• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2009.11a
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• pp.177-177
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• 2009

사용후 핵연료의 건식처리 시 핵연료 다발을 절단하여 voloxidation 즉 휘발산화처리를 하면 고온에 의해 분리가 가능한 핵분열생성물의 분리와 우라늄의 산화에 의한 부피팽창으로 핵연료가 쪼개져서 입도가 작아지고 또한 핵연료가 피복재에서 쉽게 박리되게 된다. 그 결과 폐기물 처리 시에 발열핵종으로 폐기물의 저준위화시에 분리가 요망되는 Cs-137이 분리되는 장점이 있어 습식 재처리에 있어서도 바람직하다. 건식처리에 있어서는 voloxidation 으로 처리된 피복재에는 금속 지르코늄에 불순물로 함유된 우라늄의 의한 방사화 생성물과 피복재 표변에 부착/침투한 방사화 생성물이 방사능을 갖게 된다. 이러한 부착된 TRU 잔류물은 통상 1% 미만으로 알파핵종의 방사능이 원자로에서 배출시에는 고준위 기준치의 약 100배 수준이었다가 30년 냉각후에는 약 1/10 수준으로 저준위화 된다. 지르코늄 금속중에 불순물로 함유된 우라늄의 방사화로 생기는 방사능은 고준위 기준치의 10% 를 넘지 않아서 피복재의 저준위화시에 고려할 필요가 없다. 발생열은 방출시에 고준위 기준치의 약 30 배 수준에서 5년 냉각후에는 기준치 미만이 되며 30년후에는 1/8000 정도로 저준위화 된다. 사용후 핵연료를 습시처리시에 발생하는 고준위 폐기물 중 약 1/4 가 피복재 (hull) 임을 고려하면 피복재의 저준위화는 사용후 연료의 건식처리에 있어서도 필수적인 과정이다. 특히 미국의 고준위 폐기물 처분장 Yucca Mt.의 포기와 우리의 고준위 폐기불 처분장이 공론화되는 싯점에서 저준위화는 매우 필요한 기술이다. 피복재는 방사성 물질의 침투두께가 0.01mm 미만이 대부분으로 저준위화에는 표면제염에 의한 저준위화가 주로 연구되어왔다. 표면제염에 의한 저준화는 이온 빔, laser에 의한 방법, dry ice 분사에 의한 방법이 시도되었다. 염소기체를 이용하여 지르코늄의 산화막을 제거하고자 하였으나 이 산화막이 안정적이어서 표변의 연마, 아크릴 칼의 사용, 표면을 눌러서 처리하는 등 전처리하여서 염소기체 반응에 의한 표면제거 실험이 가장 효과적임이 실험적 결과이었다. 이러한 전처리로 방사능을 1/100 수준으로 낮춘다고 하더라도 지르코늄 금속중에 불순물로 함유된 우라늄의 방사화에 의해 중저준위 폐기물의 범주에서 벗어나지 않으므로 재활용에는 제한이 있다. 또한 전처리(표면제염)하여 분리되는 고준위는 다른 고준위 염폐기물과 함께 처리하여 발열 핵종을 제거하면 중저준위화가 가능하다. 저준위화 된 hull폐기물에는 지르코늄 금속에 불순물로서 함유되어있는 우라늄에 의한 방사능을 갖는데 이들의 제거나 분리는 지르코늄 합금 피복재 원료물질에 불순물로 함유하는 우라늄의 함량을 낮추는 것과 유사한 문제이다. 현재까지 지르코늄합금 피복재에 우라늄이 불순물로 함유된 것을 사용함으로 원자로내에서 방사화되어서 방사능을 갖게 되는 것은 피할 수가 없다. 따라서 저준위화 처리된 피복재는 장기 보관으로 방사능을 감쇠시켜서 재활용하도록 한다. 처리 방법으로는 초고압 압축저장, 시멘트 고화, 합성암석에 의한 고화법 등으로 장기간 보관 후에 금속으로서 재활용한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.35-50
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• 2012

$900^{\circ}C$이상 초고온 He-gas 분위기 또는 용융불화염 (molten salts, FLINAK) 환경에서 사용될 VHTR(Very High Temperature Reactor)의 IHX(Intermediate heat exchanger)용 열수송 구조재료로 가장 가능성이 높은 합금인 Inconel 617 및 Hastelloy X 상에 습식화학적, 물리적기상합성법(Vacuum arc-plasma과 RF magnetron sputtering) 및 pack cementation에 의한 표면개질 및 마이크로 초내열(refractory ceramics) 코팅층(TiN, TiCN, TiAlN, $Al_2O_3$, $TiO_2$)을 형성시켰다. 고온 장기사용 시 문제가 될 수 있는 고온에서의 조직변화, 미세구조와 상(phase)형성, 고온 부식 및 그에 따른 마모(wear resistance) 손상 등 이들 소재의 내열, 내식 및 내마모 물성을 개선하는 연구를 수행하였다. TiAlN 박막의 경우 공기분위기에서 N이 분해되나 치밀한 산화물($TiO_2/Al_2O_3$ layer)을 형성하여 내식성 있는 보호피막을 형성함으로 기판과의 열팽창 계수로 인한 박리가 발생하지 않아 보호피막으로 적합하였다. Pack cementation법에 의한 aluminiding(Al-Ni합금)도 He 및 공기분위기에서 고온물성의 저하를 가져오는 $Cr_2O_3$의 생성을 충분히 억제하고 있었으며 He 및 air 분위기에서 사용이 가능한 박막으로 여겨진다. 내열 및 내식성에 대한 실험을 종합한 결과, 공기분위기에서 사용할 수 없는 박막은 He-gas 및 FLINAK(LiF-NaF-KF) 용융염 분위기에서도 사용할 수 없었으며, He-gas, FLINAK 및 air 분위기에서 모두 사용이 가능한 박막으로는 Inconel 617에서는 $(TiO_2-)Al_2O_3$, TiAlN 및 Al-Ni이었고 Hastelloy에서는 Al-Ni 및 $Al_2O_3$가 가장 적당하였다.

• Resources Recycling
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• v.16 no.6
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• pp.10-19
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• 2007

The mechanical process followed by hydrometallurgical treatment has been developed in order to recover cobalt and lithium from spent lithium ion battery. In the previous study, a citrate precursor combustion process to prepare cathodic active materials from the leaching solution was elucidated. Resynthesis of electrode materials should be more valuable in spent battery recycling. Conventional slurry mixing of $LiCoO_2$ and carbon cannot make uniform distribution, and therefore the cathode cannot reach the theoretical charge-discharge capacity and is easily degraded during the charge-discharge cycling. In this study, ultra-fine $LiCoO_2$ powders has been prepared by modification of the combustion process and fabricated the enhanced cathode by modification of mixing method of $LiCoO_2$ and carbon added.

• Resources Recycling
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• v.25 no.5
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• pp.64-74
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• 2016

Titanium and iron are closely related in nature, although titanium is the ninth most abundant element in the Earth's crust. Iron in titanium ores must be removed for use as feedstocks in the manufacture of titanium dioxide pigments and pure $TiCl_4$ for metal titanium. In this study, various beneficiation processes of ilmenite for production of $TiO_2$ have been reviewed and compared. Most of these processes involve a combination of pyrometallurgy and hydrometallurgy. These beneficiation processes of ilmenite generate considerable quantities of wastes primarily in the form of iron salt, iron oxide and acidic effluents. Therefore, it is important that recovery of acid value from waste and conversion of iron bearing waste to useful materials for development of new beneficiation processes of ilmenite.

• Composites Research
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• v.36 no.5
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• pp.377-382
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• 2023

To enhance the performance of graphene-based devices, it is of great importance to better understand the interfacial interaction of graphene with its underlying substrates. In this study, the adhesion energy of monolayer graphene placed on dielectric substrates was characterized using mode I fracture tests. Large-area monolayer graphene was synthesized on copper foil using chemical vapor deposition (CVD) with methane and hydrogen. The synthesized graphene was placed on target dielectric substrates using polymer-assisted wet transfer technique. The monolayer graphene placed on a substrate was mechanically delaminated from the dielectric substrate by mode I fracture tests using double cantilever beam configuration. The obtained force-displacement curves were analyzed to estimate the adhesion energies, showing 1.13 ± 0.12 J/m² for silicon dioxide and 2.90 ± 0.08 J/m² for silicon nitride. This work provides the quantitative measurement of the interfacial interactions of CVD-grown graphene with dielectric substrates.

• Analytical Science and Technology
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• v.30 no.5
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• pp.252-261
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• 2017

Naturally occurring radioactive materials (NORMs) increase radiation exposure to the public as these materials are concentrated through artificial manufacturing processes by human activities. This study focuses on the development of a method for the quantitative analysis of $^{232}Th$, $^{235}U$, and $^{238}U$ in building materials. The accuracy and precision of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) for determination of digestion processes was evaluated for certified reference materials (CRMs) digested using various mixed acid (e.g., aqua regia, hydrofluoric acid, and perchloric acid) digestions and a $LiBO_2$ fusion method. The method validation results reveal that a $LiBO_2$ fusion and $Fe(OH)_3$ co-precipitation should be applied as the optimal sample digestion process for the quantitative analysis of radionuclides in building materials. The radioactivity of $^{232}Th$, $^{235}U$, and $^{238}U$ in a total of 51 building material (e.g., board, brick, cement, paint, tile, and wall paper) samples was quantitatively analyzed using an established process. Finally, the values of $^{238}U$ and $^{232}Th$ radioactivity were comprehensively compared with those from the indirect method using ${\gamma}$-spectrometry.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.26.2-26.2
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• 2010

최근에는 차세대 조명용 후보광원인 고출력 백색 LED를 개발하기 위한 경쟁이 치열하며, 이를 위해 업체가 고심하고 있는 가장 큰 문제 중의 하나가 칩에서 발생하는 열을 어떻게 관리하는가 하는 방열의 문제이다. 따라서, LED의 가장 큰 특징인 장수명을 손해보지 않기 위해서는 칩에서 발생되고 있는 열을 외부에 확산시키기 위한 기술 개발이 필수적이다. 다양한 방열소재 중 W-Cu 복합재는 W의 낮은 열팽창계수와 Cu의 높은 열전도도로 인해 방열소재로써 유망한 소재로 주목받고 있으나, 우수한 열적 특성을 발현하기 위해서는 고치밀화를 갖는 W-Cu 복합재 제조가 우선적으로 필요하다. W-Cu 복합체는 일반적으로 액상소결법을 통해 균일한 미세조직을 얻을 수 있으나, 열팽창계수를 낮추기 위해 Cu 함량이 적어지게 되면 치밀화가 어려우며 이를 해결하기 위해 나노입자를 갖는 분말을 이용하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 W과 Cu 산화물을 이용하는 것이 구성성분끼리의 편석이 발생하지 않으며, 소결성도 우수하여 양산화에 가장 접근한 방법으로 알려져 있다. 그러나, 지금까지의 얻어진 W-Cu 복합체의 경우, 분말상태에서의 얻어진 나노입자가 승온시에 마이크로 크기로 과도한 입자성장이 일어나기 때문에 소결 후에도 나노크기를 유지하기 어려울 뿐만 아니라, 구성상끼리의 응집체가 형성된다. 본 연구에서는 액상소결후에 W 입자가 Cu 기지내에 균일하게 분산되는 동시에 나노크기의 입자를 가지는 고분산 W-Cu 소결체를 얻고자 하였다. 이를 위해 금속산화물 분말의 분쇄를 위해 효과적인 방법으로 알려진 습식상태에서의 고에너지 볼밀링을 통하여 혼합된 텅스텐과 구리 산화물 분말의 수소환원공정을 통해 얻어진 100nm 이하의 입자를 가지는 W-20wt%Cu 나노복합분말을 출발분말로 사용하였다. W-20wt%Cu 나노복합분말의 성형체를 $1050^{\circ}C-1250^{\circ}C$의 온도범위에서 소결거동을 조사하였다. 그 결과, $1100^{\circ}C$ 온도에서 이론밀도에 가까운 소결밀도를 나타내었으며, 이는 기존에 비해 $100^{\circ}C$ 정도 치밀화 온도를 낮추는 결과이다. 소결체의 미세구조 관찰결과, 소결 후 약 200nm의 텅스텐 입자가 Cu내에 균일하게 분산되어 있었다. 제조된 W-Cu 시편에 대해서는 LED 응용성을 조사하기 위해 열전도도와 열팽창계수 등을 평가하였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.8 no.4
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• pp.162-167
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• 2005

Using Pechini method, we synthesized the $La_{0.6}Ca_{0.41}CrO_3$ (LCC41) and $La_{0.8}Sr_{0.05}Ca_{0.15}CrO_3$ (LSCC) powders for slurry dip coating, and $La_{0.75}Ca_{0.27}CrO_3$ (LCC27) powder for air plasma spray coating. The sintering property of the powders and their coating properties were investigated. The average particle sizes of the LCC41, LSCC, LCC27 were 0.6, 0.9, $1.5{\mu}m$, respectively. The relative density of LCC41 bulk was to be found about 98%. The LSCC coating on anode support prevented Ca migration of the coated LCC41 on the anode some or less, which was confirmed from EDS result. The air plasma spray-coated LCC27 with the dip-coated LCC41 were more dense and showed better electrical conductivity than those of the air plasma spray-coated LCC27 and the dip-coated LSCC and LSCC41. The LCC41 and LCC27 showed good electrical conductivities, but the LSCC had a poor electrical conductivity probably due to low sinterability

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.21 no.4
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• pp.133-137
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• 2014

As a preceding process for preparing several micrometer sized Ag-coated Cu flakes, ball milling of submicrometer-sized Cu particles synthesized through a wet chemical method was performed in order to convert the particles into flakes. To suppress oxidation and aggregation of the particles during ball milling, ethylene glycol and ethyl acetate were used as a medium and a surface modifying agent, respectively. Results obtained with different rotation speeds of a jar indicated that the rotation speed changes a rotating mode, and strikingly alters the final shapes and shape uniformity of Cu particles after milling. The diameter of zirconia ball was also confirmed. Although there was aggregates in the initial submicrometer-sized Cu particles, therefore, well-dispersed Cu flakes with a size of several micrometers were successfully prepared by ball milling through optimization of rotation speed, amount of ethyl acetate, and diameter of zirconia ball.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.11 no.1
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• pp.54-59
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• 2002

This paper describes a new process technique for batch process of SOI(Si-on-Insulator) structures with buried cavities for MEMS(Micro Electro Mechanical System) applications by SDB(Si-wafer Direct Bonding) technology and electrochemical etch-stop. A low-cost electrochemical etch-stop method is used to control accurately the thickness of SOI. The cavities were made on the upper handling wafer by Si anisotropic etching. Two wafers are bonded with an intermediate insulating oxide layer. After high-temperature annealing($1000^{\circ}C$, 60 min), the SDB SOI structure with buried cavities was thinned by electrochemical etch-stop. The surface of the fabricated SDB SOI structure have more roughness that of lapping and polishing by mechanical method. This SDB SOI structure with buried cavities will provide a powerful and versatile substrate for novel microsensors arid microactuators.