| 초록 |
□ 연구목적 본 연구에서는 유기물 함유 모델 입자 및 프랑스 남부 지역에서 포집할 실제 유기물 함유 입자의 상대 습도에 따른 흡습성, 상변화 및 화학 조성을 밝힘으로써 대기 중 다양한 습도 조건에 따른 유기물 함유 입자의 화학적 및 미시적 특성에 대해 명확히 밝히고자 한다. 이를 위하여 광학현미경을 이용한 흡습성 측정 장치, SEM/EDX 기반의 low-Z particle EPMA, ATR-FTIR imaging, micro-Raman, AFM, TERS의 다양한 현미경/분 광법 기반의 대기 입자 분석 기술을 개발하고 본 연구에 활용한다. □ 연구내용 한국측 인하대 연구팀과 프랑스측 IMS 연구팀이 각각 개발하여 보유하고 있는 단일입자 분석 기술을 연계하여 대기 중 유기함유 입자 및 유기함유 표준 모델 입자에 대한 연구를 진행하고자 하였다. 인하대 연구팀은 프랑스 EPOC 연구팀과 함께 채취한 유기물 함유 입자에 대해 in-situ RMS를 이용하여 상대습도에 따른 개별 입자의 흡습성을 측정하고자 하였고, 이차유기입자의 중간체인 MBTCA의 흡습성을 연구하였다. 인하대 연구팀에서 측정한 smog chamber aerosol 시료를 프랑스 연구팀이 개발하여 보유하고 있는 micro-Raman 단일입자분석 기술 및 TERS, AFM을 이용하여 입자 표면의 형상과 화학 조성을 분석하였다. 흡습성 측정, low-Z particle EPMA, ATR-FTIR imaging, micro-Raman imaging 분석 기술들은 전자현미경, 혹은 광학현미경을 이용하기 때문에 동일한 입자를 찾아서 분석할 수 있고, 더불어 이 방법들이 비파괴 분석 기술이기 때문에 개개의 미세입자를 다양한 분석 기술로 여러 번에 걸쳐 분석하는 것이 가능하다. 한국과 프랑스 양측의 연구팀에서 보유하고 있는 분석 기술을 동일한 입자의 분석에 적용하게 되면 유기물을 함유하고 있는 개개 입자의 특성을 명확하고 구체적으로 파악할 수 있을 것으로 기대하고 현재 측정한 분석 결과를 해석 중에 있다. □ 연구결과 본 연구에서는 ATR-FTIR과 micro-Raman mspectrometry를 함께 활용하여 여러 조건에서 생성된 smog aerosol의 분석을 행하였으며 이차유기입자의 반응물, 중간체, 생성물로 알려진 표준물질에 대하여 ATR-FTIR과 micro-Raman 연구를 행하였다. 또한 표준물질에 대하여 SERS(surface enhanced Raman spectroscopy), TERS(tip-enhanced Raman spectroscopy) 등의 최신 micro-Raman 분석과 MBTCA의 흡습성 연구 등을 수행하였다. 본 연구를 수행하기 위하여 연구책임자를 포함하여 3명의 한국측 연구자가 2번(2018.1.22-2.2, 2019.1.17-1.29)에 걸쳐 Bordeaux 대학을 방문하였으며, 프랑스측에서는 4번(2017.10.22-11.4, 2017.12.17-12.23, 2018.8.12-9.2, 2018.12.8-12.15)에 걸쳐 총 8명의 연구자가 인하대 연구책임자 실험실을 방문하였다. 이러한 국제 교류 연구의 후속 조치로 한국측 연구책임자가 2019.5.13일부터 2달간 Bordeaux 대학에 방문교수로 연구를 진행하기로 하였다. □ 연구결과의 활용계획 지구 기후 변화에 직·간접적으로 영향을 미치는 대기 에어로졸 중 상당 부분을 차지하는 유기 입자들의 물리화학적, 광학적 특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 상호보완적인 미세입자 분석법과 특정 표면 특성 imaging 기술을 연계하여 다양한 습도 조건에서 유기물 함유 입자의 흡습성장, 상변화 및 화학 조성에 대한 고유한 정보를 파악할 수 있다. 이전의 연구에서는 TERS 및 SERS와 같은 나노 분해 및 민감 분자 분광법을 사용하여 유기물 함유 입자 특성 연구를 심도 있게 수행하지 않았다. 다중 성분 모델 입자와 포집한 실제 입자를 함께 연구함으로써 특정 크기의 유기물을 함유하고 있는 부유 입자의 흡습성 거동을 보다 명확히 예측하는데 기여할 수 있다. (출처 : 국문 요약문 4p) |
