스모로 옮겨갔다. 또 베네치아파의 최후를 장식한 파올로 베로네제는 바로크적 경향으로 끝나, 결국 이탈리아에서의 르네상스 미술은 16세기 중엽 이 두 경향이 교차하면서 실질적으로 끝났다.브뤼겔은, 이렇듯 중세가 막을 내리고 이제 새로운 르네상스의 휴머니즘이 시작되는 근세의 여명기, 신·구의 대립이 극심한 격동기에 새로운 인간의 시대를 확립하기 위한 노력과 그 진통의 시대에 살았다. 이 무렵에 마르틴 루터의 신약성서 독일어 번역이 완성되었고 1522년에는 두 사람의 루터파 수사가 네덜란드 최초의 종교 개혁 순교자로서 화형에 처해졌으며, 몇 만 명이나 되는 신교도들이 처형 되었다. 그러나 이러한 탄압을 겪으면서, 종교 개혁 지도자로 프로테스탄티즘을 확립한 칼빈의 복음 사상, 루터의 독일어 번역판 성서, 프랑소아 라블레에의 (가르강튜아), 데지데리우스 에라스무스의 (우신예찬) 등이 출판되어 널리 읽혀졌다.이 당시의 시대적 상황이 얼마나 흑심 했는가를 짐작하게 해 주는 것으로, 브뤼겔에 관한 다음과 같은 이야기가 전해지고 있다. 그가 죽음에 임박해서 병상에 있으면서, 자기의 데생이 너무나 지나치게 신랄해서, 혹시나 자기 처에게 누가 될까 해서, 많은 데생을 태워 버렸다고 한다. 그리고 그가 살고 있었던 안트워프는 무역 항구 도시로서 당시에 점차 확대되고 있었던 세계적인 상품 무역의 최대의 거점이었으며, 유럽에서 최초로 주식 거래소가 세워졌던 곳이기도 했다는 사실로 미루어 있는 도시, 헤르토오겐보쉬(’s Hertogenbosch) 근처 마을 브뤼셀에서 태어났다. 그는 1540~1545년까지, 안트베르펜·브뤼셀에서 활동한 당시의 주도적인 플랑드르 미술가이자 그의 스승인 피터 쿠케 반 알스트(Pieter Coecke van Aelst 1502~1550)의 공방에서 도제 생활을 했다고 한다. 쿠케의 도제로 있는 동안 그는 일찍부터 인문주의를 접했으며, 쿠케가 사망한 이후에는 쿠케 처의 배려로 도리치 작업실에서 들어가 피터 발텐스(Pieter Baltens)와 제단화 제작에 참여했다. 1550~1551년에는 안트베르펜의 예술가 길드에 등록 하였고, 1552~1553년에는 이탈리아를 여행하면서 알프스 풍경에 감명을 받고 스케치한 풍경화를 남겼으며 그 중 21점이 현존한다.1555년에는 당시 네덜란드에서 가장 중요한 출판업자인 히에로니무스 코크(Hieronymus Cock)와 계약하고 “사방의 바람”이라는 인쇄소에서 수년 간 판화의 밑그림을 그렸다.1556년에는 풍자적이고 교훈적이며 도덕적인 주제에 몰두하기 시작하였으며, 당시 매우 인기가 좋았던 보쉬(Bosch)의 그림에서 볼 수 있는 환상적이거나 기괴한 그림을 그렸다. 다른 미술가들은 대체로 보쉬와 유사하게 모방하는데 그쳤지만 브뤼겔은 창의성을 발휘하여 단순모방을 뛰어넘어 자신의 구도로 발전시켰다. 1559년경부터 , , 등의 작품에서 볼 수 있듯이 당시의 서민들의 풍속이나 축제, 종교와 성서, 속담 등을 내용으로 하여 마치 명랑한 광장 극을 보는 것 같은 그림을 그리기 시작한다. 1563년에는 안트베르펜에서 브뤼셀로 이주하고, 이 무렵에 그의 옛 스승인 쿠케의 딸, 마이켄과 결혼한다. 브뤼겔은 브뤼셀을 본거지로 삼아 그가 생을 마칠 때까지 6년간 많은 걸작을 남겼다. 대표작으로는 ,등이 있다.위의 작품 “결혼잔치”는 브뤼겔의 만년의 작품이자, 대표작이라 할 수 있다. 당시의 마을의 축제와 관습을 주제로 한 풍속화이다. 군상구성(군중구성과 높은 시점)의 이전의 작품들과는 달리 시점은 낮나 신화의 인물에 채택했던 당당한 신체를 농민에게 부여하였다.부분적으로 살펴보면 건물 안쪽 서까래까지 건초가 있는 것을 봐서 추수 직후에 벌어진 장면인 듯하다. 당시의 관습에 따라 신부는 종이 관을 쓰고 아래를 향한 시선과 포갠 손, 신부다운 자세로 조용히 앉아 있다 문으로 음식을 운반하는 모습 백파이프를 불고 있는 악사의 흥겨운 연주 속에 신부를 제외한 모든 인물들이 흥겹게 잔치를 즐기는 농가의 풍속도를 성공적으로 표현하고 있다. 오른쪽 맨 끝 인물을 브뤼겔의 자화상이라고도 하며, 세 명의 급사와 급조한 운반되는 테이블에 의해 왼편 후경으로 이어지는 대각선 동선을 만들어 내고 맥주를 따르는 남자와 손가락을 빠는 어린이에 의해 대칭을 이룬다.둥글고 멍청해 보이는 하객들의 얼굴과 종이왕관을 쓴 채 술에 취해 흡족해하는 뚱뚱하고 바보 같은 신부，음식에 현혹된 인간들의 법석을 실제적으로 묘사하고 있다．불쌍한 신부는 잠깐동안 행복을 맛보는 가난한 여인이다．하객들이 게걸스럽게 먹고 있는 음식도 기껏해야 밀가루죽과 과자 정도．그것도 조잡한 나무접시에 담아 먹고 있다．이는 가난한 사람들의 초라한 축하장면이다．음식을 먹기 전에 먼저 풍악을 울려야 하는 연주자들은 몹시 배고픈 표정으로 죽그릇을 바라보고 있다．사실 이 그림은 풍자적이라기보다는 우리의 도덕의식을 시험하는 작품이다．이런 장면은 그림 속에 국한돼 있지 않다．오늘날 우리를 엄습한 경제불황은 수많은 사람들을 실직으로 인한 배고픔과 추위，구조조정의 칼날에 떨게 하기 때문이다．교수님께서 이상한 국기모양의 그림과 이 그림을 동시에 보여주셨는데 처음에는 이게 뭐하는 그림인가 싶어서 계속 쳐다보아도 뭔지 몰랐다. 하지만 결혼이라는 단어를 듣자마자 바로 “아, 그렇구나” 하는 생각이 든 작품이다.내가 이 작품을 선택한 이유는 우선 처음에 나온 작품이어서도 그렇고, 뭔지 모르게 우리나라의 김홍도와 같은 느낌을 주는 그림이다. 김홍도 선생님 역시 인물을 풍자적으로 묘사하며 서민들의 생활을 잘 나타내듯이 이 그림 역시 뭔가 우리 일상생르겠다.

예체능| 2005.12.26| 7페이지| 1,000원| 조회(2,793)

네델란드, 피터 브뤼겔, 농부의 결혼식, 신체 장애자들

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