• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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• pp.346-346
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• 2009

산화물 형태 사용후핵연료의 효율적 처분 혹은 재활용을 위한 연구 가운데, 고온의 LiCl 용융염 중에서 전해환원하여 금속으로 환원시킨 후, 환원된 금속을 고온의 LiCl-KCl 용융염에서 전해정련하는 연구가 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다. 전해환원을 위해 일정 농도 $Li_2O$가 LiCl 용융염에 첨가되며 $Li_2O$ 농도가 높으면 반응 재질의 부식성이 크게 증가하므로 일반적으로 우라늄 산화물은 1wt% 이하의 $Li_2O$ 농도에서 전해환원 된다. 우라늄 산화물의 전해환원 전위는 $Li_2O$의 전해환원 전위 보다 표준 상태를 기준으로 공정온도인 650 $^{\circ}C$ 에서 약 70 mV 정도 낮기 때문에 전해환원 과정에서 $Li_2O$ 의 환원으로 Li 금속이 생성될 가능성이 있으며 우라늄 산화물은 대부분 직접 전해환원 되지만 일부 Li에 의해 화학적으로 환원되기도 한다. 전해환원 공정에서 환원되지 않은 희토류 산화물은 전해정련 공정에서 $UCl_3$와 반응하여 $UO_2$를 생성시켜 공정 효율을 떨어뜨린다. 따라서 전해환원 공정에서 가능하연 최대한 희토류 산화물을 금속으로 환원시키는 조건을 찾아내는 것이 바람직하고 이를 위해서 우선 전해환원 공정에서 희토류 산화물의 화학적 거동의 이해가 요구된다. 본 연구에서 열역학적 검토를 통하여 희토류 산화물의 환원 조건을 조사한 결과 희토류 산화물은 매운 낮은 $Li_2O$ 농도에서 Li에 의해 환원되고, 1wt% 이하의 $Li_2O$ 농도에서는 Sc와 Lu의 산화물이 $Li_2O$와 복합산화물을 형성하고 이들 복합산화물은 Li에 의해 환원되지 않는 것으로 나타났다. 또한 희토류 원소 별로 희토류 원소 산화물의 Li에 의한 환원 조건으로서 평형상태에서의 $Li_2O$ 농도 즉 환원 임계 $Li_2O$ 농도를 실험적으로 측정하였으며 1wt% $Li_2O$ 농도 이하에서 열역학적 해석과 동일하게 Sc와 Lu만이 복합산화물을 형성하여 Li에 의해 직접환원 되지 않는 것으로 관찰되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제21권6호
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• pp.32-38
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• 2012

본 연구에서는 액상 칼슘에 의한 $ZrO_2$의 직접환원에 대하여 조사하였다. $ZrO_2$의 직접환원에 미치는 Ca과 $ZrO_2$의 몰비, 반응시간, 그리고 반응온도의 영향에 대하여 검토하였다. 실험은 5분에서 60분까지 Ar 분위기의 밀폐된 스테인리스강제의 반응기에서 실시하였다. 반응온도 1223 K, Ca과 $ZrO_2$의 몰비가 3 이상인 조건에서 대부분의 $ZrO_2$는 5분만에 Zr으로 환원되었다. 반응온도가 1337 K이고 Ca을 이론적인 양의 2배를 첨가한 경우 금속 Zr 중의 산소농도는 최저 0.66 wt%를 나타내었다. 그리고 Zr 입자의 형상은 반응온도와 반응시간에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제4권1호
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• pp.60-68
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• 1995

철강공정에서 발생하는 함철더스트에 시멘트를 첨가한 비소성 더스트 펠릿을 제조하여 고로용으로서의 특성을 평가하였다. 시멘트를 10wt.% 첨가한 펠릿은 적절한 양생조건하에서 150kg/p 이상의 압축강도에 도달하였다. 더스트 펠릿은 특히 $900^{\circ}C$에서의 환원성이 우수하였는데, 이는 비소성 펠릿 중에 함유된 탄소의 직접환원 반응과 고온에서 증가된 기공 때문이다. 이외에 비소성 펠릿의 회전강도, 환원분화성 및 환원 팽창성도 철광석 소결광 및 소성 펠릿에 비교하여 우수하거나 대등한 성상을 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제13권2호
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• pp.65-72
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• 2000

미생물을 이용한 광물 합성은 현재 초기 연구단계에 있으나 신소재 개발측면에서 다야한 활용성을 보인다. 본 연구의 목적은 철환원 박테리아를 이용한 자철석 합성에 있어 미치는 환경조건들을 알아보는데 있다. 본 연구를 위해 지하 3-km 코아 시료에서 분리한 호열성 철 환원 박테리아인 TOR-39을 이용하였다. TOR-39은 $65^{\circ}C$에서 12시간이내에 비정질 철수화물을 환원시켜 자철석을 형성한다. 25일 동안 배양하여 형성된 자철석은 정육각형 모양으로 입자 크기는 50-100 나노미터이다. TOR-39을 이용한 자철석 합성시 적절한 조건은 pH는 7.9-8.5, Eh는 -200 mV 이하, 배양기간은 3-25일 그리고 온도는 $45-75^{\circ}C$이다. 미생물에 의한 자철석 합성은 나노미터 크기의 광물을 직접 합성하므로, 산업적으로 많은 이용 가치를 가질 것으로 본다.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.212-217
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• 2014

재생공정에서 황화 된 탈황흡수제의 재생을 위하여 산소는 산화제로 사용되었다. 재생공정에서 미량의 미 반응 산소는 직접 황 회수 공정으로 유입된다. 그러나, $SO_2$ 환원을 위한 반응성은 미 반응 산소의 다양한 이유에 의해서 저하된다. $SO_2$ 환원을 위한 반응성 실험을 위해 Sn-Zr계 촉매가 사용되었으며, $SO_2$와 $O_2$는 각각 5.0 vol%와 4.0 vol%로 고정하였고 $300-450^{\circ}C$와 1-20 atm에서 수행되었다. 본 연구에서는 고온건식 탈황공정의 직접 황 회수공정에 유입되는 미 반응산소에 의한 촉매반응성 저하에 미치는 영향을 조사하였다. $SO_2$ 환원으로 생성된 원소 황은 미 반응산소에 의해서 재산화되고, redox반응기구에서 Sn-Zr계 촉매의 빈 격자 산소자리가 미 반응산소에 의해서 재산화되므로 $SO_2$ 전화율은 감소되는 것으로 판단된다. 한편 환원제로써 공급된 CO는 미 반응산소에 의해서 산화되어 연소열에 의해 촉매 충전 층 온도가 상승되기도 한다. 결과적으로 충전 층의 빠른 온도상승은 활성 물질을 소결시켜 촉매의 비활성화를 초래하게 된다.

• 한국자원리싸이클링학회:학술대회논문집
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• 한국자원리싸이클링학회 2002년도 춘계임시총회 및 제 20회 학술발표대회
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• pp.27-36
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• 2002

1995년 이후부터 현재까지 전기로 제강더스트의 재활용 또는 처리에 대하여 국내 및 전 세계의 공개특허 및 연구논문을 분석하여 전기로 더스트의 재활용연구 동향을 파악하고자 하였다. 국내의 경우, 35건의 특허가 공개 또는 등록되었는데, 활용방법에 따라 분류하면 다음과 같다. 고형안정화처리가 6건, 케미칼 제조 7건, 아스콘 채움재가 4건, 토건재료로 활용이 3건, 습식처리 회수가 4건, 용융환원 3건, 폐수처리활용이 2건, 시멘트원료 1건, 건식회수법 5건으로 나눌 수 있다. 또한 년도별로는 95년 2건, 96년 1건, 97년 4건, 98년 4건, 99년 5건, 2000년 18건, 2001년 1건이 출원되었다. 2000년에 전체 출원 건수의 절반이 집중되었다. 미국특허는 이 기간중 39건이 등록된 것으로 검색되었다. 년도별로는 95년 3건, 96년 6건, 97년 5건, 98년 7건, 99년 9건, 00년 2건, 01년 3건, 2002년 4건(2개는 한국출원)이 검색되었다. 처리방법 별로는 마찰재 원료로 활용 3건, 고화처리 3건, 건식장치 1건, 습식처리 13건, 유동환원, 직접환원, 환원배소, 플라즈마환원등의 건식 처리법이 10건, 습식+건식콘크리트 4건, 폐수처리 활용 1건, 건자채 생산 1건등이 등록되었다. 국가전자도서관에서 EAF Dust를 키워드로 1993년 이후의 EAF Dust 관련 연구문헌을 검색한 결과 48건이 검색되었고, 01년에 5건, 00년에 3건, 99년에 4건, 98년 2건, 97년이 가장 활발하여 15건의 보고가 확인되었다. 96년에는 8건, 95년에는 3건의 보고가 검색되었다. 01년의 연구논문들은 direct recycling, reduction kinetics, distillation reduction등에 관심을 보이고 있었다. 가장 활발하게 많은 연구논문이 발표되었던 97년 이후에는 논문 발표수가 현저히 감소되어 97년 이후에 이 분야에 대한 관심이 감소하고 있음을 보여주고 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.92-93
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• 2014

주석 도금시 발생하는 주석 폐 도금 슬러지로부터 주석을 회수하기 위해 염산 직접 침출방법과 환원 열처리($700^{\circ}C{\sim}1100^{\circ}C$)후 염산 침출방식을 고찰하였다. 폐 슬러지의 염산 직접 침출시 주석의 침출율은 40% 이하였다. 폐 슬러지를 수소분위기하에서 $700^{\circ}C$, $800^{\circ}C$, $900^{\circ}C$, $1100^{\circ}C$로 열처리한 후에 염산을 이용하여 침출시에는 환원된 주석의 침출율이 97% 이상이었고, 온도가 $800^{\circ}C$일 때 침출율이 98.2 %로 가장 효과가 좋았다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2002년도 연료전지심포지움 2002논문집
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• pp.165-170
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• 2002

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권2호
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• pp.105-112
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• 2005

650$^{\circ}C$의 LiCl-Li$_{2}$O 용융염계에서 10 g U$_{3}$O$_{8}$/batch 규모의 장치를 이용해서 우라늄산화물의 전해환원 특성에 대한 평가를 수행하였다. 일체형 음극은 고체전극, 우라늄산화물과 우라늄산화물을 담아주는 다공성 용기(멤브레인)로 구성된다. 멤브레인 재료로는 325-mesh 스테인레스강막과 다공성 마그네시아 도가니를 사용하였다. 일체형 음극의 재질에 따른 LiCl-3 wt$\%$ Li$_{2}$O계와 U$_{3}$O$_{8}$-LiCl-3 wt$\%$ Li$_{2}$O계의 순환 전압측정법 결과로부터 전해환원 반웅 메커니즘을 규명하였다. 일체형 음극의 재질에 따른 우라늄산화물의 직접 및 간접 전해환원에 대한 실험을 수행하였다. 그 결과, 325-mesh스테인레스강막을 사용하여 직접 및 간접 전해환원으로 금속전환을 수행하였을 때 낮은 전류효율로 인해 우라늄산화물을 금속우라늄으로 환원시키지 못했으며, 마그네시아 다공성 도가니를 사용하여 간접 전해환원으로 금속전환을 수행하였을 때는 높은 전류효율로 인해 우라늄산화물을 금속우라늄으로 환원시킬 수 있었다

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권3호
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• pp.291-299
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• 2018

파이로 공정에서는 사용후핵연료 관리 공정 개발의 일환으로 산화 우라늄을 고온 용융염 전해질계에서 전기화학적 방법으로 환원시키기 위한 전해환원 공정이 개발되고 있다. 이에 따른 전해환원 공정의 반응기 설계를 위해서는 전기화학적 이론에 기초한 모델이 요구되고 있다. 본 연구에서는 상 분리를 설명하는 phase-field 이론에 기초하여 우라늄 산화물의 전해환원 모사를 위한 1차원 모델이 개발되었다. 모델은 우라늄 산화물 내 산소 원소의 확산과 펠렛 표면에서 전기화학 반응 속도를 나타내는 매개변수를 사용하여 외부로부터 내부로 진행되는 전해환원을 잘 모사하고 있으며 계산 결과 전체 전류는 산소원소의 내부 확산에 크게 의존하는 것으로 나타났다. 전해환원 반응에 대한 모델은 대용량 장치 설계에 최적화된 조건 도출에 활용될 것으로 예상되며 장치 설계가 완료되면 공정 연계 모사에 직접 사용될 것으로 기대된다.