• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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• pp.346-346
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• 2009

산화물 형태 사용후핵연료의 효율적 처분 혹은 재활용을 위한 연구 가운데, 고온의 LiCl 용융염 중에서 전해환원하여 금속으로 환원시킨 후, 환원된 금속을 고온의 LiCl-KCl 용융염에서 전해정련하는 연구가 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다. 전해환원을 위해 일정 농도 $Li_2O$가 LiCl 용융염에 첨가되며 $Li_2O$ 농도가 높으면 반응 재질의 부식성이 크게 증가하므로 일반적으로 우라늄 산화물은 1wt% 이하의 $Li_2O$ 농도에서 전해환원 된다. 우라늄 산화물의 전해환원 전위는 $Li_2O$의 전해환원 전위 보다 표준 상태를 기준으로 공정온도인 650 $^{\circ}C$ 에서 약 70 mV 정도 낮기 때문에 전해환원 과정에서 $Li_2O$ 의 환원으로 Li 금속이 생성될 가능성이 있으며 우라늄 산화물은 대부분 직접 전해환원 되지만 일부 Li에 의해 화학적으로 환원되기도 한다. 전해환원 공정에서 환원되지 않은 희토류 산화물은 전해정련 공정에서 $UCl_3$와 반응하여 $UO_2$를 생성시켜 공정 효율을 떨어뜨린다. 따라서 전해환원 공정에서 가능하연 최대한 희토류 산화물을 금속으로 환원시키는 조건을 찾아내는 것이 바람직하고 이를 위해서 우선 전해환원 공정에서 희토류 산화물의 화학적 거동의 이해가 요구된다. 본 연구에서 열역학적 검토를 통하여 희토류 산화물의 환원 조건을 조사한 결과 희토류 산화물은 매운 낮은 $Li_2O$ 농도에서 Li에 의해 환원되고, 1wt% 이하의 $Li_2O$ 농도에서는 Sc와 Lu의 산화물이 $Li_2O$와 복합산화물을 형성하고 이들 복합산화물은 Li에 의해 환원되지 않는 것으로 나타났다. 또한 희토류 원소 별로 희토류 원소 산화물의 Li에 의한 환원 조건으로서 평형상태에서의 $Li_2O$ 농도 즉 환원 임계 $Li_2O$ 농도를 실험적으로 측정하였으며 1wt% $Li_2O$ 농도 이하에서 열역학적 해석과 동일하게 Sc와 Lu만이 복합산화물을 형성하여 Li에 의해 직접환원 되지 않는 것으로 관찰되었다.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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• pp.296-296
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• 2009

산화물 사용후핵연료를 대상으로 하는 파이로 공정은 고온 용융염 매질에서 산화물을 금속으로 전환시키는 전해환원 공정으로부터 시작된다. 이후, 전해정련 공정이 도입되어 전해환원 공정에서 금속으로 환원된 생성물을 처리하게 된다. 전기화학적 공정인 이 두 공정에는 전류전달 매질인 전해질로 용융염이 사용된다. 그러나 전해환원 공정은 LiCl 염을 기반으로 하는 반면 전해정련은 LiCl-KCl 공융염 조건에서 운전하여 두 공정의 연계성 향상 및 공정 안정성 확보를 위해서는 전해환원 공정에서 생성되는 금속전환체에 존재하는 잔류염을 제거하는 공정의 도입이 두 공정사이에 고려되고 있다. 전해환원 공정에서 산화물이 금속으로 환원되는 동안 고체입자의 외형이 유지되며 따라서 제거된 산소에 의해 금속전환체에는 공극이 발생하게 된다. 또한, 전해환원에 도입되는 산화물의 물리적 형태가 분말 또는 펠렛 등 다양한 형태로 도입 가능하여 단위 입자들 사이에 많은 공극이 발생하게 된다. 이렇게 기존재하거나 또는 공정 운전에 의해 새롭게 생성된 공극에는 전해환원 매질인 LiCl 염이 침투하여 금속전환체는 염에 의해 젖게 되며 공정 종료시 고화되어 금속전환체에 포함된다. LiCl을 제거하기 위해서는 가열에 의한 증류가 연구되고 있다. 그러나 LiCl의 낮은 증기압에 의해 비교적 낮은 온도에서 증발시키기 위해서는 감압조건이 필수적으로 고려되어야 한다. 한국원자력연구원에서는 다공성 모의 금속전환체를 사용하여 LiCl에 의한 Wetting 후 적절한 증발 조건 결정을 목적으로 온도 및 압력 조건 설정을 위한 기초실험에 결과를 수행하였다. 본 연구의 기초 실험 결과 $700^{\circ}C$온도 조건과 감압조건이 잔류염 제거를 위한 공정조건임을 밝혔다. 또한 모의 금속전환체를 담고 있는 미세 다공성 Basket은 고온조건에서 공극의 변형에 의해 증발에 대한 저항으로 작용하여 증발 효율을 저하시키는 것으로 나타났다. 따라서 잔류염 제거를 위해서는 전해환원 Basket이 비교적 큰 공극을 지녀야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.357-362
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• 1998

PWR 정지시 일차계통 수화학 제어의 주요대상은 계통표면에 침적된 부식생성물의 주성분인 비화학양론적 니켈(코발트)페라이트로서, 산성-환원 단계에서 용존수소에 의해 Ni$^{\circ}$ (또는 Co$^{\circ}$)로 환원되고 산성-산화 단계에서 용존산소에 의해 Ni$^{2+}$ (또는 CO$^{2+}$)로 산화되어 이온교환기에 의해 제거된다 본 연구에서는, 니켈 및 코발트 산화물의 25~300 $^{\circ}C$ 환원 또는 산화반응 시 표준자유에너지의 변화 및 용존수소 또는 용존산소의 요구농도를 계산하여, 원자로 정지시 일차계통수 용존 기체의 제어조건을 고찰하였다. 산성-환원 단계의 냉각재 온도인 300~82$^{\circ}C$ 범위에서 용존수소가 충분할 경우 열역학적으로 $^{58}$ Co(또는 $^{60}$Co)Fe$_2$O$_4$$\longrightarrow$Co의 역반응이 억제되므로서 노심외 계통부위 침적이 감소될 수 있기 때문에, 용존수소를 온도에 따라 요구농도 곡선 위로 약간 높게 유지하는 것보다 25~50 cc/kg-$H_2O$로 유지하는 방식이 바람직한 반면, 용존산소를 제공하는 과산화수소 농도가) 2.7 ppm일 때 NiFe$_2$O$_4$$\longrightarrow$Ni$_2$O$_4$(+$\alpha$-Fe$_2$O$_3$) 반응이 일어날 수 있기 때문에, 산성-산화 단계에서는 과산화수소의 냉각재 농도를 이보다 낮게 유지하는 것이 바람직하다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.182-185
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• 2005

울산광산 내 지표수와 토양 중의 공극수에 함유되어 있는 비소의 오염현황을 파악하고, pH와 산화-환원 전위 값의 변화에 따른 자연저감 능력을 평가하였다. 유비철석을 비롯한 비소함유 광물은 높은 산화-환원 전위 값과 낮은 pH 조건에서 해리되며, 이후 지하수의 진화과정에서 pH가 상승함에 따라 주로 5가의 비소형태로 존재하게 된다. 울산광산지역 지하수의 비소농도는 Eh가 높은 비포화대와 포화대 지하수의 경계부에서 높은 경향을 나타내며, 포화대의 상부에서는 Eh가 비교적 일정하나 비소 농도는 다양한 분포양상을 보인다. 포화대 하부에서 비소의 함량은 매우 낮으며, Eh 감소에 따라 비소 함량이 비례적으로 감소한다. 반응경로 과정에서 비소농도는 Eh<-0.1(V)인 지하수 포화대에서 가장 낮으며, pH가 상대적으로 낮고 산화-환원 전위값이 높은 비포화대에서 증가되는 경향을 보인다. 풍화 반응 정도가 높은 광미와 토양에서 비소농도 높으나, 용출실험에서 비소가 기준치 이하로 용출되는 것은 풍화반응과 토양에 의한 비소의 자연저감이 진행되고 있음을 반영한다. RMB를 이용한 중금속 제거능력 평가 실내실험에서, 산성과 알칼리 조건 모두에서 제거율이 높은 것으로 나타났다. 인회석과 철산화물질로 구성된 RMB는 친환경적이고 2차 오염문제를 극복할 수 있는 물질로서, 비소의 자연저감 능력을 향상시킬 수 있는 정화처리제로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• 제11권3호
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• pp.55-62
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• 2004

The oxidation of pure Sn and high Pb-Sn alloys was investigated under different oxidizing conditions of temperature and humidity. Both the chemical nature and the amount of oxides were characterized using electrochemical reduction analysis by measuring the electrolytic reduction potential and total transferred electrical charges. For pure tin, SnO grew faster under humid condition than in dry air at $85^{\circ}C$. A very thin (<10 ${\AA}$) layer of SnO, was formed on the top surface under humid condition. The mixture of SnO and $SnO_2$ was found for oxidation at $150^{\circ}C$. XPS and AES were performed to support the result of oxide reduction.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• 제61권4호
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• pp.204-210
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• 2017

In this study, we analyzed the descriptions of the electron movement model and the oxidation number change model presented in the 2009 revised curriculum and textbooks. We also investigated chemistry education major teachers' conceptions of limitations of each model. The electron movement model and oxidation number change model were presented in the curriculum and the textbooks. However, hybrid model was also presented which fail to grasp the limitation of each model. The hybrid model explains redox reactions of covalent bond compounds by electron movement model or even if it explains redox reactions by oxidation number change model, this explanations have the problem of confusing the virtual electron movement with the actual electron movement. A questionnaire and interviews were conducted to investigate chemistry education major teachers' perceptions of redox reactions. As results, many teachers did not recognize the limitations of each model and had difficulties to distinguish redox reactions from acid-base reactions because of the hybrid model.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• 제26권3호
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• pp.204-214
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• 1993

The purpose of this study was to elucidate the chemical changes and formation of sulfur minerals following reduction and subsequent oxidation of the acid sulfate soils derived from the fluvio-marine plains in Gimhae area. Changes in pH, Eh and water soluble $SO_4$, Fe, Al, K, na and Ca were determined in the soil under the reduced and oxidized conditions. These chemical properties were related to the formation of the pyrite and jarosite, the major sulfur minerals in the acid sulfate soils. On incubation, suspension pH tended to increase with decreaseing Eh in the reduction periods. Jarosite formation was favored by maintaining continuous low pH(below 4.0) and high Eh(above 400mV) during the oxidation periods, however, the conditions were not favorable for the soils with $Ca(OH)_2$. Water soluble K increased by reduction but decreased by oxidation, while the jarosite of the soil with $Ca(OH)_2$ was dissolved even under the oxidation conditon, resulting in rapid increase of water soluble K. The water soluble Ca decreased rapidly, indicating that gypsum was formed with $Ca(OH)_2$ during the oxidation periods. The formation of jarosite was favored by the oxidation condition, and hindered by the reduction condition. But the formation of pyrite was favored by reduction and hindered by oxidation. When the troll was treated with $Ca(OH)_2$, Jarosite was dissolved in both oxidized and reduced conditions.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.231-233
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• 2018

바나듐 산화 환원 유동 배터리는 긴 수명주기와 높은 에너지효율로 리튬 이온 배터리를 대체할 차세대 배터리로 주목받고 있다. 에너지가 저장되는 전해질을 순환시키면서 충전 과방전이 이루어진다는 이차전지 인 만큼 유지 보수 비용을 획기적으로 절감할 수 있고 사용자의 요구조건에 따라 출력과 에너지 용량을 매우 쉽게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 바나듐 산화 환원 유동 배터리를 다양한 어플리케이션에 적용하기 위하여 바나듐 배터리 운용에서 여러 가지 요소들을 고려하여야 한다. 본 논문에서는 충전 및 방전을 지속했을 때의 용량 감소하는 바나듐 산화 환원 유동 배터리의 특성을 고려하여 가장 까다로운 문제 중 하나인 휴지 기간에서의 자가 방전에 대해 온도와 SOC에 따라 특성 분석을 실시하였다.

• Resources Recycling
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• 제26권4호
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• pp.3-8
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• 2017

Oxidation-reduction reaction is one of the most important reactions occurring in the aqueous phase. Analysis of the equilibria related to these oxidation-reduction reactions is of great value in designing many unit operations in hydrometallurgy, such as leaching, separation and electrochemical reactions. The construction of Frost diagram was discussed in this work. The conditions at which disproportionation and proportionation reactions can occur were explained by analyzing Frost diagram together with Latimer table. The information which can be obtained from Frost diagram was discussed.

• Clean Technology
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• 제21권2호
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• pp.96-101
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• 2015

Hematite reduction using hydrogen was conducted and the various process parameters were closely observed. A lab scale fluidized bed unit was designed especially for this study. The optimal values of the gas velocity, reduction time and temperature were evaluated. The values which indicated the highest reduction rate were set as fixed parameters for the following tests starting with the reduction time of 30 minutes and 750 ℃ of temperature. Among these variables the one with the highest interest was the gas specific consumption. It will tell the amount of the gas which is required to achieve a reduction rate of over 90% at the optimal conditions. This parameter is important for the scale up of the lab scale unit. 1,500 Nm³/ton-ore was found to be the optimal specific gas consumption rate at which the reduction rates exhibit the highest values for hematite.