• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2003.05a
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• pp.533-538
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• 2003

폐기물이란 쓰레기ㆍ연소재ㆍ오니ㆍ폐유ㆍ폐산ㆍ폐알칼리 등 사람의 생활이나 사업활동에 필요 없게 된 물질을 말하는 것으로, 쓰레기와는 엄밀한 의미로는 구분되지만 일반적으로는 버리는 것은 모두 폐기물이라고 볼 수 있다. 폐기물은 발생 주체에 따라 생활폐기물과 사업장폐기물로 구분되는데, 사업장폐기물은 사업장에서 발생되는 폐기물로 구성물질은 업종과 생산공정에 따라 다양하다.(중략)

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2003.05a
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• pp.383-389
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• 2003

AMBIDEXTER 원자력 시스템은 기존의 상용로와 다른 두 가지의 특징을 가지고 있다. 핵연료가 용융된 상태로 노심을 통과하면서 핵분열로 인해 발생한 열을 중간 열교환기를 거쳐 노심에으로 유입되고 일부는 우회하여 고온 화학 공정을 거쳐 핵연료 주입과 함께 노심으로 재순환 된다. 또한 노심이 특성이 다른 두 개의 격자를 기본으로 구성되어 핵분열 임계성을 유지하고 잠재 핵분열설 물질의 변환으로 인한 핵연료를 생성하여 핵분열물질 양을 일정하게 유지하여 핵적 자활성을 지니고 있다.(중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.133.2-133.2
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• 2010

현재 융융탄산염 연료전지의 공기극으로 다공성의 lithiated NiO를 사용하고 있는데 이 재료의 경우 크게 두 가지의 문제점을 안고 있다. 첫 번째는 Ni이 전해질 내로 용해하는 것이고, 두 번째는 낮은 활성으로 인한 높은 공기극의 분극이다. Ni이 전해질로 용해되는 문제는 Co나 Fe를 코팅하여 공기극 표면에 $Li_x(Ni_yCo_{1-y})1-xO_2$나 $Li_x(Ni_yFe_{1-y})_{1-x}O_2$를 형성시켜 NiO의 전해질 내로 용해되는 것을 억제하는 방법이나 ZnO, MgO, $La_2O_3$ 등의 산화물을 NiO 표면에 코팅하여 전해질과 접촉을 막는 방식으로 해결하는 등 많은 연구가 이루어져 왔다. 하지만 연료극의 비해 상당히 높은 공기극의 분극으로 인해 큰 전압손실이 일어나 용융탄산염 연료전지 성능이 낮아지는 문제의 경우 이를 해결하고자 하는 연구는 상대적으로 많이 진행되지 못한 상태이다. 특히 현재 용융탄산염 연료전지의 장기수명화를 위해 기존의 작동온도인 $650^{\circ}C$ 보다 다소 낮은 온도인 $600{\sim}620^{\circ}C$에서 작동하려는 움직임이 있다. 작동 온도가 내려가면 전해질이 휘발되는 속도가 낮아져 전해질 부족에 따른 운전시간이 줄어드는 문제를 해결할 수 있어 장기 수명화를 위해서는 작동온도를 낮추는 것이 매우 유리하다. 하지만 작동 온도가 내려가면서 양 전극에서 일어나는 전기화학 반응 속도가 느려지기 때문에 각 전극에서의 활성화 분극으로 인한 전압손실은 더욱 커질 수밖에 없다. 특히 연료극의 수소산화반응 속도는 공기극의 산소환원반응에 비해 매우 빠르기 때문에 작동 온도가 내려감에 따라 연료극의 분극이 커지는 것에 비해 공기극의 분극이 급격히 커지게 된다. 따라서 운전온도가 낮아지는 상황에서는 낮은 작동온도에서도 성능감소가 적게 일어나 0.8V 이상 운전(150mA/$cm^2$, 단위전지 기준)이 가능한 공기극의 개발이 매우 필요한 실정이다. 이를 해결하고자 본 연구에서는 고체 산화물 연료전지의 공기극의 재료로 많이 연구되고 있는 혼합전도성 물질의 페로브스카이트 구조의 물질을 기존 NiO 전극에 코팅하여 새로운 공기극을 개발하였다. 페로브스카이트 구조의 물질로 대표적인 LSCF 물질을 사용하였으며 LSCF를 코팅한 공기극을 이용한 단위전지에서 150mA/$cm^2$의 전류를 흘려주었을 때 0.84V의 성능을 1000hr 유지하였다. 이는 기존의 NiO 전극을 사용했을 때보다 15~20mV 높은 값이다. 낮은 작동온도에서도 좋은 성능을 보였는데, 기존의 NiO 전극의 경우 $630^{\circ}C$에서 0.79V의 성능을 보인 반면 LSCF가 코팅된 공기극의 경우 $620^{\circ}C$에서 0.811V의 매우 좋은 성능을 보였다. 이는 LSCF의 산소이온전도성 및 전기전도성이 공기극에서의 분극을 낮추어 성능을 증가시키는 것으로 보인다.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.29 no.3
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• pp.155-165
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• 2016

Understanding the effect of boron content on atomic structures of boron-bearing multicomponent silicate melts is essential to reveal the atomistic origins of diverse geochemical processes involving silica-rich magmas, such as explosive volcanic eruption. The detailed atomic environments around B and Al in boron-bearing complex aluminosilicate glasses yield atomistic insights into reactivity of nuclear waste glasses in contact with aqueous solutions. We report experimental results on the effect of boron content on the atomic structures of sodium borate glasses and boron-bearing multicomponent silicate melts [malinkoite ($NaBSiO_4$)-nepheline ($NaAlSiO_4$) pseudo-binary glasses] using the high-resolution solid-state NMR ($^{11}B$ and $^{27}Al$). The $^{11}B$ MAS NMR spectra of sodium borate glasses show that three-coodrinated boron ($^{[3]}B$) increases with increasing $B_2O_3$ content. While the spectra imply that the fraction of non-ring species decreases with decreasing boron content, peak position of the species is expected to vary with Na content. Therefore, the quantitative estimation of the fractions of the ring/non-ring species remains to be explored. The $^{11}B$ MAS NMR spectra of the glasses in the malinkoite-nepheline join show that four-coordinated boron ($^{[4]}B$) increases as $X_{Ma}$ [$=NaBSiO_4/(NaBSiO_4+NaAlSiO_4)$] increases while $^{[3]}B$ decreases. $^{27}Al$ MAS NMR spectra of the multicomponent glasses confirm that four-coordinated aluminum ($^{[4]}Al$) is dominant. It is also observed that a drastic decrease in the peak widths (full-width at half-maximum, FWHM) of $^{[4]}Al$ with an addition of boron ($X_{Ma}=0.25$) in nepheline glasses. This indicates a decrease in structural and topological disorder around $^{[4]}Al$ in the glasses with increasing boron content. The quantitative atomic environments around boron of both binary and multicomponent glasses were estimated from the simulation results of $^{11}B$ MAS NMR spectra, revealing complex-nonlinear variation of boron topology with varying composition. The current results can be potentially used to account for the structural origins of the change in macroscopic properties of boron-bearing oxide melts with varying boron content.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 2002.10a
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• pp.187-187
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• 2002

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2007.11a
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• pp.133-134
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• 2007

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.74.2-74.2
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• 2011

석탄가스화 기술은 고온, 고압 조건에서 석탄과 산소의 불완전연소 및 가스화 반응을 통해 일산화탄소(CO)와 수소($H_2$)가 주성분인 합성가스를 제조하여 이용하는 현실적인 에너지원의 확보를 위한 방법인 동시에 이산화탄소를 저감할 수 있는 기술이다. 석탄가스화기 공급되는 석탄은 산소와의 부분 산화, 수증기 및 $CO_2$와의 반응에 의하여 합성가스로 전환되는데, 일반적으로 슬래깅 방식 석탄가스화기의 정상운전 중에 가스화기 내부 온도는 $1,400{\sim}1,600^{\circ}C$ 정도의 고온이며, 운전압력은 20~60 기압으로 매우 고압 상태에서 운전이 이루어지는데, 공급되는 석탄 시료의 성분들 중 가연성 물질의 99% 이상이 합성가스로 전환되는 반면, 회분에 해당되는 무기물의 대부분은 용융 슬랙 형태로 가스화기의 벽을 타고 흘러내리다가 슬랙탭을 통해 하부의 냉각조로 떨어지면서 급냉이 이루어지게 된다. 그러므로, 석탄가스화기 정상운전중 슬랙탭 주변의 온도를 고온으로 유지함으로써 용융슬랙의 고형화를 방지하는 것은 석탄가스화기의 안정적인 연속운전을 위하여 중요한 기술 중의 하나라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 저급탄 가스화를 위한 1 톤/일급 고온, 고압 습식 석탄가스화기의 정상운전중 슬랙탭 부근에서 용융슬랙의 고형화를 방지하기 위한 슬랙탭 버너시스템의 설계를 진행하였으며, 안정적인 운전조건 도출을 위하여 보조연료(CNG)와 산소의 공급비율에 따른 화염특성 시험을 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.194.1-194.1
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• 2016

방사성 폐기물의 운반이나 장기 보관 시 방사성 물질의 침출을 차단하기 위한 유리화 기술을 실현하기 위해 이송식 아크 플라즈마에 대해 전산해석을 수행하였다. 본 연구에서는 운전전류나 아크길이와 같은 운전조건 변화에 따른 열플라즈마의 특성 변화 뿐만 아니라 150 kW급 고출력 이송식 아크 플라즈마의 최적 설계를 위하여 핵심 부품인 파일럿 노즐의 길이와 직경 변화에 따른 예상 용융영역을 전산해석 하여 방사성 폐기물의 유리화 기술을 상업적으로 이끌어내는데 기초 자료를 제공하고자 하였다. 노즐직경은 4, 5, 6 mm로 변화시켰으며, 길이는 2, 4, 6mm로 하였다. 이러한 다양한 설계조건에 대하여 운전변수로는 전류 200 A, 방전 기체인 알곤의 유량 15 L/min, 아크 길이 2 cm로 고정하였다. 전산해석 결과 노즐직경이 작을수록 아크압축 효과에 의해 중심부에서 최고 온도가 높은 열플라즈마 제트를 발생시킬 수 있으나, 반경방향으로 온도구배가 커서 고온 구간이 급격히 감소하는 경향이 예상되었다. 반면 노즐직경이 증가할수록 아크 압축효과는 줄어들지만 반경방향으로 온도가 완만히 감소하여 콘크리트가 대부분인 유리화 대상물질을 충분히 용융시킬 수 있는 $2,600^{\circ}C$ 이상의 고온 면적이 넓어지게 될 것으로 예상되었다. 또한, 노즐길이가 줄어들 경우 아크방전의 안정성은 다소 떨어 질 수 있으나 수 있으나 고온의 열플라즈마 제트가 반경방향으로 효과적으로 넓어 질 수 있음이 예측되었다. 따라서 고온 영역의 확장 관점에서 이송식 아크 플라즈마 토치를 제작할 경우 아크의 안정성을 유지하는 범위 내에서 파일럿 노즐의 직경을 크게 하고 길이는 짧게 하는 것이 효과적인 유리화를 위해 유리할 것으로 예상되었다.

• Resources Recycling
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• v.11 no.6
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• pp.47-54
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• 2002

Copper concentrate particles were fed from the top of vertical reaction tube of 2.8 cm ID and 65 cm long with an $O_2$-$N_2$ gas mixture. The reaction tube was heated to 1000 K to 1400 K. The copper concentrate particles were very rapidly oxidized and melted down during their descent in the reaction tube. The particle temperature were calculated by combining an unreacted core model, mass transfer between gas and particles, and heat transfer between gas, particles and tube wall. The particle temperature reached its maximum at the height of 20 to 30 cm from the top of the reaction tube, and it attained about 1700 K at higher oxy-gen partial pressure. The most particles were melted at the oxygen partial pressure above 0.2 atm.

• Journal of Energy Engineering
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• v.24 no.1
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• pp.78-87
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• 2015

Focusing effect of a metallic layer in a severe accident depending on the aspect ratios and cooling conditions of top plate and side wall was investigated. Experiments were carried out for Rayleigh numbers and aspect ratio in the range of $8.49{\times}10^7{\sim}5.43{\times}10^9$, 0.135~0.541 respectively. In order to achieve high Rayleigh numbers, the heat transfer experiments were replaced by mass transfer experiments based on the heat and mass transfer analogy. A sulfuric acid-copper sulfate ($H_2SO4-CuSO_4$) electroplating system was adopted as the mass transfer system. The experimental results agreed well with the Rayleigh-Benard natural convection correlations of Dropkin and Somerscales and Globe and Dropkin. When compared with the standard Rayleigh-Benard problem, the cooling by the side wall is even higher than the top. For a shorter height, the interaction between the heated and cooled plumes increases due to decrease of the height. Thus, the heat transfer increases.