• 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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• 제27권3호
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• pp.48-57
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• 2018

본 연구에서는 폐 영구자석 스크랩에 함유된 희토류원소(Rare Earth Element, R.E.)를 첨가하여 고강도 회주철의 제조 방법을 검토하였다. 폐 영구자석 스크랩에 함유되어있는 희토류원소가 회주철의 응고 시 복합유화물 및 A형 흑연 형성을 촉진하여 조직 및 기계적 특성 향상에 효과적으로 작용한 것으로 나타났다. 폐 영구자석 스크랩을 접종제로 활용하여 주조 시 인장강도는 306 MPa의 우수한 특성으로 나타났으며, 고가의 희토류원소를 사용하여 접종한 실험의 인장강도와 비슷한 수준의 특성이다. 연구결과를 토대로 고특성의 회주철 제조에 있어서 폐 영구자석 스크랩을 활용한 R.E. 첨가가 효과적인 접종방안임을 확인하였다.

• 암석학회지
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• 제17권3호
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• pp.133-143
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• 2008

지표지질의 지구화학적 변화 추적과 고고학 유물의 원료(점토질 토양)의 기원지를 밝혀내기 위한 도구로서의 희토류원소의 역할을 확인하고자 하였다. 실험용 지질시료로는 화강암과 편마암 그리고 이들로부터의 화학적 풍화과정을 거친 풍화암과 풍화토양을 선택하여 이들의 화학조성변화를 비교하였고, 고고학적 응용을 위한 시료로는 점토질 토양과 이를 이용하여 제조한 토기 및 도기를 채취하여 이들의 화학조성변화를 비교하였다. 연구결과에 의하면, 일반적인 화학조성간의 상대적인 비교로는 암석-풍화암-토양 혹은 점토질 토양-토기-도기로의 변화에 따른 지구화학적 특성변화의 상관성이 없는 반면에 PAAS(Post Archean Australian Shale)로 규격화한 희토류원소 분포도는 거의 동일한 양상을 띄었다. 이는 희토류원소의 분포도가 다른 지구화학적 연구기법에 기법에 비해 퇴적물의 기원물질 혹은 고고학적 유물의 재료를 밝혀내는데 더 유용함을 지시해준다고 볼 수 있다.

• 암석학회지
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• 제21권2호
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• pp.113-128
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• 2012

대륙지각의 화학조성은 지각의 형성과 진화에 대한 이해 및 대륙지각내에서 발생된 여러 과정을 정량화하는데 있어서 중요한 역할을 한다. 이 논문에서는 1990년대 이후 보고된 한반도내 화성암류와 퇴적암류의 지구화학적 자료를 토대로 한반도를 구성하고 있는 대륙지각의 화학조성을 지질시대별로 살펴보았다. 평균상부지각조성을 기준으로 한반도에서의 생성시기별 상부지각의 지구화학적 특성을 비교해보았을 때, 트라이아스기의 화강암이 다른 시대와 비교해서 일부 원소에서 현저하게 부화되었거나 결핍된 특성을 보여주었다. 또한 선캠브리아기와 쥬라기 이후의 화강암은 매우 유사한 주성분, 미량성분, 희토류원소의 지구화학적 특성을 보여준다. 하부지각의 지구화학적 특성을 지시해주는 선캠브리아기 고변성도 편마암의 희토류원소 및 미량원소의 지구화학적 특징은 쥬라기 이후 상부지각을 형성한 화강암의 희토류원소 및 미량원소의 지구화학적 특징과 유사한 특징을 보여주는데, 이는 이들 변성암류가 중생대 쥬라기 이후 화강암질 마그마의 기원물질이 되었을 가능성을 지시해준다. 반면에 한반도내 중생대 트라이아스기의 상부지각의 기원물질은 선캠브리아기나 쥬라기 이후의 상부지각을 형성한 기원물질과는 다른 것으로 나타났다.

• 분석과학
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• 제20권6호
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• pp.468-473
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• 2007

중국 황토고원 표층 시료에 대한 원소분포를 조사하였다. 10개 지역의 시료에 대한 주성분의 함량변화는 거의 없으나 3번 시료는 타지역에서 채취한 시료에 비해 Si 및 Fe, P, Na, Ti 의 함량이 낮고 Ca, Mg, LOI의 함량이 높으며 미량원소도 Ba, Cr, Nb, Pb, Rb, Zr, V의 함량이 낮게 나타났다. 대륙지각 상부 원소함량 UCC(Upper Continental Crust)과 비교한 결과 대부분의 원소들이 $0.5-1.5{\times}UCC$ 범위 이내였으나 Ca은 함량이 높게 나타났다. 희토류원소 분석결과 콘드라이트 표준화 시킨 희토류원소의 분포는 모든시료에서 경희토류가 중희토류에 비해 부화되었고 Eu은 부(-)의 이상을 나타내어 황토고원의 표층시료는 유사한 지역으로부터 유입되었고 풍화작용에 크게 영향을 받지 않았음을 알 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제30권3호
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• pp.267-281
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• 2009

한반도 남부 지역은 태평양(pacific)판의 섭입에 의한 화성활동이 매우 활발했던 지역으로 백악기 화강암류와 이와 성인적으로 밀접한 관련이 있는 것으로 추정되는 화산암류가 넓게 분포하고 있다. 여수 지역 백악기 화강암류를 형성시킨 마그마의 특성 및 지구조적 환경을 규명하고자 주성분 원소, 미량원소에 대한 지화학적 연구를 시도하였다. 연구 지역의 화성암류는 섬록암, 각섬석 흑운모 화강암, 미문상 화강암류로 구성되어 있다. 연구지역의 화강암은 칼크-알칼리(calc-alkaline) 계열로, A/NK vs. A/CNK 도에 점시해 본 마그마의 특성은 대부분 중알루미나(metaluminous)에 해당하고 I-type로 나타난다. 암석기재학적 특징으로 본역의 암석은 천소에 관입 정치된 화강암류의 암석으로, 지구조판 별도에 의하면 압축장이 작용하는 판의 경계부 즉, 화산호화강암(VAG)에 해당된다. 희토류원소의 패턴은 경희토류원소(LREE)가 중희토류원소(HREE)보다 부화된 ($(La/Lu)^{cN}$=4.2-13.3) 백악기 화강암류의 전형적인 패턴과 일치하며 미문상화강암은 섬록암에 비해 Eu(-) 이상이 뚜렷하게 나타난다. 총희토류원소(${\Sigma}LREE$) 함량은 76.2-235 ppm으로 본 연구지역의 화강암류들은 대륙연변부에서 나타나는 화강암류의 희토류원소 총함량 범위에 해당된다. 위의 지화학적 자료를 종합해 보면 여수 지역 화강암류들은 태평양판의 섭입에 의한 압축장이 작용하는 대륙 연변부에서 생성되었음을 알 수 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제34권4호
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• pp.289-302
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• 2013

대부분 니질 퇴적물로 구성된 황해 남동부 흑산니질대 퇴적물의 기원지를 밝히기 위해 퇴적물 시료에 대해 주성분 원소와 희토류 원소(REE)를 분석하였다. 표층 퇴적물 시료는 흑산니질대 내 51지점에서 피스톤식과 박스형 시료 채취기로 획득하였다. 흑산니질대의 표층퇴적물은 니 퇴적물이 우세하게 나타나며, 평균입도는 $5-6{\phi}$이다. 공간적으로 북쪽지역은 실트함량이 높고, 남쪽지역으로 갈수록 점토함량이 증가한다. 흥미롭게도 주성분 원소와 희토류 원소 함량 특성은 퇴적물 기원 해석에 있어 다른 결과를 가져왔다. Fe/Al과 Mg/Al 함량 비, $Al_2O_3$와 MgO 함량 비, $Al_2O_3$와 $K_2O$를 각각 도시한 결과, 흑산니질대 퇴적물은 한국 기원의 퇴적물이 우세한 것으로 나타났다. 하지만 희토류 원소의 특성은 중국 기원의 퇴적물이 우세함을 반영한다. 이러한 기원 불일치는 각 원소의 함량 조절요인이 다르기 때문이다. 주성분 원소는 입도와 높은 상관관계를 고려할 때 입도에 따라 그 함량이 영향을 받는 것으로 해석된다. 반면에 희토류 원소는 입도와는 상관관계가 낮으며, 중광물 함량에 의해 조절되는 것으로 사료된다. 이와 같이, 각기 다른 추적자에 따른 기원의 불일치를 해결하기 위해 추가적인 연구가 필요하다.

• 자원환경지질
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• 제55권3호
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• pp.241-259
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• 2022

희토류 원소 (Rare Earth Elements; REE)는 전통적으로 카보나타이트나 풍화잔류광상에서 채광이 이루어졌다. 하지만, 최근 각종 첨단산업에 활용되는 희토류 원소의 수요증가로 인해, 추가적인 희토류 부존량 확보를 위한 비전통적인 희토류 광상으로서 함희토류 탄층이 주목받고 있다. 함희토류 탄층은 일반적인 탄층보다 높은 농도 (> 300 ppm)의 희토류 원소를 함유하는 탄층을 의미한다. 이는 크게 3가지 성인유형으로 분류되며, 두가지 이상 성인의 복합작용으로 형성되기도 한다. 우선, 육성형 (terrigenous) 함희토류 탄층은 주로 보크사이트 광상 기원 광물들의 이동 및 재퇴적에 의해 형성되며, 주로 LREE (Light REE)가 부화된다. 응회질형 (tuffaceous) 함희토류 탄층은 화산 분출에 기인한 화산재가 석탄 분지에 유입이 되어 형성된다. 이 유형은 주로 화산재기원의 함희토류 광물들과 자생기원의 인산염 광물들이 탄층과 톤스테인층의 경계부에 얇은 층상으로 농집되며, 희토류가 균질하게 분포하는 수평형 REE 패턴을 갖는다. 마지막으로, 열수형 (hydrothermal) 함희토류 탄층은 화성암기원 열수에 의해 희토류가 유입되어 형성된다. 이러한 탄층에서는 함할로겐 인산염 광물들과 함수광물들이 세립질의 자생형으로 존재하며, 주로 HREE (Heavy REE)가 부화된다. 미국은 이미 켄터키주 파이어 클레이 탄층을 대상으로 탐사로부터 선별 및 공정개발을 통해 고순도 산화 희토류의 생산에 성공하였으며, 연간 희토류 소비량의 약 7% 공급을 목표로 연구를 확장하고 있다. 한국의 경우, 경주-영일 탄전의 갈탄층이 응회암층과 함탄층이 협재하는 특징을 보이고, 압밀작용의 영향이 상대적으로 적은 신생대 제3기의 연대를 갖는 것으로 보아 응회질형 함희토류 탄층으로서의 개발 가능성이 기대된다. 따라서, 국내 희토류 공급망 다각화를 위해 함희토류 탄층 대상의 광물, 광상 및 퇴적학적 연구를 통한 개발 가능성 평가가 우선적으로 요구된다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2000년도 하계학술발표회
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• pp.86-87
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• 2000

최근 들어 희토류 원소(Rare earth elements)에 대한 학문적 가치와 산업적 응용에의 중요성에 대한 인식이 증대되면서 이들 원소에 대한 분광학적 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 란탄족 원소(Lantanoid)로도 일컬어지는 6주기 3족 원소(원자번호 57~71번)인 희토류 원소들은 일반적으로 녹는점 및 끓는점이 상대적으로 높고 보다 복잡한 원자 구조를 가지고 있으므로 원자 분광학적 연구가 쉽지 않다. 따라서 이들 원소들에 대한 분광학적 정보를 얻기 위해서는 고효율의 원자 시료 발생 방법 및 고분해능의 원자 분광법이 요구된다$^{(1)}$ . (중략)

• 한국진공학회지
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• 제16권3호
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• pp.210-214
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• 2007

사파이어 기판위에 성장된 GaN 기판위에 희토류 원소인 Gd을 이온주입 (ion-implantation)법으로 도핑한 시료에 대하여 온도 변화에 따른 광발광 (photoluminescence) 특성을 연구하였다. 이온주입 도핑에 따른 광전이 특성은 전이 진폭이 저온 (5 K)에서 590 nm 근처에서 최고값을 갖는 불순물 전이가 나타남을 보인다. 이때 이 전이는 온도가 올라감에 따라 세기강도는 감소하나 청색편이 현상을 보이며 200 K 이상에서는 오히려 세기강도가 증가하는 비정상 전이 특성을 보임을 관측하였다. 이러한 비정상 광전이는 희토류 불순물 효과와 이온주입에 따른 결정격자의 불완전성에 기인하는 것으로 여겨진다.