천안함 EDS 분석자료에 대한 반박 - 양판석

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천안함 EDS 분석자료에 대한 반박 - 양판석

위니 5 13,918 2010.06.30 15:34
합조단은 EDS분석결과에 나타나는 약 40 퍼센트의 물이 제가 주장하는 것 처럼 알루미늄 수산화물 (깁사이트)에 포함된 구조수가 아니라 산화알루미늄 (강옥)의 표면에 뭍어 있는 습기라는 주장을 하고 있습니다. 그들의 EDS 분석 결과 표는 산화알루미늄이 약 50 퍼센트, 습기가 약 40 퍼센트, 나머지 탄소, 소금, 황, 규소 등등 불순물이 약 10 퍼센트라고 보고하고 있습니다. 문제는 이 물의 정체가 구조수냐 아니면 습기냐 입니다. 지질학에서 매우 간단한 걸로 취급하는 이런류의 문제에 이렇게 시달릴 줄은 저도 몰랐습니다. 솔직히 지질학개론 시험문제로 내면 딱 좋은 수준의 문제입니다. 

강옥은 다들 아시다시피 고온고압광물이며 물을 포함할래야 할수없는 무수광물 입니다. EDS 광물 분석 후 물로 추정되는 것이 나오면 그건 함수광물이다라고 하지 습기다라고 하지않음은 지질학 상식중에도 상식에 속합니다. 제가 이렇게 캐나다에서 까지 속된 말로 열 받는 이유가 여기에 있습니다. 여하튼 문제 제기를 했으니 지질학 하시는 여러분이 질문주시면 책임있게 끝까지 답변을 드리겠습니다.
 
합조단은 EDS가 극소 분석기 임에도 불구하고 전암분석용으로 사용한 것으로 보입니다. 위의 조성비는 전암분석의 결과와 다를바 없습니다. 이는 다시 말해 EDS로 전암 분석을 했는데 강옥이 나왔다 라는 말이 안되는 주장을 하고 있습니다. 이는 암석과 광물의 근본적 차이에 대한 몰이해에서 기원했다고 생각합니다. 여러개의 광물이 모인 암석이 있으면 개개의 광물을 따로 EDS로 동정하는 것이 기본아닙니까? 전암분석하고 나서 개개 광물에 대한 별도 분석 없이 무슨 광물이 있엇는지 어떻게 알수 있을까요? 더더욱 엑스선 회절분석에도 나타나지 않는 비정질 물질이라는 데 정확한 화학분석 없이 어떻게 동정할수 있는지 신기합니다.

지질학에서 보통 젖은 시료는 말리고 나서 EDS 분석을 합니다. 그 이유는 다들 잘 아시다 시피 탄소코팅과 SEM 분석이 진공에서 이루어 지기 때문입니다. 습기가 있어도 코팅 과정에서 그리고 분석과정에서 모두 사라져 SEM에 붙어 있는 EDS로는 습기 측정 불가능입니다. 젖은 시료를 분석하려면 ESEM을 사용해야 합니다. Be 창문이 없는 EDS가 ESEM에 설치되어 있으면 시료가 젖은 채로 산소 나 탄소까지 잡을 수 있습니다. 그러나 합조단의 분석결과에 빠짐없이 동일하게 나오는 금은 이 시료들이 모두 금으로 코팅되어 있음을 지시합니다. 코팅이 필요없는 ESEM을 사용했으면서도 코팅을 한 이유가 무엇일까요? 습기가 진공에서 이루어 지는 금코팅과정을 거치고도 얼마나 남아 있을까요? ESEM이라도 전자빔이 시료의 표면과 만나는 순간 대부분의 에너지는 열로 방출됩니다. 빔 크기나 전류세기에 따라 달라지지만 수백도까지 올라가는 일은 흔합니다. 그래서 다들 함수광물 분석할 때 (사실 누가 EDS를 정량분석용으로 사용하나요?) 열손상을 줄이려 빔 사이즈를 크게 하라는 겁니다. 스캐닝을 하던 한점에 주사하던 표면 온도는 습기를 증발시키기에 충분할겁니다. 그렇다면 ESEM으로도 습기 측정 불가능 입니다. 더구나 금코팅까지 했으니 다들 이건 습기가 아니라 구조수라 동의하시리라 생각합니다.

습기라고 표기된 물의 추정치는 약 36-42%입니다. 이는 이론적으로 깁사이트가 가질수 있는 구조수의 양과 매우 유사합니다. EDS에 나타나는 O/Al 엑스선 세기의 비도 깁사이트와 유사하고 강옥과는 판이하게 다릅니다. 그러면 이 물질을 무어라 불러야 할지 자명해 집니다. 그리고 깁사이트는 강옥과 달리 부식을 통해서도 흔히 생기는 저온점토광물입니다.

이것이 폭발과 관련이 있을까요?

양판석

Comments

.. 2010.06.30 16:52
프레시안 기사 잘 봤습니다. 저 밑에 글에도 댓글을 달았지만 그 수산화 알루미늄은 기원은 알루미늄 자체의 부식이 아닐까요?

Aluminium corrosion results in the formation of alumina Al(OH)3, which is insoluble in
water and precipitates as a white gel, which is found in corrosion pits as white gelatinous
flakes. Upon corrosion, 27 g of aluminium will form 33.6 l of hydrogen.
('Corrosion of Aluminium, Christian Vargel, p. 87)



According to the basic corrosion reaction of aluminium:

2Al + 6H2O --> 2Al(OH)3 + 3H2

the corrosion product is aluminium hydroxide Al(OH)3, commonly called alumina.
Freshly formed alumina contains a great deal of water. After calcination at 1000 8C, the
mass loss can reach 60% [47].

Alumina is a gelatinous white gel that covers corrosion pits. After several weeks of
exposure to air, part of the water will evaporate and the alumina will look like a white
powder. Whether dry or not, the alumina adheres well to the metal surface.

Alumina that is formed during corrosion at room temperature is amorphous [48],
whatever the type of corrosion from which it originates. On the metal surface, its structure
changes slowly (and more quickly in solution) as follows [49]:

Amorphous alumina ---> Boehmite ---> Bayerite ---> Hydrargilite.

('Corrosion of Aluminium, Christian Vargel, p. 142)
winnie 2010.07.01 03:36
합조단에서 분석하신 분들은 추정된 물 (약 40%)이 비정질 강옥의 표면에 습기의 형태로 있다고 주장합니다. 이 논쟁의 핵심은 습기냐 아니면 구조수냐이고 그 문제가 풀리지 않는 한 그 흡착물들은 미상의 물질로 불려야 됩니다. 사실 강옥인지 아니면 깁사이트인지 확인은 이들 광물의 화학조성이 너무 단순해서 고난이도의 해석을 요하는 것도 아니고 오븐건조해서 탄소코팅한 후 대상 물질에만 전자주사해서 Al2O3 무게비가 얼마가 나오는지만 보면 됩니다. 강옥이면 100%, 알루미늄수산화물의 하나인 깁사이트면 65.36 % 정도가 되어야 겠지요. 그도 저도 너무 복잡해서 싫으면 해당물질만 분리한 후 oven dry 하고 나서 ignition loss 해봐도 됩니다.
.. 2010.07.01 05:46
그 부분에 대해 이의를 제기하는 게 아닙니다.

다음 글을 한 번 봐주시기 바랍니다.

http://bric.postech.ac.kr/myboard/read.php?id=63995&Page=1&Board=sori&FindIt=&FindText=&divpage=&page_flag=0
푸른산 2010.07.01 12:13
보통 산화환경에서의 Al 부식은

4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3

와 같이 진행될 가능성이 많습니다.  이 반응의 속도에 따라 부식 산물의 양이 결정되겠지요.  위 반응을 보면, 이 반응 속도가 (거의) 용존 산소량에 좌우됨을 알 수 있습니다.  만일 천암함에서 검출된 Al-화합물이 Al 자체의 부식 결과라고 생각한다면 이 반응 속도를 문헌에서 찾아보고 그 것을 실제 바닷속에서 Al이 잠겨 있던 시간과 비교해 보면 무언가 판단할 근거가 마련될 수 있을 것으로 봅니다.  또 하나 중요한 것은 Al-화합물의 산출 상태인데, Al-부식 산물이라면 원래의 Al에 피막처럼 덮혀져 있을 것입니다.

위 글에서 Boehmite는 AlOOH의 화학식을 갖습니다. 그러므로

Al(OH)3(amorphous)  = AlOOH + H2O

의 탈수 반응을 거쳐야 합니다. 그랬다가 다시

AlOOH + H2O = Al(OH)3(Bayerite)

의 수화 반응을 진행하는 군요?  위니님이 제시한 Gibbsite, Bayerite는 같은 화학식을 갖으나 다른 구조를 갖는 동질이상 물질입니다.  Hydrargillite는 gibbsite의 다른 이름으로 잘 쓰지 않는 말입니다.

제가 이해하기로는, 위니님 지적의 요점은 조사단에서 내놓은 자료가 (비정질) Al-산화물이라 하는데, 그보다는 수산화물일 가능성이 더 높다는 것이죠.  조사단이 반박한 점은 수분이 포함되어 있기 떄문에 그렇게 보일 수도 있다고 한 것이구요.  만일, 일반적 EDX를 이용해 분석했으면(스펙트럼을 보니 그런 것 같습니다) 구조수가 아닌 수분(조사단은 이 뜻인 거 같습니다)이 있으면 분석이 사실상 어렵다는 점입니다.  그렇다면 분석 스첵트럼에 영향을 준 수분은 구조수 (또는 결정수도 가능성이 있지만... 이 조차도 분석을 많이 방해합니다)일 수 밖에 없는데, 그렇다면 다시 분석된 물질이 수산화물(또는 최소 수화물)이라는 결론에 되돌아 가게 되어 위니님 지적이 맞다는 얘기 밖에 안 됩니다. Al 자체의 부식 결과물이라도, 어쨌던 분석 결과가 Al-산화물이 아니라 Al-수산화물 또는 수화물일 가능성이 높다는 점을 지시한다는 건 마찬가지입니다.
wyzhanghui 2011.05.20 16:40
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