• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.05b
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• pp.329-334
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• 1997

석탄화력발전소 폐기물인 석탄회로 포집한 세슘의 환원분위기(He+4% H$_2$)하에서 고온안정성 분석을 위하여 몰비를 0.1에서 1.5까지 변화시켜 제조한 시료를 머플로에서 열처리 및 XRD로 분석하였다 Cs/Al의 몰비가 증가할 수록 세슘 포집량이 증가하였다. 세슘 포집량 0.48(g-Cs$_2$O/g-fly ash) 이상에서 부터 pollucite 상 이외에 CsAlSiO$_4$상이 나타나기 시작하였고 세슘 포집량이 증가할 수록 CsAlSiO$_4$ 상이 증가하였다. 세슘 포집량 0.15(g-Cs$_2$O/g-fly ash) 까지 세슘의 휘발로 인한 무게감량은 없었고, 포집량 0.32(g-Cs$_2$O/g-fly ash)부터는 포집량이 증가할 수록 무게감량이 증가하였다. 이는 세슘 포집량이 증가할 수록 세슘 증기압이 큰 CsAlSiO$_4$상이 증가하기 때문인 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.198-198
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• 2019

2011년 동일본 지역에서 발생한 지진으로 인하여 후쿠시마 다이이치에 위치한 원자력 발전소에서 다양한 방사성 물질들이 바다, 하천 그리고 대기와 같은 자연환경 속으로 유출되었다. 방사성 세슘(Cesuim, $Cs^{137}$)은 다양한 방사성 물질들 가운데 반감기(Half-life)가 30.17년으로 가장 긴 물질이다. 방사성 세슘이 환경 생태계로 한번 유출될 경우 긴 반감기과 널리 퍼지는 성질로 인하여 오랜 시간동안 넓은 지역에 막심한 피해를 초래하므로 효과적인 처리방법을 통해 안전하게 처리하는 것이 아주 중요하다. 세슘을 제거하기 위하여 물리적, 화학적, 생물학적 등 다양한 방법들을 통해 연구를 진행하고 있으며, 특히 세슘을 제거하는 아주 효과적인 방법 중 하나인 프러시안 블루(Prussian Blue, PB) 흡착제를 적용하는 방법이 많이 주목받고 있다. 그러나 프러시안 블루는 미세한 분말입자로서 수처리에 사용하게 되면 처리 후 발생되는 슬러지들을 수중으로 부터 분리하기 어려운 한계점을 가지고 있다. 최근 연구에서는 프러시안 블루의 적용 한계점를 극복하기 위하여 자성체(Magnetic substance)를 물리적 지지체로 이용하여 외부 자기장을 통해 수중으로 분리하는 방법들이 연구되고 있다. 자성체란 외부 자기장이 주어지게 되면 입자들 표면에 자성력을 띄는 물질들을 말한다. 본 연구에서는 자성체 종류들 가운데 가장 높은 자성력을 지닌 강자성체(Ferromagnetic Substance)를 물리적 지지체로 하여 산화과정, 실란과정, 합성과정을 거쳐 강자성체 입자의 표면에 프러시안 블루를 합성한 새로운 형태에 합성체를 제조하고, 제조된 합성체를 이용하여 수중에 존재하는 세슘 제거 능력을 평가하였다. 제조된 합성체의 물리적 특성을 분석하기 위하여 SEM, XRD를 이용하여 합성체 입자의 표면 분석을 진행하였다. 합성체의 세슘 제거 능력을 평가하기 위하여 임의 제조된 0.5mg/L의 세슘 농도를 가진 원수 100ml에 제조된 새로운 형태의 합성체 1g을 투입한 뒤 1분간의 반응시간 동안 반응한 이후 잔류 세슘을 측정한 결과 수중의 존재하는 세슘에 대해 99.9%의 세슘 제거율을 기록하였다. 자가분리(Magnetic Seperate)의 원리를 이용하여 수중으로부터 회수율을 측정한 결과, 99%의 합성체 회수율을 얻었다. 실험결과를 통해 외부자기장이 주어지게 되면 수중으로부터 합성체를 대부분 분리하여 회수할 수 있다고 판단된다. 본 연구를 통해 개발된 새로운 형태의 합성체는 수중의 세슘 처리 공정에서 사용자가 직접 접촉하지 않고 세슘제거 및 외부자기장을 통해 수중으로부터 분리가 가능한 합성체라고 판단된다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.08a
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• pp.70-71
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• 2000

세슘빔 공진기에서 세슘D$_2$ 전이선으로 광펌핑된 원자가 램지공진기에서 마이크로파의 주파수에 따른 초미세준위의 바닥상태간의 원자밀도 전이에 의한 형광 신호의 분포를 펌핑광의 세기에 따라 관측하였다. 펌핑광의 편광방향이 자기장에 나란한 $\pi$편광일 때 각 제만부준위의 마이크로파 전이 신호는 mF=0을 중심으로 $\pm$mF의 신호세기가 대칭적이었으나 펌핑광의 편광 방향이 자기장에 수직인 $\sigma$ $\pm$ 인 경우에는 비대칭적임을 확인하였다. 이것은 펌핑광의 주파수가 세슘빔 공진기에서의 세슘공진주파수에서 detuning이 있는 것에 의한 것으로 예상하였다. 이를 확인하기 위해 원자밀도행렬방정식으로 세슘빔공진기에서 마이크로파 전이신호를 계산하였다. 펌핑광의 세기와 편광방향, detuning에 따른 마이크로파 전이신호의 분포가 실험치와 잘 일치함을 알 수 있었다. 이 연구는 세슘빔 원자공진기에서 펌핑광의 주파수가 세슘공진주파수에 detuning된 정도를 관측할 수 있는 방법을 제시해 준다. (중략)

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 1988.06a
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• pp.86-97
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• 1988

상용 세슘원자시계에서 Ramsey 공진곡선을 측정하였고, 이것으로부터 세슘원자에 가해진 균일정자장(C-field)의 세기와 세슘원자빔의 속도분포를 구하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.266-270
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• 2018

원자력 방사능 폐기물 또는 원자력 발전소 해체시 발생 가능한 세슘 이온은 인체뿐만 아니라 생태계 환경에도 큰 악영향을 미친다고 알려져 있다. 이러한 세슘 이온은 자연 속으로 손쉽게 스며들어 발생한 지역뿐만 아니라 쉽게 퍼지게 되어 넓은 지역까지 피해를 주게 되며, 반감기가 30년으로써 한번 자연계에 누출되면 장시간 잔존하여 인간 및 생태계에 악영향을 미치게 된다. 세슘이온이 몸속에 들어오게 되면 장에서 몸으로 100% 흡수되며 내장에 축척되어 연조직 전체에 분포하게 되며 갑상선 암과 같은 심각한 위험에 초래하게 된다. 2011년 발생한 후쿠시마 원전 사고 이후 국내에서도 많은 관심을 가지기 시작하였으며, 따라서 수중의 세슘이온을 제거하기 위하여 나노 입자 형태의 기능성을 가진 물질들을 적용한 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 나노물질들은 수중의 세슘이온 제거에 대하여 우수한 제거효율을 보여주고 있으나 나노 입자 특성상 사용 이후 회수가 어려워 기능성 물질들의 확산 및 축적에 따른 2차 환경오염의 문제점까지 발생하게 된다. 최근 수처리 분야에서 외부 자기장을 주게 되면 자성을 띄게 되는 물질인 자성체에 대한 관심이 급등하고 있다. 이러한 자성체들은 수중에서 별도의 회수 시스템 없이 자성으로 인하여 완벽히 자기분리 된다. 세슘제거에 탁월한 기능성 물질과 완벽한 자기분리가 가능한 자성체를 결합하여 특별한 회수장치 없이 외부 자기장만 주어진다면 수중의 세슘을 효과적으로 제거 또는 처리할 수 있다. 자성체 입자 표면에 흡착제인 프러시안 블루나 제올라이트와 같은 흡착제를 합성하여 수중의 세슘을 제거하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 기존의 자성체보다 좀 더 높은 자성을 가지고 있으며 외부 자기장에 의해 강하게 반응을 한다고 알려져 있는 강자성체(Ferromagnetic)를 사용하게 된다면 흡착제와 결합 이후 더욱더 강한 자성을 가진 흡착제가 탄생하며 이를 사용하면 높은 처리율뿐만 아니라 높은 슬러지 회수율을 가질 수 있다. 따라서 본 연구는 흡착제나 이온교환수지와 같은 기능성 물질을 사용하여 수중의 세슘을 제거하는 메커니즘과 강자성체가 가지고 있는 강한 자성의 성질을 결합한 복합체 제조에 대한 연구조사를 중점적으로 실시하였다. 본 연구에 의해 연구 조사된 결과를 바탕으로 수중의 세슘 이온에 대하여 높은 제거효율과 회수율을 가지는 새로운 형태의 복합체 제조에 관한 정보를 제공하고자 한다.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.16 no.1
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• pp.41-47
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• 2018

Radioactive substances, especially $^{137}Cs$ discharged in the course of Nuclear Power Plant Accident or maintenance of power plants, cause contamination of the soil. For habitation of residents and reuse of industrial land, it is inevitably necessary to decontaminate the soil. This study examines a soil washing process that has actually been used for washing of radioactive-contaminated soil. The soil washing process uses a washing agent to weaken surface tension of the soil and cesium, separating cesium from the soil. In this study, in order to raise the efficiency of the process, a flocculating agent was added to the washing water to remove fine soil and cesium. The cesium concentrations before and after applying the flocculating agent to cesium solution were measured through ICP-OES. When using 0.1 g of J-AF flocculating agent in the experiment, the maximum Cs removal performance was approximately 88%; the minimum value was 67%. Species combinations between cesium and soil were predicted using Visual MINTEQ Code; the ability to reuse the washing water or not, and the removal rate of the fine soil, determined via measurement of the turbidity after applying the flocculating agent, were determined.

• Journal of Energy Engineering
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• v.3 no.1
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• pp.70-76
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• 1994

본 연구는 방사성 폐액의 처리를 목적으로 화학처리와 한외여과막(UF)의 결합공정에 의해서 세슘이온의 제거특성을 조사하였다. 이 공정은 대상핵종과 선택성이 크고 한외여과막에 의해서 분리가 가능한 거대분자를 주입하여 핵종을 결합시키고, 이를 한외여과막에 의해서 분리 제거하는 개념이다. 실험은 흡착제로서 K2Cu3(Fe(CN6)2)를 제조하여 주입하였고 회분식 UF stirred cell를 이용하였으며, 용액의 pH, 세슘이온의 농도 및 K2Cu3(Fe(CN6)2)의 농도에 따라 세슘이온의 제거효율을 측정하였다. 세슘의 제거효율은 pH 및 K2Cu3(Fe(CN6)2)의 몰비에 따라 결정되며, pH가 5∼6에서 높은 제거율을 나타내었고 Cs/K2Cu3(Fe(CN6)2)의 몰비가 1.5 이하에서 90% 이상 제거되었다. K2Cu3(Fe(CN6)2)에 대한 Cs의 결합특성은 Langmuir isotherm형태의 식으로 나타내어 평가하였으며, 이때 세슘이온의 최대 흡착용량은 1.72 mM/mM K2Cu3(Fe(CN6)2) 이었다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.51 no.2
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• pp.87-97
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• 2018

The cesium (Cs) removal from the contaminated water system has been considered to be difficult because the cesium likes to exist as soluble phases such as ion and complexes than the solid in water system. Many researches have focused on developing the breakthrough adsorbent to increase the cesium removal efficiency in water. In this study, the laboratory scale experiments were performed to investigate the feasibility of the adsorption process using the bamboo charcoal for the Cs contaminated water system. The Cs removal efficiency of the bamboo charcoal were measured and the optimal adsorption conditions were determined by the adsorption batch experiments. Total 5 types of commercialized bamboo charcoals in Korea were used to identify their surface properties from SEM-EDS and XRD analyses and 3 types of bamboo charcoals having large specific surface areas were used for the adsorption batch experiment. The batch experiments to calculate the Cs removal efficiency were performed at conditions of various Cs concentration (0.01 - 10 mg/L), pH (3 - 11), temperature ($5-30^{\circ}C$), and adsorption time (10 - 120 min.). Experimental results were fitted to the Langmuir adsorption isotherm curve and their adsorption constants were determined to understand the adsorption properties of bamboo charcoal for Cs contaminated water system. From results of SEM-EDS analyses, the surfaces of bamboo charcoal particles were composed of typical fiber structures having various pores and dense lamella structures in supporting major adsorption spaces for Cs. From results of adsorption batch experiments, the Cs-133 removal efficiency of C type bamboo charcoal was the highest among those of 3 bamboo charcoal types and it was higher than 75 % (maximum of 82 %) even when the initial Cs concentration in water was lower than 1.0 mg/L, suggesting that the adsorption process using the bamboo charcoal has a great potential to remove Cs from the genuine Cs contaminated water, of which Cs concentration is low (< 1.0 mg/L) in general. The high Cs removal efficiency of bamboo charcoal was maintained in a relatively wide range of temperatures and pHs, supporting that the usage of the bamboo charcoal is feasible for various types of water. Experimental results were similar to the Langmuir adsorption model and the maximum amount of Cs adsorption (qm:mg/g) was 63.4 mg/g, which was higher than those of commercialized adsorbents used in previous studies. The surface coverage (${\theta}$) of bamboo charcoal was also maintained in low when the Cs concentration in water was < 1.0 mg/L, investigating that the Cs contaminated water can be remediated up with a small amount of bamboo charcoal.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.05c
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• pp.403-408
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• 1996

석탄화력발전소 폐기물인 석탄회와 요오드화 세슘의 반응특성을 DTA(Differential Thermal Analysis), TGA(Thermo-Gravimetric Analysis) 장치를 이용하여 분석하였다. 본연구에 사용된 석탄회는 85%의 실리카와 알루미나를 함유하고 있으며 Si/Al 몰비는 2.1 이었다. DTA와 TGA의 열분석 결과 CsI의 분해, 석탄회와 기체상 세슘의 반응 등으로 이루어져 있다. 석탄회와 CsI의 혼합물은 94$0^{\circ}C$ 이상에서 Pollucite 가 형성되었다. 반응생성물들의 SEM 분석결과 표면이 거칠며 bulky한 crystal 형태로서 구형의 석탄회와는 매우 다른 형상을 보였다. 석탄회는 요오드화세슘의 고정화를 위해서 적합한 알루미노규산염 원료물질들 중의 하나임을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1995.05a
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• pp.812-817
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• 1995

세슘의 고정화재료로서 Si/Al의 몰비가 약 2인 석탄화력발전소 산업폐기물인 fly ash와 CsNO$_3$의 반응이 열중량 분석기, 시차 열분석기 및 X-ray 회절분석기를 이용하여 공기분위기에서 수행되었다. X-ray 회절 분석결과 fly ash는 mullite와 quartz로 되어 있었고, fly ash와 세슘과의 반응물인 pollucite(CsAlSi$_2$O$_{6}$)의 생성이 확인되었다. 따라서 기상의 세슘화합물을 효과적으로 제거하기 위한 포집제의 원료물질로서 fly ash의 이용 가능성을 확인하였다.