원전에서 발생되는 방사성폐기물에 대한 고화처리 방법 중 하나인 유리화기술이 일부 가연성폐기물에 대해 적용되고 있다. 국내외적으로 중저준위 방사성폐기물의 효과적인 감용과 안정적인 처분을 위해 다양한 폐기물에 대한 유리화기술 적용방안이 확대 연구되고 있으며, 최근에는 가연성폐기물 뿐만 아니라 알루미늄 금속과 같은 비가연성폐기물에도 유리화 연구가 활발하게 진행되고 있다. 공기조화계통 (HVAC)에는 주로 필터가 이용되고 있으며, 사용 후 필터는 여과재 (유리섬유 및 알루미늄)를 이용하여 배기체를 흡착하기 때문에 방사성폐기물로 처리가 되어야 한다. 본 연구는 필터에 대한 처리기술 연구를 위해 유도가열식 저온용융로 (Cold Crucible Induction Melter: CCIM)를 이용한 유리화 타당성 연구를 수행하였다. 사용후 필터에 대한 유리화 (Vitrification)는 먼저 유리섬유 및 알루미늄 함량을 고려한 최적의 유리조성을 개발 하였으며, 개발된 유리 조성을 이용하여 최적의 폐기물 저감을 위한 용융변수와 최종 생성된 유리고화체의 특성을 분석하였다. 사용후 필터 유리화용 조성유리는 주로 $SiO_2$와 $B_2O_3$로 구성되어 있다. 전기로를 이용한 용융물 특성시험에서는 폐기물 투입률 및 최종 생성물인 유리고화체의 특성이 검토되었다. 본 연구에서는 알루미늄 금속과 유리섬유로 구성된 필터에 대한 유리조성 개발과 이를 통해 생성된 유리고화체의 물리화학적 특성을 검토하고 유리화 타당성을 확인하였다.
Flux인 $K_2MoO_4$와 섬유원료물질인 $K_2CO_3,\;TiO_2$를 혼합하고 1150$^{\circ}C$에서 용융시킨 다음 950$^{\circ}C$까지 서냉하여(서냉속도=5$^{\circ}C$/h) 층상구조를 갖는 사티탄산칼륨($K_2Ti_4O_9$)과 육티탄산칼륨($K_2Ti_6O_{13}$) 섬유를 합성하였다. Flux(F)와 출발원료물질(R)의 혼합비에 따른 최적 섬유성장 조건을 조사하기 위하여 F:R을 변화시키면서 반응시킨 결과 섬유의 결정상 및 성장속도가 F:R의 비에 크게 의존함을 알 수 있었으며 본 실험조건에서는 사티탄산칼륨과 육티탄산칼륨 모두 F:R=7:3 일 때 섬유의 성장이 가장 양호하였다. F:R = 7:3이고, 출발조성이 $K_2O{\cdot}4TiO_2$인 경우 생성물은 $K_2Ti_4O_9$과 약간의 $K_2Ti_6O_{13}$의 혼합상이 얻어졌으며 평균 섬유 길이는 ${\thickapprox}$ 4 mm 정도의 비교적 장섬유를 얻을 수 있었다. $K_2O{\cdot}6TiO_2$ 조성인 경우도 $K_2Ti_4O_9$의 혼합상이 형성되었고 섬유의 평균길이는 ${\thickapprox}$ 2 mm 정도임을 관찰할 수 있었다.
본 연구에서는 총 PVA 섬유 혼입률을 2%로 하고, 장섬유와 단섬유를 혼합해서 사용한 ECC의 휨성능을 평가하였다. 재료 실험결과 1.6%의 REC15 섬유와 0.4%의 RF4000 섬유를 혼입한 하이브리드 ECC의 성능이 가장 뛰어난 것으로 나타났다. 구조 실험은 160${\times}$290${\times}$2300mm 치수의 부재를 섬유변수에 따라 6개로 제작하여 정하중과 동하중에서의 휨 실험을 실시하였고, ECC의 전단 강도의 증가와 부분 타설의 성능을 평가하였다.
본 연구는 목재운송 효율을 도모하기 위하여 목재운송차량이 대형화 되어감에 따라 대형 목재운송차량의 원활한 임도 통행을 위한 노면지지력 확보할 수 있는 노반 시설기준을 마련하고자 실시하였다. 산림기술경영연구소 관내 연약지반 임도 노면에 대하여 토목섬유를 활용하여 적정 골재배합비로 조성한 노반의 두께별 노면지지력 강화효과를 분석한 결과는 다음과 같다. 토목섬유를 활용하여 상굴식으로 노반을 0.2 m 이상 포설한 시험구간은 노면지지력이 CBR 15% 이상으로 양호한 것으로 나타났다. 그러나 토목섬유 종류별 노면지지력 보강효과는 큰 차이가 없었고, 상치식으로 조성한 구간의 경우 노면지지력이 미흡한 것으로 나타났다. 따라서 연약지반 구간에서는 상굴식으로 터파기 한 후 토목섬유를 부설하고, 노반층 두께를 0.2 m 이상 조성한 후 표층을 포설하여야 대형 목재운송차량의 원활한 통행에 필요한 노면지지력 확보가 가능할 것으로 판단된다.
스판덱스 섬유는 신축성 섬유로서 착용감이 좋기때문에 스포츠웨어나 편물에 많이 이용되고 있으며 화학적으로 폴리아미드 조성과 비슷하나 주 사슬속에 산소원자를 포함하고 있어서 유연하며 융점이 낮다. 스판덱스 섬유에 대한 연구동향은 구조에 관한것, 물성에 관한것, 편성에 관한것, 염색가공에 관한것, 등으로 대별할 수 있으나 가공조건에 따른 물성변화를 검토한 것은 별무하다. 따라서 스판덱스 섬유의 가공시와 유사한 조건을 부여하고, 영향을 미칠 것으로 예상되는 인자 즉 강도, 신도, 수축율, 피로도에 대한 통계적 검정을 통하여 영향력을 확인했고, 반응 방정식을 유도했다. 이 보문은 본 학회지 Vol.9,No1 에 게재한 "스판덱스 섬유의 염색조건이 섬유품질에 미치는 영향" 을 정리 영문 번역한 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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