• 방사성폐기물학회지
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• 제13권3호
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• pp.181-186
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• 2015

사용후핵연료 파이로프로세싱에서 발생하는 방사성폐기물의 양을 최소화하기 위해서는 방사성 핵종 함유 염폐기물을 효과적으로 처리할 수 있는 기술개발이 필요하다. 이를 위해 탄산화물(Li₂CO₃, K₂CO₃)을 이용한 반응증류공정에서 LiCl-KCl 공융염 내 NdCl₃의 분리특성을 관찰하였다. HSC-Chemistry 프로그램을 이용한 탄산화물과 NdCl₃의 반응모델결과에서 NdCl₃는 탄산화물의 주입조건 및 온도변화에 따라 산염화물(NdOCl) 또는 산화물(Nd₂O₃) 형태로 전환됨이 확인되었으며, 탄산화물의 주입조건에 따른 LiCl-KCl-NdCl₃계의 반응증류시험에서 반응모델결과와 유사한 경향을 확인하였다. 이 결과들을 이용하여 LiCl-KCl 공융염 내 NdCl₃를 고화가 용이한 산화물 형태로 분리하기 위한 공정조건을 도출하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권1호
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• pp.59-64
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• 2018

사용후핵연료을 건식처리하는 파이로프로세싱 중 전해정련 및 제련공정 후 발생되는 우라늄과 초우라늄 및 희토류 등의 염화물을 함유한 LiCl-KCl 공융염에는 특히 희토류 함량이 높기 때문에 유효자원으로 활용이 가능한 형태의 우라늄과 초우라늄의 분리/회수가 쉽지 않다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 $LiCl-KCl-UCl_3-NdCl_3$ 시스템에서 산화제($K_2CO_3$)를 이용하여 $UCl_3$를 산화물 형태로 전환한 후 전기화학적 방법을 이용하여 $NdCl_3$를 금속형태로 분리하는 실험을 실시하였다. 실험에 앞서, 이론적 평형계산을 수행하여 우라늄 염화물을 산화물로 전환하기 위한 실험조건을 결정하였다. 상기의 실험에서 LiCl-KCl 내 $UCl_3$는 첨가제의 주입량이 이론적 반응당량에 근접하였을 때 거의 대부분이 염내에서 염화물 형태로 존재하지 않는 것으로 나타났다. 이후 액체금속음극을 이용하여 $NdCl_3$를 금속형태로 전착시켰으며, 전착실험 후 투명한 용융상의 LiCl-KCl 공융염과 갈색의 우라늄 산화침전물이 존재함이 확인되었다. 이러한 결과들을 통해 $LiCl-KCl-UCl_3-NdCl_3$ 시스템에서 우라늄 및 희토류를 각각 분리할 수 있는 방안을 수립할 수 있을 것으로 판단된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제15권1호
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• pp.83-90
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• 2017

사용후핵연료 파이로프로세싱에서는 방사성 희토류 염화물($RECl_3$)을 함유한 LiCl-KCl 공융염폐기물이 발생되며, 핫셀시설에서 운영을 목적으로 단순한 형태의 공융염폐기물 처리공정을 개발하는 것이 필요하다. 본 연구에서는, LiCl-KCl 공융염폐기물 내 희토류 핵종 분리/고화공정의 단순화를 목적으로 $Li_2O-Al_2O_3-SiO_2-B_2O_3$계의 무기합성매질을 이용하여 LiCl-KCl 공융염 내 희토류 핵종(Nd)을 분리한 후 분리생성물을 바로 고화하는 시험을 실시하였다. 공융염 내 희토류 염화물($NdCl_3$) 대비 0.67의 무게비에 해당하는 무기합성매질의 양으로도 Nd 핵종을 98wt% 이상 분리할 수 있었고, 이 때 얻은 희토류 핵종 포집생성물은 약 50wt% 수준의 희토류 산화물 함량을 보유하고 있었으며, 이 포집생성물을 화학적 내구성이 우수한 단일상의 균질한 유리고화체로 제조할 수 있었다. 이 결과들은 LiCl-KCl 공융염폐기물 내 희토류 핵종의 분리/고화공정을 단순화하기 위한 방안수립에 활용될 수 있을 것이다.

• 공학기술논문지
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• 제6권2호
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• pp.125-129
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• 2013

In the pyrochemcial process of spent nuclear fuel, it is necessary to separate rare earth nuclides from LiCl-KCl eutectic waste salt for radioactive waste reduction. This paper presents the phosphorylation of neodymium chloride in LiCl-KCl-NdCl₃ system using Li₃PO₄-K₃PO₄ as a phosphorylation agent in a chemical reactor with pitched blade impellers. The phosphorylation test was performed changing operation temperature, stirring rate, and amount of phosphorylation agent. Neodymium chloride was effectively converted into neodymium phosphate (NdPO₄). It was confirmed that more than 99 wt% of neodymium can be separated from LiCl-KCl-NdCl₃ system using a phosphorylation method l

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.145-149
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• 2015

LiCl 용융염에서 희토류 금속을 포함한 $Nd_2O_3-La_2O_3-NiO$ 복합산화물의 전해환원을 통한 $La_{0.5}Nd_{0.5}Ni_5$ 합금제조에 대한 연구를 수행하였다. $Nd_2O_3-La_2O_3-NiO$ 복합산화물은 $1100^{\circ}C$에서 소결시에 $NiNd_2O_4$ (스피넬)과 $LaNiO_3$ (페로브스카이트) 구조가 생성되었다. 스피넬 및 페로브스카이트 구조는 복합산화물의 전해환원 반응속도를 증가시켰다. LiCl 용융염에서 전해환원 반응 동안 $Nd_2O_3-La_2O_3-NiO$ 복합산화물은 Ni, $NiLa_2O_4$ 등의 다양한 중간생성물을 거쳐 $La_{0.5}Nd_{0.5}Ni_5$ 합금으로 환원됨을 확인할 수 있었다. XRD 분석결과를 통해 최종 생성물인 $La_{0.5}Nd_{0.5}Ni_5$의 생성 메카니즘을 제시하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제14권2호
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• pp.33-42
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• 2005

Nd와 Sm이 혼합된 염산용액에서 PC88A에 의한 두 금속의 분리에 대한 실험을 수행하였다. 또한 PC88A의 비누화가 두 금속의 추출 및 분리에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구에서 수행한 실험조건에서 Sm의 분배계수가 Nd의 분배계수보다 크며, 분리인자는 수상의 pH에 따라 증가하였다. 비누화 PC88A로 추출하는 경우 PC88A로 추출하는 경우에 비해 분배계수와 분리인자 모두 증가하였다. PC88A와 비누화 PC88A에 의한 추출시 초기추출조건으로부터 Nd와 Sm의 분배계수와 분리인자를 예측할 수 잇는 모델을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 모델을 초기추출조건에 적용하여 예측한 Nd와 Sm의 분배계수는 실험으로 측정한 값과 서로 잘 일치하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.175-183
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• 2022

자동차 시장의 확대에 따라 자동차 모터의 필수 소재로 희토류금속인 Nd에 대한 수요가 급증하고 있다. Nd를 제조하기 위하여 Nd₂O₃와 Ca계 합금의 열 환원반응에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 본 연구에서는 Nd₂O₃의 환원제로 사용되는 Ca계 합금인 Ca-Cu를 CaCl₂ 용융염에서 전기분해반응을 통해 제조하였다. 전기분해반응의 작업 전극과 상대전극으로는 Cu 와이어와 흑연을 각각 사용하였다. 기준전극은 AgCl:CaCl₂=1:99 mol%로 혼합한 혼합물에 Ag 와이어를 넣어 제작하였다. 순환전압 전류법 결과에 의하면 -1.8 V의 전위부터 작업전극의 표면에 Ca²⁺의 증착이 관찰되었으며, CaCl₂ 염의 온도가 증가할수록 Ca²⁺의 환원전위가 감소하였다. 시간대전류법 실험을 통해 계산된 Ca²⁺의 확산계수는 5.4(±6.8)×10^-6 cm²/s으로 나타났다. 또한, Cu 전극에 일정한 전위를 가해 Ca-Cu 액상합금을 제조하였으며 제조된 합금은 EDS line scan을 통해 인가 전위의 증가에 따라 Ca의 전기화학적 삽입이 증가함을 확인하였다. -2.0 V보다 음의 전위를 인가하여 제조한 Ca-Cu 합금의 조성비는 Ca:Cu=1:4임을 확인하였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2015년도 추계학술논문요약집
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• pp.89-90
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• 2015

• 자원리싸이클링
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• 제13권4호
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• pp.39-45
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• 2004

염산용액에서 PC88A에 의한 Nd의 용매추출에 관한 연구를 하였다. 추출조건과 실험결과에 이온평형을 적용하여 Nd과 PC88A의 추출반응식 및 평형상수 값을 얻었다. $Nd_{aq}$ $^{ 3+}$ + $1.5H_2$$A_2$,org = $NdA_3$,org + 3H/sun $aq^{+}$ , K=0.25 본 연구에서 구한 Nd의 추출반응의 평형상수를 초기 추출조건에 적용하여 예측한 Nd 분배계수와 측정값은 서로 잘 일치하였다. PC88A의 비누화가 Nd의 추출 및 평형 pH 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 비누화된 PC88A는 단위체로 추출반응에 참여하여 Nd의 추출율을 증가시켰다. 수상의 초기 pH에 대한 평형 pH의 변화는 Nd과 PC88A의 초기농도비에 크게 의존했다.

• 자원리싸이클링
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• 제23권6호
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• pp.22-29
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• 2014

네오디뮴 폐자석 침출액으로부터 희유금속인 네오디뮴을 회수하는 연구와 함께 네오디뮴과 같이 침출되는 철의 부가가치를 높이는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 네오디뮴과 같이 침출되는 철의 유용자원화를 위한 기초연구로 철 나노분말을 제조하는 실험을 수행하였다. 본 연구는 $FeCl_3$ 용액을 철 분말 원료로, 분산제는 $Na_4P_2O_7$와 Polyvinylpyrrolidone를 이용하였고, 환원제로는 $NaBH_4$, 철 나노분말 핵생성 촉진제 seed로 염화팔라듐을 사용하였다. 제조한 철 나노분말을 XRD, SEM을 이용하여 분말의 형상 및 크기를 분석하였다. Fe와 $NaBH_4$의 몰 비를 1 : 5로 조절하여 철 분말을 제조하였으며, 이 때 철 분말은 구형이었으며, 입도는 약 50 ~ 100 nm 였다. 분산제 $Na_4P_2O_7$의 경우 100 mg/L에서 철 이온의 제타포텐셜이 음의 값을 가졌고, $FeCl_3$ 과 PVP와 Pd의 질량비 1 : 4 : 0.001에서 분산이 양호하고, 입도가 100 nm 인 철 나노분말을 합성하였다. 같은 반응 조건에서 폐 Nd 침출액의 Fe 이온을 pH를 조절하여 슬러리화한 후 실험을 진행한 결과, pH 9에서 구형의 철 분말을 합성할 수 있었으며, 20 L 이상의 Scale-up 공정에서는 분산제 없이 환원제로 175 nm 크기의 철 분말을 합성할 수 있었다.