가압경수로 원전의 농축폐액건조설비에서 발생된 농축폐액 건조물을 유리화 하는 방안이 연구되어 왔다. 중저준위 방사성폐기물을 유리화할 경우 최종 생성물은 내구성이 우수하고 현저한 부피저감 효과의 장점을 가지고 있다. 붕산농축폐액에 대한 유리화 타당성 연구는 분말시료의 전처리 방법 개발, 유리조성 프로그램을 이용한 유리개발 및 실증시험으로 수행되었다. 분말시료에 대한 전처리 방안으로는 유리화설비에 투입하기 전에 고형성을 갖도록 펠렛화하는 것이다. 농축폐액 성분중 Na와 B의 함량 분포는 유리속에 용융되는 정도와 설비로부터의 폐기물 배출 처리에 영향을 주기 때문에 이를 고려하여 유리조성이 개발되어야 한다. 실증시험에서는 폐기물 투입률, 배기체 특성 및 최종 생성물인 유리고화체의 특성이 검토되었다. 본 연구는 붕산농축폐액에 대한 유리고화체의 물리화학적 특성을 검토하고 유리화 타당성을 확인하는데 목적이 있다.
[ $SiO_2-B_{2}O_3-Al_{2}O_3-CaO-La_{2}O_3$ ]계 유리에서 $La_{2}O_3$를 변화시키며 다양한 조성의 유리를 만든 후 이를 다공성 알루미나에 침투시켜 알루미나-유리 복합체를 얻었다. 여기서 유리의 조성 변화에 따른 침투특성 및 기계적 강도의 변화를 관찰하였다. 유리중의 $La_{2}O_3$는 유리의 고온 점도를 감소시켜 유리의 젖음성과 유동성을 향상시키고 유리의 침투를 용이하게 한다. 유리가 다공성 알루미나에 침투하여 기공을 메우면서 일부 알루미나를 용해시킨다. 이 유리 용융물 중 $Al_{2}O_3$ 성분은 결정질 알루미나에 다시 석출하여 입자성장이 일어나는데 이때 특정 방향으로 알루미나 입자가 성장한다. $La_{2}O_3$가 20 몰 $\%$ 첨가된 유리를 침투시켰을 때 유리가 결정화하여 복합체의 강도를 증진시켰다.
유해폐기물 및 모의 방사성폐기물 소각재에 붕규산유리 계통의 기본유리매질을 혼합하여 고온에서 용융시켜서 제조한 유리 고화체를 대상으로 침출실험후의 미세구조 및 표면조성의 변화, 침출된 시료의 표면에서 고화매질 성분별 함량과 두께에 따른 농도 기울기 및 결정질 화 등을 평가하여 유리고화체의 침출거동에 따른 표면변화 특성을 고찰하였다.
과실류의 단맛 결정인자인 유리당의 함량을 계통별로 분석하여 생식 및 가공 식품의 원료로서 오디의 이용성을 높이고 오디의 과실화 촉진을 위한 기초자료를 제공함은 물론 오디 생산용 뽕나무 육종효율을 높이기 위하여 유전자원으로 보존 중인 뽕나무 계통에 대하여 결실 오디를 채취하여 유리당의 조성과 함량을 비교ㆍ분석하였다. 동시에 유리당의 함량이 높은 계통을 선발하여 수량, 과중, 당도 등 과실적 특성을 고려하여 오디생산용 계통으로서의 가능성을 검토하였다. (중략)
유리 소재는 뛰어난 기계적, 화학적, 광학 특성으로 인해 다양한 영역에서 광범위하게 활용되어 왔으며, 최근에는 특정 물성이 강화된 기능성 유리 수요가 다양한 산업 영역에서 급속히 증가하고 있다. 유리 소재 분야에서의 연구 개발은 유리 특유의 비정질 구조 및 다원소 조성 특성에 의한 복합성 때문에 전통적으로 경험에 기반한 실험 기법에 의존하여 왔다. 그러나 적용 분야에 따른 맞춤형 물성 강화에 대한 필요성이 증대됨에 따라, 핵심 물성 발현 원리 등을 원자 단위에서 이해하고 이를 바탕으로 기능성 유리 소재를 설계하는 접근법이 주목받고 있다. 원자단위 시뮬레이션 및 이론 기반 모델링은 유리 소재의 다양한 물성과 조성 변화에 따른 원자 구조의 상관관계를 매우 효율적으로 분석할 수 있는 기법이다. 본 기고문 에서는 밀도범함수이론, 분자동역학 및 위상속박이론을 활용한 기능성 유리 소재 개발 및 연구 동향에 대해서 소개하고자 한다.
칡뿌리를 이용하여 가공식품의 개발에 필요한 과학적 자료를 얻기 위하여 시료를 시기별(7월, 11월, 2월), 형태별로 나누어 재료의 화학적 성질을 조사한 결과는 다음과 같다. 채취시기에 의한 일반성분의 조성은 비슷하였으며 수분의 함량은 $60\sim70%$의 범위로 암칡에 많이 함유되었다. 유리당의 조성은 설탕이 주요 유리당이었으며 그 외에 과당, 포도당, ribose로 함유되어 있고 시기별로는 11월과 2월 칡시료에 많고 암칡에 더 많이 함유되었다. 총아미노산의 조성은 proline, aspartic acid, glutamic acid가 높게 나타났다. cysteine과 methionine이 미량 함유되었다. 유황을 함유한 아미노산이 제한 아미노산이었다. 유리아미노산은 2월 암칡을 제외하면 모든 재료에서 약 50mg%이상 함유되었으며 histidine, alanine, serine, glutamic acid가 소량이었고 다른 유리아미노산들은 함유되지 않은 것으로 나타났다.
완전 세라믹 치관 재료로 응용할 수 있는 유리가 침투한 알루미나 복합체를 제조하였다. SiO$_2$-B$_2$O$_3$-Al$_2$O$_3$-CaO-La$_2$O$_3$계 유리에서 $Al_2$O$_3$의 함량을 변화시키며 다양한 조성의 유리를 만들고 이들 유리를 저온 소결한 다공성 알루미나에 침투시켰다. 그리고 이때 A1$_2$O$_3$의 함량변화가 유리의 침투 특성과 얻어진 복합체의 강도에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 유리 조성에서 A1$_2$O$_3$의 양을 증가시킬수록 알루미나 소결체의 부식 현상이 현저히 줄었으며 이에 따라 복합체의 강도가 증가하였다. 알루미나 소견체에는 거대기공이 존재하고 있어 복합체의 강도 저하에 영향을 미쳤는데 알루미나의 소결 온도를 130$0^{\circ}C$까지 증가시켜 이를 감소시켰다. 진공 분위기에서 알루미나 소결체에 유리를 침투시켰을 때 최고 453$\pm$31 MPa의 굽힘 강도 값을 얻을 수 있었다.
결정화 유리에서의 결정질 양의 측정, 혹은 소결체에서의 잔류 유리량을 측정할 때 유용한 방법을 찾아내기 위하여 현재까지 보고되어 있는 방법중에서 XRD를 이용한 Ohlberg의 방법과 Wakelin등의 방법을 이용하여 코디어라이트 조성의 유리와 α-코디어라이트의 혼합물에 대하여 결정질 양을 측정하였다. Ohlberg의 방법은 한 각도에서 측정하는 경우, 약 4∼5%의 오차를, 4각도에서 측정하여 평균한 경우에는 2∼3%의 오차를 보였으며, Wakelin등의 방법은 실험 양이 많았지만 2∼3%의 오차를 보였다.
결정화 유리에서의 결정화도 측정, 혹은 소결체에서의 잔류 유리량을 측정할 때 가장 유용한 방법을 찾아내기 위하여 현재까지 보고되어 있는 방법중에서 Ohlberg와 Benedetti의 XRD를 이용한 방법과 IR을 이용한 Hirose의 방법을 선정하여 코디어라이트 조성의 유리와 β-코디어라이트의 혼합물에 대하여 결정화도를 측정하였다. 이들 측정 방법중에서 Ohlberg의 방법은 표준시료가 준비되었을 경우 약 5%의 오차를 보였으며, Benedetti의 방법은 Ohlberg의 방법보다 큰 오차를 보였지만 표준시료를 필요로 하지 않았다. Hirose의 방법은 적은 결정화도 범위에서만 적용가능한 방법인 것으로 보여졌다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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