• Journal of the KSME
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• v.22 no.5
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• pp.355-359
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• 1982

우리 나라에서도 대형 발전용 보일러의 과열기와 재열기에 스테인레스강을 사용하고 있다. 발 전용 보일러가 점차 고온 고압화 되어감에 따라 고온강도와 내식성을 고려하여 과열기 및 재열 기의 재질은 스테인레스강관이 사용되고 있는 실정이다. 그러나 스테인레스강관을 사용함으로써 수증기에 의한 산화가 문제가 되면 1962년 E. Berle에 의해 연구가 시작된 이래 현재까지 연구는 계속되고 있다. 수증기 산화스케일(scale)의 박리탈락은 과열기 및 재열기의 폐색에 의한 보일러 운전에 장해가 되는 예가 있음으로 이 장해에 대하여 운전, 보수, 제작 측면에서 스케일의 발생 원인과 장해 및 대책에 관하여 그간 연구 및 검토한 결과를 종합하여 기술하고자 한다.

• Clean Technology
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• v.18 no.3
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• pp.272-279
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• 2012

In this study, an environmental-friendly cleaning agent utilizing organic acids and various additives has been developed and applied to the field for removal of scale deposited on the cleaning beds or distribution reservoirs of the waterworks. As an analytical result of scale on the cleaning beds, we found that it consists of mainly metallic oxides such as $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$, and MnO. Malic acid, malonic acid, and citric acid showed relatively better solvency on $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$, and MnO except $SiO_2$ among various organic acids. Mixed organic acid solutions of malic acid, malonic acid, and citric acid were prepared with certain weight ratios and their solvencies on mixed metal oxides of $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$, and MnO were investigated. The experimental results showed that an 10% mixed organic acid solution prepared with weight ratio of malic acid : malonic acid : citric acid = 6 : 2 : 2 were found to have best scale solvency power of about 29%. The formulated cleaning agents with a small amount of nonionic surfactant showed much better solvency on mixed oxides than mixed organic solution alone. Especially, the formulated cleaning agent with 0.2 wt% LA-7 surfactant appeared to have best scale removal efficiency of about 35%. However, the formulated cleaning agent with disinfectants such as NaClO, $H_2O_2$ and $Ca(ClO)_2$ showed poor solvency on mixed oxides. It is inferred that surfactants are able to improve scale removal efficiency due to their capability of emulsification, and disinfectants cause to degrade scale solvency in water because of their oxidation. Based on these basic experimental results, formulated cleaning agents have been prepared with mixed organic acid solution, nonionic surfactants, and disinfectants and successfully applied to removal of scales on the cleaning beds and distribution reservoir at city D waterworks.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.18 no.4
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• pp.389-397
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• 1998

회주철 모재의 표면에 감압 플라즈마 용사법으로 실리콘 분말을 피복시킨 후 $CO_2$ 레이저를 이용하는 표면 합금화로 고온 내스케일성이 향상된 표면 개질층을 제조하였다. 실리콘의 표면 합금층에는 응집상의 흑연(chunky graphite)이 $Fe_5Si_3$로 구성된 망상의 화합물 기지속에 정출하는 조직특성을 보였다. 대기 분위기에서 18.0ks동안 열중량측정(TG)한 결과 실리콘 표면 합금층의 무게 증가율은 회주철 모재에 비하여 923K에서는 약 1/3, 1098K에서는 약 1/10을 나타내었다. 그리고 1098K에서 18.0ks동안 유지시킨 주철모재 시편에서 원래의 모재표면을 기준으로 다공성의 외부스케일과 편상흑연을 따라 생성된 내부스케일로 구성된 두께 $60{\sim}70\;{\mu}m$의 두꺼운 산화스케일이 생성되었으나, 실리콘의 표면 합금층에서는 두께 $3{\sim}5\;{\mu}m$의 치밀한 외부 산화스케일만이 생성되었다. 실리콘 합금층의 단면 미소경도값은 MHV $300{\sim}1100$으로 그 변동폭이 심하였으나, 진공분위기에서 열처리(1223K, 18.0ks)한 경우 미소경도값의 편차는 MHV $300{\sim}500$으로 개선되었다.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.24 no.3
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• pp.281-287
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• 2012

The internal oxide scale of twelve superheater and reheater tubes were tested which were serviced for 30,000~120,000 hours in thermal power plants. The oxide scale was formed in three layers. The Cr-rich area was observed beneath the original metal surface. The hematite ($Fe_2O_3$) phase was formed on the outer surface. The intermediate layer was magnetite ($Fe_3O_4$). The thickness of Cr-rich layer was about half of the total scale. All layers grew during the operation hour of the plant. The thickness of thickest scale was 0.2mm in superheater tubes. This can increase the tube metal temperature about $7^{\circ}C$ more than initial state. $7^{\circ}C$ tube metal temperature can reduce tube life about 30%, but the boiler tube's design margin is big enough therefore it has been analyzed that it would not effect on the life span.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.25.3-25.3
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• 2011

반도체형 가스센서의 가스 감응은 산화물 표면과 주변 가스와의 화학적 반응에 기인한 것이므로 나노 크기의 감응물질 입자를 합성하여 비표면적을 넓히려는 연구가 많이 진행되어 왔다. 일반적으로 감응 물질의 크기가 나노 스케일로 감소하면 가스 감응 특성이 증가하지만, 심한 응집으로 가스 확산이 어려워 가스 감응 특성이 저하되게 된다. 따라서 비표면적이 크면서도 응집이 덜한 나노 구조체가 산화물 가스 센서에 이용되어 왔다. 특히 중공구조는 응집이 적고 가스확산이 용이하며 큰 비표면적을 가지기 때문에 널리 연구되어진 나노구조체이다. 한편 산화철은 친환경적인 n-type 반도체로써 에너지 저장소, 촉매, 리튬-이온 배터리의 양극물질, 가스센서 등의 응용분야에 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 Solvothermal에 의한 자기조립 방법으로 산화철 중공구조를 합성하고 기능화를 위해 귀금속 촉매인 Pt를 첨가하였다. $400^{\circ}C$에서 에탄올 가스에 대한 가스 감응 측정을 통해 대조군인 산화철 응집체와 나노 스케일의 구에 비해 중공구조가 가스 감응에 유리함을 보고한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.109-109
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• 2018

Cr-Mo 합금강은 고온 환경 하에서 높은 크리이프 강도와 우수한 내식성 때문에 발전설비, 석유 화학, 그리고 해양산업과 같은 여러 산업분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, Cr-Mo 강의 내식성은 합금 내 Cr 함량에 크게 의존한다. 이는 고온에서 Cr과 O가 화학적 반응을 일으킴에 따라 보호성의 Cr 산화스케일을 형성하기 때문이다. 그러나 화석연료를 사용하는 발전설비의 경우, $SO_2$가 포함된 강한 부식성의 연소 가스가 배출되며, 이에 노출된 금속의 표면에서는 산화와 황화가 동시에 발생한다. 황화스케일은 산화스케일에 비해 매우 빠르게 성장하며, 그 특성이 매우 취약하기 때문에 황화 환경에서 금속의 내식성 및 기계적 물성치는 보다 크게 저하된다. 따라서 본 연구에서는 화력 발전소의 증기발생용 튜브 재료인 9Cr-1MoVNb 강을 선정하였으며, $SO_2$ 가스 환경 하에서의 부식 및 기계적 물성치 저하 특성을 평가하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 9Cr-1MoVNb강의 화학 성분 조성은 0.1 C, 0.38 Si, 0.46 Mn, 0.25 Ni, 8.38 Cr, 0.93 Mo, 0.18 V, 0.09 Nb, 그리고 나머지는 Fe이다. 부식시험은 가공된 미소시험편과 인장시험편을 전기열처리로에 장입한 후, $650^{\circ}C$에서 $N_2+O_2+O_2+SO_2$ 조성의 가스를 분당 50 CC로 흘려주었다. 제작된 시험편에 대한 부식거동은 무게 증가량, optical microscope, scanning electron microsope, 그리고 energy dispersive x-ray spectrum을 통해 평가하였다. 그리고 기계적 물성치 평가를 위한 인장시험은 분당 2mm 변위제어를 통해 실시하였다. 그 결과, 9Cr-1MoVNb 강은 $SO_2$ 가스 환경 하에서 비 보호적인 Fe-풍부상의 산화 스케일층이 두껍게 형성됨에 따라 열악한 내식성을 나타냈다. 그에 따라 기계적 물성치는 저하되는 경향을 나타내었다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.20 no.6
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• pp.455-463
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• 2009

코발트 보호막 코팅이 적용된 페라이트계 스테인리스 스틸인 STS 430과 STS 444 소재에 대해 고체산화물 연료전지용 금속연결재로서의 고온 산화 특성에 대해 살펴보았다. 코발트 코팅층은 $800^{\circ}C$ 고온 산화 후 코발트 산화물 및 $Co_2CrO_4$, $CoCr_2O_4$, $CoCrFeO_4$ 등과 같은 코발트가 함유된 스피넬 상을 형성하였다. 또한 페라이트계 스테인리스 스틸과 코발트 코팅의 계면에서 크롬과 철이 함유된 치밀한 산화층을 형성하여 금속연결재 표면의 스케일 성장속도를 감소시키고 금속연결재 내에 함유된 크롬의 외부 확산을 효과적으로 억제하였다. 한편 STS 430은 고온 산화 후 표면에 형성된 스케일 하부에 $SiO_2$와 같은 내부 산화물이 형성된 반면 STS 444는 표면 스케일 이외에 다른 내부 산화물은 확인되지 않았으며 고온에서의 면저항 측정 결과, 코발트가 코팅된 STS 444의 전기 전도성이 STS 430 보다 우수한 것으로 나타났다.

• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.9 no.3
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• pp.55-60
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• 2009

This paper deals with the analysis of characteristics of the scale non-uniformly formed on the surface of the steel during the steel production processes. The steel made at the high temperature contacts with the oxygen in the air, so forms the scale immediately. The scale has a role to protect the surface of the steel product as a oxide-layer, but the scale formed non-uniformly spoils the exterior of the steel product and occurs the problems about the next processes. There is a pickling process to remove the scale of the steel products, but the real situation is that the pickling process is not also based on the analysis of the characteristics of the scale. Therefore, this paper describe the procedures of the analysis of the scale more effectively using the radio-frequency wave. Using the radio-frequency wave, this paper introduce the experimentations to analyze the distributions of scale, the junction characteristics between the surface of steel and scale and the distributions of scale on the produced steel coil. Also, according to the simple simulations, this paper proves the proprieties about the above contents.

• Clean Technology
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• v.16 no.3
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• pp.162-171
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• 2010

The objective of this study is to develop cleaning agents for the indoor water supply pipe which is environmentally friendly and suitable for removing scale by using various organic acids, inorganic acids, and some additives. Among various organic acids, oxalic acid, citric acid, and malic acid showed good cleaning efficiency of iron oxides which were main components of the indoor water supply pipe scale. Several cleaning agents were formulated by adding chemical additives into these organic acids and evaluated for removal of iron oxides. In this study, it was found that nonionic surfactants were excellent for the removal of iron oxide scale among various additives. Two types of cleaning agents($F_1$, $F_2$) with comparatively high solvent power for iron oxides were formulated in this study. The cleaning agents $F_1$ made by organic acids and some additives were formulated to be safe and environmentally friendly, but seemed to have disadvantage due to their comparatively low cleaning efficiency of iron oxide than $F_2$. But, the cleaning agents $F_2$ prepared by adding inorganic acid a little to $F_1$ showed comparatively good cleaning efficiency of iron oxide and could be recommended for removing hard scale of iron oxides in the indoor water supply pipe. Thus, it is considered that the formulated cleaning agents should be selected based on the extent of scale in the indoor water supply pipe.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.5
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• pp.563-569
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• 2012

The superheater and reheater tubes of a heavy-load fossil power plant boiler can be damaged by overheating, and therefore, the degree of overheating is assessed by measuring the oxide scale thickness inside the tube during outages. The tube temperature prediction from the oxide scale thickness measurement is necessarily accompanied by destructive tube sampling, and the result of tube temperature prediction cannot be expected to be accurate unless the selection of the overheated point is precise and the initial-operation tube temperature has been obtained. In contrast, if the tube temperature is to be predicted analytically, considerable effort (to carry out the analysis of combustion, radiation, convection heat transfer, and turbulence fluid dynamics of the gas outside the tube) is required. In addition, in the case of analytical tube temperature prediction, load changes, variations in the fuel composition, and operation mode changes are hardly considered, thus impeding the continuous monitoring of the tube temperature. This paper proposes a method for the short-term prediction of tube temperature; the method involves the use of boiler operation information and flow-network-analysis-based tube heat flux. This method can help in high-temperaturedamage monitoring when it is integrated with a practical tube-damage-assessment method such as the Larson-Miller Parameter.