• 자원리싸이클링
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• 제26권4호
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• pp.19-25
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• 2017

금속실리콘을 제조하는 방법에는 탄소환원법, 플라즈마환원법, 테르밋반응 등이 있다. 상업용 금속실리콘을 대량 생산하는 방법으로 탄소환원법에 의한 아크전기로가 일반적으로 많이 사용되고 있다. 아크전기로를 이용한 생산시스템이 극복해야 할 문제로는 제조원가 중 전력비 비율이 30%를 차지할 정도로 높은 전기에너지 비용과 환경방지 시설구축 및 유지관리비용이다. 이러한 이유로 국내에서는 아직 아크전기로를 이용한 생산시스템이 상용화 제조시스템으로 구축되지 못하고 있다. 기업 및 연구기관에서 탄소환원법의 아크전기로를 이용하여 최적 생산시스템을 연구하고 있다. 세 가지 유형의 이산화규소를 테르밋반응을 통하여 순도변화를 알 수 있었다. 그리고 실험분석에서 테르밋반응을 사용하여 이산화규소 순도로 금속실리콘 순도 변화를 분석하였다. 이산화규소 순도와 금속실리콘 순도는 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.

• 한국광물학회지
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• 제21권2호
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• pp.161-175
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• 2008

제주도 화산회 기원 토양시료들은 전형적인 안디졸에 해당하는데 낮은 pH, 높은 수분함량, 높은 유기물함량, 식질-미사질 토성을 보여주었다. 결정질 광물 중 현무암 기원의 감람석, 휘석 등의 철고토광물과 자철석 및 적철석 등의 산화철이 주구성광물로 관찰되며 이차광물인 깁사이트가 일부 심토에서 나타나는 것이 특징이다. 그밖에 제주도 화산회 토양은 비정질 알로판 광물과 ferrihydrite 등의 결정도가 낮은 광물을 상당량 포함하고 있다. 주성분원소는 비화산회토양에 비해 상대적으로 낮은 $SiO_2$ 함량과 높은 $A1_2O_3$ 및 $Fe_2O_3$ 함량을 보이는데 이는 전형적인 화산회토의 특성을 반영한다. 토양 내 중금속 함량 중에서 Zn, Ni, Co, Cr은 각자 $84{\sim}198$, $56{\sim}414$, $38{\sim}150$, $132{\sim}1164\;mg\;kg^{-1}$의 범위를 보여 일반적인 세계 토양 내 함량범위를 초과하는 것으로 나타났다. 특히 Cr의 경우 1,000 ppm 이상의 함량을 가지는 토양 시료도 존재하는 등 제주도 화산회 토양은 높은 Cr 함량을 보이는 것이 특징이다. 제주도 토양의 환원능은 평균 $6.53\;mg\;L^{-1}$ reduced Cr(VI)로서 내륙의 비화산회토양에 비해 5.1배 이상 큰 것으로 나타났다. 비화산회토양의 경우 토양 환원능은 토양의 이화학적 인자 중 총 탄소함량과 매우 좋은 상관관계(R = 0.90)를 보이고 있는 것으로 보고되었으나, 총 탄소함량이 일반 토양에 비해 20배 이상 큰 제주도 화산회 토양의 경우 환원능은 탄소함량과는 오히려 약한 음의 상관관계를 보여주고 있다(R = -0.469). 이러한 결과는 제주도 화산회 토양의 환원능을 제어하는 인자가 탄소함량뿐만 아니라 또 다른 토양 이화학성에 있음을 지시한다. 주성분 원소조성과 환원능의 상관관계분석결과 화산회토 특성을 반영하는 Al과 Fe 원소와 정의 상관관계(R = 0.793, R = 0.626)를 보여주었다. 또한 중금속 원소 중 Ni, Co, Cr 등은 제주도 화산회 토양의 환원능과 정의 상관관계(R = 0.538, R = 0.647, R = 0.468)를 보이고 있다. 산화환원전위에 민감한 Cr 원소의 경우 제주도 화산회토양의 높은 환원능으로 인해 유해하고 이동성이 높은 6가 크롬의 생성 및 이동이 매우 제한될 것으로 판단된다. 또한 제주도 화산회 토양의 환원능을 제어하는 인자는 비정질인 알로판 광물 및 ferrihydrite 등의 화산회토 특성과 밀접한 관련이 있는 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제34권5호
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• pp.534-540
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• 2023

일차전지 환원극의 활물질로 널리 사용되고 있는 불화탄소는 낮은 전기 전도도, 표면 에너지 및 전해질 투과도 등의 요인에 의하여 Li/CF_X 일차전지의 율속 성능 저하를 초래한다. 따라서 본 연구에서는 산소 플라즈마를 이용한 표면처리를 통하여 표면이 개질된 불화탄소를 리튬 일차전지의 환원극으로 사용하여 전지 성능을 향상시키고자 하였다. XPS 및 XRD 분석을 통해 산소 플라즈마 처리에 의해 변화된 불화탄소의 표면 화학적 특성 및 결정 구조 변화를 분석하였으며, 이에 따른 리튬 일차전지의 전기 화학적 특성에 대한 변화를 분석하고 고찰하였다. 그 결과, 탄소 대 불소비율(F/C) 비율이 가장 낮은 산소 플라즈마 처리 조건(7.5 min)에서 반이온성 C-F 결합이 가장 많이 형성되었다. 또한, 이 조건에서 제조된 불화탄소를 환원극의 활물질로 사용한 일차전지는 가장 높은 3 C의 율속 특성을 보였으며, 고율속에서도 비교적 높은 용량(550 mAh/g)을 유지하였다. 본 연구를 통하여, 산소 플라즈마 처리를 통해 불화탄소의 불소함량 및 탄소-불소 간의 결합 유형을 조정하여 고율속 성능을 가진 리튬 일차전지를 제조할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제23권3호
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• pp.30-36
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• 2014

동정광으로 동을 제련하는 동제련소에서는 대략 35-45%정도 철을 함유한 폐동슬래그가 다량 배출되어 대부분 폐기처분되고 있다. 따라서 폐동슬래그로부터 철을 회수하여 철을 자원화하는 것은 자원의 효율적인 활용측면과 환경문제를 감소하는 측면에서 관심이 크게 증대되고 있다. 본 연구에서는 동제련소에서 발생되는 다량의 철 성분이 포함된 폐동슬래그로부터 철의 품위향상을 위한 physico-chemical 분리 공정이 개발되었다. 개발된 공정은 먼저 폐동슬래그를 1 mm이하로 파쇄하는 공정(1차 파쇄공정)과, 이어서 $1225^{\circ}C$에서 90분 동안 탄소 환원하는 공정(탄소 환원공정), 그리고 환원된 슬래그로부터 $104{\mu}m$ 이하로 2차 파 분쇄하는 공정(2차 파쇄공정)과, 이어서 철 농축물을 분리 회수하는 습식자력선별 공정(습식 자력선별공정)으로 구성된다. 개발된 공정을 이용하여 환원된 폐동슬래그를 0.2 T의 자력세기에서 습식자력선별 함으로써 철 품위가 66 wt.%인 철 농축물을 얻었고, 같은 조건에서 철 회수율은 72%이었다. 따라서 분리 회수된 철 농축물은 철 원료로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제47권4호
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• pp.630-638
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• 2019

아산화질소는 이산화탄소보다 약 310배 높은 지구온난화 지수를 갖는 주요 온실가스이다. 본 연구에서는 아산화질소 배출저감을 위해 고도처리슬러지를 접종원으로 이용하여 아산화질소 환원 컨소시움을 확보하였다. 이 컨소시움의 우점종은 Sulfurovum (17.95%), Geobacter (14.63%), Rectinema(11.45%)와 Chlorobium (8.24%)이었다. 아산화질소 환원 컨소시움의 활성에 미치는 C/N 비(mol·mol-1), 탄소원의 영향을 조사한 결과, C/N 비 6.3 및 아세트산을 탄소원으로 공급한 조건에서 최대 아산화질소 환원 활성을 나타냈다. 또한, 본 컨소시움의 3,000 ppm 이하의 아산화질소 농도 범위에서 아산화질소 농도가 증가할수록 환원속도도 증가하였다. 속도론적 해석 결과, 아산화질소 환원 컨소시움의 최대 아산화질소 환원 속도는 163.9 ㎍-N·g VSS^-1·h^-1이었다. 본 Consortium은 아산화질소를 N2로 환원하는데 관여를 nosZ 뿐만 아니라, 질산염을 아질산염으로 환원하는 narG, 아질산염을 일산화질소로 환원하는 nirK 유전자 및 일산화질소를 아산화질소를 환원하는 norB 유전자를 모두 보유하고 있었다. 이는 본 컨소시움은 아산화질소 제거 공정 뿐 만 아니라, 탈질공정에도 활용 가능한 유용한 미생물 자원임을 의미한다.

• 자원리싸이클링
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• 제4권4호
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• pp.59-69
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• 1995

분진 중에 함유된 Zn, Pb, Fe 등의 유가 금속을 회수하기 위해 폐타이어를 건류하여 만든 건류탄소를 환원제로 이용하여 재활용하고자 하였으며 또한 분진을 Pelletizing 하거나 Briquetting해서 환원 처리할 때, 공해 발생과 작업상의 단점을 보완하기 위하여 제지공장에서 발생하는 폐펄프와 분진 및 건류탄소를 소정의 비율로 혼합한 후 성형한 다음 통기도 및 압축강도실험 등을 한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 동일한 건류탄소 첨가량에서 결합제로 사용한 폐펄프의 첨가량이 증가할수록 통기도는 증가하며 이는 시편내 Porosiaty에 기인한 영향이라 생각되며, 동일 첨가량의 폐펄프에서 건류탄소의 첨가량이 증가할수록 통기도는 증가하는 경향을 보이며 압축강도는 건류탄소의 비율과 소결온도에 따라 증가 감소의 현상이 다소 상반되는 결과가 나타났다. 건류탄소 20%, 폐펄프 10%를 첨가하여 만든 Briguetting 시료를 X-선 회절분석 결과 $800^{\circ}C$에서는 ZnO와 $Fe_3$$O_4$가 조사되었으나 $1000^{\circ}C$ 이상에서는 ZnO와 $Fe_3$$O_4$를 확인할 수 없었다. $1000^{\circ}C$에서 소결실험을 한 결과 아연, 철산화물이 분해 증발하여 아연품위가 62%인 조산화아연물을 얻을 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제6권4호
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• pp.648-662
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• 1996

임피던스 스펙트럼을 이용하여 황산 용액에서 glassy carbon과 인조흑연(PVDF 합성 흑연)의 전극표면에 cyclic 분극을 부하 하였을 경우 전극표면에서 나타나는 표면반응에 대하여 조사하여 . 두 재료 표면에서 산소의 산화 혹은 환원과 관련되거나 또는 탄소재료 표면에 화학흡착된 표면작용기(surface functional group)의 변화와 관련되는 것으로 생각되는 산화환원 피크가 potentio-dynamic곡선에서 나타났다. 이러한 전극 표면에서의 표면작용기의 산화환원은 glassy carbon과 PVDF합성 흑연의 임피던스 스펙트럼에도 커다란 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또 glassy carbon과 PVDF합성 흑연에서의 임피던스 파라미터는 분극부하에의해 현저한 변화가 나타났다.가 나타났다.

• 공업화학
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• 제34권5호
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• pp.515-521
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• 2023

본 연구에서는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 열분해하여 얻은 폐 탄소섬유를 이용하여 기상 불소화를 통해 불화탄소를 제조하고 리튬일차전지의 환원극 소재로 재활용하고자 하였다. 먼저 열분해로 얻은 폐 탄소섬유의 물리화학적 특성을 파악하였으며, 이 폐 탄소섬유에 기상 불소화 효과를 평가하기 위하여 불화탄소의 구조적, 화학적 특성을 분석하였다. XRD 분석에 의해 폐 탄소섬유의 육각망탄소 적층구조(002피크)는 기상 불소화의 온도가 증가함에 따라 점차 불화탄소 구조(001피크)로 전환되었음을 확인하였다. 이 불화탄소를 이용하여 제조된 리튬일차전지의 방전용량은 최대 862 mAh/g이었다. 이는 다른 탄소 재료로 제조한 불화탄소 기반 리튬이온차전지의 방전용량과 비교하였을 때 우수한 성능을 보였다. 이러한 결과는 폐 CFRP 기반 폐탄소섬유를 이용한 불화탄소는 리튬일차전지의 환원극 소재로 활용할 수 있을 것으로 여겨진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.202.1-202.1
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• 2015

탄소의 $sp^2$ 혼성으로 이루어진 2차원 단일시트(two-dimensional single sheet)인 그래핀은 기계적, 열역학적, 전기적 특성이 매우 우수하며 특히 고유연성과 투명성을 가진다는 장점 때문에 오랜 기간 주목 받으며 다양한 분야에서 연구되어 왔다. 이러한 그래핀을 만드는 방법에는 화학적 증기 증착법 및 흑연으로부터의 물리적, 화학적 박리 방법이 있다. 양질의 그래핀을 대면적에서 획득 할 수 있는 화학적 증기 증착법의 경우 높은 공정 비용과 함께 수반되어야 하는 전사과정의 어려움으로 인하여 실제 상용화에 어려움이 있다. 이러한 단점의 극복을 위해 대량의 그래핀을 저렴하게 확보 할 수 있는 화학적 박리 방법이 주목을 받고 있다. 화학적 박리 방법의 경우 박리 과정에서 수반되는 산화 그래핀의 환원과정이 필요하였으며, 이를 위해 강력한 환원제를 이용한 화학적 환원 방법, 고온에서의 열처리를 이용한 열역학적 환원 방법, 및 빛을 노광시켜 산화 그래핀을 환원시키는 광학적 방법이 시도되었다. 화학적 및 열역학적 환원방법의 경우 고품질의 환원된 산화 그래핀을 획득 할 수 있으나, 강한 환원제 및 높은 열처리 온도로 인하여 유연 기판의 사용이 제한되는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 빛을 이용한 광학적 방법이 제시되었으나, 환원과정에 사용되는 단파장의 자외선 광원의 높은 가격으로 인하여 경제성의 확보가 제한된다. 본 논문에서는 우수한 광학적 특성을 보이는 란타넘족 이온을 사용하여 선택적 파장 대에서 높은 광흡수도를 가지는 산화 그래핀-란타넘 이온 혼합용액을 만들었으며, 가시광선대역의 파장을 가지는 레이저를 사용하여 우수한 품질을 가지는 환원된 산화 그래핀을 제작하였다. 구체적으로 산화 그래핀은 modified hummer's method를 이용하여 만들어졌으며, 자외선 대역을 흡수하는 $Gd_{3+}$, 녹색 레이저를 흡수하는 $Tb_{3+}$, 적색 레이저를 흡수하는 $Eu^{3+}$를 1 mM 섞어주었다. 그 후, 300~800 nm의 파장을 가지는 레이저를 $1mW/cm^2$를 노광시켜 산화 그래핀을 환원시켰다. 환원된 산화 그래핀의 특성은 FT-IR, UV-Vis, 저온 PL, SEM, XPS 및 전기측정을 이용해 측정하여 재현성 및 반복성을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.173-173
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• 2003

Nanowire와 nanorod 같은 1차원의 반도체 재료는 디멘젼과 크기와 물리적 특성과의 관계 등을 연구하는데 중요한 역할을 하며 laser ablation, arc discharge, chemical vapor depostion, vapor phase transport Process와 solution등의 방법으로 성공적으로 합성되었다. ZnO 는 3.37eV의 넓은 밴드갭과 다른 넓은 밴드갭 재료에 비해 높은 exciton bindng energy (60meV)를 가지며 UV LED, laser diode에 적용하기 유리하고 최근 디스플레나 나노 광전소자로서의 가능성 이 대두되면서 최근 이에 관한 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 열적탄소환원법(carbothermal reduction process)으로 ZnO와 graphite 분말을 1:1 중량비로 혼합한 분말을 90$0^{\circ}C$, 100$0^{\circ}C$에서 air 분위기에서 20분간 반응 후 로 내에서 냉각 하였다. 직경 이 50nm-1000nm, 길이가 수 미크론인 내부 결함이 전혀 없는 육각형 단결정의 nanowire가 합성되었고 XRD, FE-SEM과 TEM으로 조성 및 형상, 내부구조를 분석하였다. 합성된 ZnO nanowire는 직경 이 변하는 부분에서 성장방향으로의 계단을 형성하였고 이는 layer by layer 방법으로 nanowire가 성장한다는 것을 나타낸다.