• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.54.2-54.2
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• 2011

야금학적 정련 공정 중 슬래그 처리, 일방향 응고, 플라즈마-전자기유도용해 공정을 적용한 태양전지용 실리콘 제조 기술에 관한 연구를 수행하였다. 원소재인 금속급 실리콘을 제조하기 위해원재료로 규석, 코크스(Cokes), 숯, 그리고 우드칩(Wood chip)을 사용하였으며, 150kW급 DC 아크로(Arc furnace)를 이용하여 순도 99.8% 금속급 실리콘을 제조하였다. 제조된 용융 상태의 금속급 실리콘은 슬래그와 반응시켜 불순물을 제거하였다. SiO2-CaO-CaF2 계의 슬래그를 이용하였으며, 금속급 실리콘과 슬래그의 질량비 및 반응 시간에 따른 실리콘 불순물 특성을 평가하였다. 이후 고액 계면이 제어 가능한 일방향 응고 장치를 이용하여 금속불순물을 제거하였다. 고액상태의 온도 조건 및 응고 시간에 따른 불순물 농도 변화를 평가하였으며, 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다. 마지막 공정으로 스팀 플라즈마 토치와 냉도가니가 적용된 전자기 유도 용해장치를 이용하여 붕소와 인을 제거하였다. 플라즈마 토치 가스로는 아르곤, 스팀, 수소를 이용하였다. 붕소와 인의 제거율은 각각 94%와 96%를 달성하였으며, 최종 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다.

• Resources Recycling
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• v.23 no.1
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• pp.33-39
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• 2014

In this study, the solubility of Cu, which is a main metal component of wasted PCB, in $CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO$ slag system was investigated. Each 20 grams of Cu chips and the quaternary slag manufactured was placed in an carbon crucible and melted for 10 hours in the temperature between 1673 K and 1825 K to confirm the equilibrium state. The oxygen partial pressure was controlled by the ratio of CO and Ar gas in the range of $10^{-17.23}$ to $10^{-15.83}$ atm. The concentration of Cu in the slag increased with increasing oxygen partial pressure, slag basicity, and MgO content in the slag. The concentration of Cu in the slag decreased with increasing temperature. The Cu dissolution reaction in the slag is an exothermic reaction.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.83.2-83.2
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• 2010

최근, 원유 가격의 상승으로 인해 태양에너지에 대한 관심이 크게 증가되고 있다. 그러나 이러한 태양전지용 Si(SoG-Si)의 대부분을 차지하는 태양전지급 다결정 실리콘 원료를 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이에 대한 기술적 대응으로서 최근에는 고비용의 기상법을 해결하기 위하여 야금학적인 정련법을 이용한 제조기술 개발이 세계적으로 주목받고 있으며, 야금학적 정련기술은 지적재산권에 관한 기술적 배타성을 제고 할 수 있을 뿐 만 아니라 기상법의 Si 대비 낮은 품위 에도 불구하고 태양전지용 실리콘의 사용가능성을 제시함으로서 활발한 연구와 함께 실용화기술로 대두되고 있다. 그러므로 본 연구는 기존 사용 중인 고가의 기상법 폴리실리콘 제조와 달리, 생산 가격경쟁력이 있는 규석광으로부터 고순도금속 및 태양전지급 폴리실리콘 생산 연속 종전기술을 개발하고자 하였다. 금속급 Si(이하 MG-Si)으로부터 경제적인 SoG-Si을 제조하기 위한 공정 개발을 일환으로 MG-Si 중 불순물인 P 원소를 효과적으로 정련할 수 있는 슬래그 정련기술 개발과 슬래그설계 기술개발을 기본목표로 설정하여 고찰하였다. 용융 Silicon과 슬래그계면에 설정되는 산소분압제어에 따른 슬래그의 P의 이온 안정성을 변화시킴으로서, MG-Si중 P를 분리제거를 기본개념으로 설정하였다. 염기성 산화물로 산소이온이 공급됨을 이용하여 염기도에 따른 분배비를 고찰한 결과, CaO의 활동도가 증가함에 따라 슬래그 중 $O^{2-}$의 활동도와 함께 phosphide 이온의 안정성이 증가함을 확인하였다. 그리고 슬래그로부터 실리콘 중 Ca의 용해도에 따른 분배비를 확인하기 위해 실험 후 Si에서 Ca의 성분을 분석한 결과, 실리콘 중 Ca 용해도는 염기도($a_{CaO}/\sqrt{a_{SiO_2}}$)의 증가와 함께 증가하였으며, Ca의 용해도 증가는 탈린능을 증가시킨다는 것을 알 수 있었다. 또한 수소분압을 변화시켜 인의 증기압변화 및 기화정련 효과를 알 수 있었으며, acid leaching을 통해 잔존해있는 불순물을 추가적으로 정련될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• Resources Recycling
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• v.16 no.4
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• pp.33-39
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• 2007

Titanium scrap was re-melted and refined by using a DC-ESR (Direct Current Electro Slag Remelting) apparatus. A graphite rod was used as an anode. The used slag was $CaF_2-TiO_2-CaO$ slag system. The effect of slag composition on the shape and oxygen content of re-melted ingot was studied. The titanium ingot was produced very well from the $CaF_2-TiO_2$ slag system, and the oxygen content of the ingot was less than that of titanium scrap. The addition of CaO into $CaF_2-TiO_2$ slag system made the bad shape of titanium ingot. The oxygen content of the ingot was also higher than that of titanium scrap.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.11
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• pp.1116-1122
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• 2008

The existing technology which is for recycling aggregate using dried swage sludge have been limited for practical application, because the properties of aggregate are not regular and don't meet the recycling aggregate standard. In this research, an innovative slag-producing technology is developed by addition of oyster shell, waste cast-sand and iron-rust as inorganic waste additives. The mixed slag with the additives was evaluated at the various ratio of CaO/SiO$_2$, SiO$_2$/Al$_2$O$_3$ and Fe$_2$O$_3$/SiO$_2$. When the waste sludge was melted at 1,400$^{\circ}C$ during 20 minutes, the optimal ratio of CaO/SiO$_2$ for the slag added the oyster shell, SiO$_2$/Al$_2$O$_3$ for added the waste cast-sand and Fe$_2$O$_3$/SiO$_2$ for added the iron-rust were 1.00, 3.00 and 0.60, respectively. At the optimal condition, the bulk density of the slag was 2.24 g/cm$^3$, 2.45 g/cm$^3$ and 2.73 g/cm$^3$, And the 24 h water adsorption was 4.72%, 1.44% and 0.37%, respectively. Therefore it is proved that adding the waste additives to the process of the slag production contributed for elevation of recycling aggregate properties. And also it is expected that production cost can be reduced by decreased melting temperature.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.17 no.1 s.85
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• pp.77-84
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• 2005

The steel slag, a by-product which is produced by refining pig iron during the manufacture of steel, is mainly used as road materials after aging. It is necessary to age steel slag for long time in air because the reaction with water and free-CaO in steel slag could make the expansion of volume. This problem prevents steel slag from being used as aggregate for concrete. However, steel slag used in this study was controled by a air-jet method which rapidly cools substance melted at a high temperature. The rapidly-chilled method would prevent from generation of free-CaO in steel slag. This study dealt with the influence of the using rate of rapidly-chilled steel slag on flow, dosage of SP, W/C ratio, and strength of mortar by statistical experimental design. Also, the results of this experiment were approved by statistical analysis methods, such as analysis of variance and F-testing. As results of F-testing, this paper proved at $1\%$ level of significance that the more the using rate of rapidly-chilled steel slag increased, the more this affected the enhancement of flow, the decrease of dosage of SP and W/C ratio, and the development of compressive strength. Also, considering the fluidity and compressive strength of mortar, it is desirable to use $75\%$ of rapidly-chilled steel slag for river sand.

• Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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• v.11 no.3
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• pp.161-168
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• 2023

Converter slag is a by-product generated by refining the pig iron produced into molten steel in the blast furnace, occupying about 15 % of the weight of steel production. It has a high free-CaO content that can generate expansion cracks when used for concrete aggregate. This is the main reason to make it difficult to recycle. To solve this problem, government guideline requires that converter slag has to be aged in an open yard for 90 days. However, aging can not be perfectly performed because it entails time and cost. In this study, we tried to investigate the applicability of converter slag as a cementitious material rather than an aggregate by mixing converter slag with mortar formulations. According to the EDS results of the converter slag in the experiment, we found that screening in the aggregate phase was more effective than that in the powder phase. When the particles separated by a magnet in the aggregate state were pulverized and used for concrete up to a 15 % replacement ratio, various engineering characteristics, such as flow, length change, and compressive strength, showed engineering characteristics similar to those of the control mix.

• Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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• 2009.05a
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• pp.347-348
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• 2009

This study is epoch-making for CO$_2$ reduction. Lay out for this, I used the malting furnace slag which produced in the steel palnt It confirmed the physical properties of the paste that it mixes the gypsum and the clinker.

• Resources Recycling
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• v.14 no.1
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• pp.39-46
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• 2005

A solid-state high power torch with inter-electrode insert (IEI) was developed to treat solid waste (for example, incinerated ash), and it's operation characteristics were obtained in the plasma facility test for waste treatment. According to torch test from this study, at the non-transferred mode voltage is increased by gas volume proportionally, and at the transferred mode it is not affected to voltage change. Especially arc voltage is sustained stable at the range of 10% of total Fe in slag. In addition, Electrical conductivity is 0.05~0.25${\Omega}^{-1}cm^{-1}$, torch efficiency is 75~85% and Erosion rate is 2${\times}10^{-6}~6{\times}10^{-6}$ kg/s.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.361-363
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• 2008

탄소 개질반응은 $1200^{\circ}C$(도1) 이상에서 모든 탄화물질과 수분 또는 $CO_2$ 사이에서 흡열/환원반응이 일어나서 합성가스를 생성한다. 개질반응로는 산화반응로와 연결되어, 수소가스와 CO 가스의 혼합인,합성가스가 산화반응로 내에서 산소가스와 연소하여 열과 $H_2O+CO_2$를 생성하여 환원 반응로 내로 유입되어, 환원 반응로를 $1200^{\circ}C$ 이상으로 유지하고, $H_2O$와 $CO_2$는 석탄 속의 모든 탄소를 CO로 개질한다(도2). 동시에 수소가스가 생성되어 합성가스를 생성하게 된다. 석탄 속의 비탄소 물질인 슬래그(Slag)는 개질로 내에 남게 되는데, 개질로를 슬래그 융점(non-fluid point) 이하에서 고체상태로 포집함으로서 Fly-ash로 처리된다. 개질로 내의 온도를 $1200{\sim}1300^{\circ}C$(석탄 슬래그 융점)로 유지함으로서 개질반응이 지속되어 합성가스가 생성된다. IGCC 시스템에서는 합성가스를 가스터빈 속에서 $O_2E가스와 연소하여 고온의 가스를 생성하여 터빈을 가동해 발전을 하고 배출가스를 $1500{\sim}1700^{\circ}C$에서 배출한다. 재래식 IGCC(도4)에서는 ${\sim}1500^{\circ}C$의 배출가스를 열교환 시스템에 의해 증기를 생성하여 Steam turbine(증기터빈)을 가동하여 추가 전력을 생산했다. 그러나 본 시스템에서는 배출가스(증기와 $CO_2E 가스)를 위의 개질로에 유입하여 개질로 온도를 $1200{\sim}1300^{\circ}C$로 유지함으로서 더 많은 합성가스를 생성 하게 된다(도3). 이렇게 하여 Oxidation-reduction cycle을 형성하게 된다. 새로운 IGCC 시스템에서 가스 터빈의 배출가스가 석탄 개질로에 연결되고 석탄개질로의 합성가스 출구가 가스터빈의 가스 입구에 연결됨으로서,외부에너지 주입 없이 지속 가능한 가스화 반응과 터빈 사이클(Cycle)을 완성하여 IGCC 시스템의 석탄 열효율을 1단계 상승시켰다. 이렇게 설계된 석탄가스화기는 Lurgi형 석탄가스화 기와 달리 석탄개질반응의 효율을 높일 수 있고, 슬래그 처리가 간단하기 때문에 석탄가스화기가 소형화 될 수 있으며 슬래그(Slag)용융에 따른 석탄가스화기의 외벽손상을 피할 수 있다.