• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권6호
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• pp.2335-2347
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• 2023

As medical facilities are usually built at urban areas, special concrete aggregates and evaluation methods are needed to optimize the design of concrete walls by balancing density, thickness, material composition, cost, and other factors. Carbon treatment rooms require a high radiation shielding requirement, as the neutron yield from carbon therapy is much higher than the neutron yield of protons. In this case study, the maximum carbon energy is 430 MeV/u and the maximum current is 0.27 nA from a hybrid particle therapy system. Hospital or facility construction should consider this requirement to design a special heavy concrete. In this work, magnetite is adopted as the major aggregate. Density is determined mainly by the major aggregate content of magnetite, and a heavy concrete test block was constructed for structural tests. The compressive strength is 35.7 MPa. The density ranges from 3.65 g/cm³ to 4.14 g/cm³, and the iron mass content ranges from 53.78% to 60.38% from the 12 cored sample measurements. It was found that there is a linear relationship between density and iron content, and mixing impurities should be the major reason leading to the nonuniform element and density distribution. The effect of this nonuniformity on radiation shielding properties for a carbon treatment room is investigated by three groups of Monte Carlo simulations. Higher density dominates to reduce shielding thickness. However, a higher content of high-Z elements will weaken the shielding strength, especially at a lower dose rate threshold and vice versa. The weakened side effect of a high iron content on the shielding property is obvious at 2.5 µSv=h. Therefore, we should not blindly pursue high Z content in engineering. If the thickness is constrained to 2 m, then the density can be reduced to 3.3 g/cm³, which will save cost by reducing the magnetite composition with 50.44% iron content. If a higher density of 3.9 g/cm³ with 57.65% iron content is selected for construction, then the thickness of the wall can be reduced to 174.2 cm, which will save space for equipment installation.

• 한국건축시공학회지
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• 제9권5호
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• pp.79-86
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• 2009

철골구조에서 뿜칠내화피복재는 화재발생시 철골구조물의 내력이 저하되는 것을 방지하는 중요한 자재이다. 그러나 인력에 의한 작업 등으로 인하여 품질관리가 어렵고, 기능인력의 수급도 용이하지 않으며, 기능인력이 유해한 환경에 노출될 가능성도 높은 실정이다. 일반적으로 이와 같이 품질관리가 어렵고 인체에 유해한 건설작업들은 자동화 장비를 도입함으로써 문제를 어느 정도 완화할 수 있다. 그러나 기존의 건설현장은 환경이 비구조화되어 있기 때문에 장비의 주행이나 작업위치선정 등까지 자동화하기는 매우 어려웠다. 본 연구에서는 뿜칠내화피복 작업을 자동화하기 위한 기초연구로써, 자동화시스템과 첨단기술인 RTLS와의 연계성을 검토하고 내화피복 뿜칠 자동화작업의 시나리오, 시스템 구성요소 등을 제안하였다. 제안된 시스템은 아직 개념단계이므로 많은 제약조건들이 해결되지는 않았으나, 제안된 시스템으로 작업하면 내화피복의 균일한 피복두께를 유지할 수 있으며, 철골 구조물과의 일체성을 확보하며, 내화성능을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한 내화피복의 품질이 확보됨에 따라, 대형 철골 구조물에 화재가 발생하더라도 일정한 강도를 유지할 수 있어서, 화재의 전이를 방지하는 데에 효과가 있을 것으로 예상된다. 향후에는 첨단 IT인 USN등 첨단 모니터링 기술, BIM기술, 자재의 위치정보 인식기술 등과 연계하여 본 연구를 진행할 예정이다. 이와같은 기술과 본 연구가 연계되면, 국내 건설자동화 수준을 제고시키고, 건설 자원의 효율적 체계적 관리를 통한 비용절감, 공기단축, 정밀시공 등을 구현하는 데에 더욱 기여할 수 있을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제12권2호
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• pp.51-73
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• 1979

본연구(本硏究)는 연화(蓮花)(제일(第一))광산(鑛山)의 연(鉛) 아연광상(亞鉛鑛床)에 대(對)하여 주(主)로 광상주변(鑛床周邊)의 지질구성(地質構成), 광화규제(鑛化規制)의 구조양식(構造樣式), 광상개체(鑛床個體)(광체(鑛體))의 형태(形態)와 규모(規模), 스카른광물(鑛物)의 대상분포(帶狀分布)와 공생(共生) 및 화학성분(化學成分) 그리고 광체내(鑛體內)에서의 금속품위(金屬品位)의 변화상(變化相)을 다루었다. 연화(蓮花)(제일(第一))광산(鑛山)은 일군(一群)의 광통형(鑛筒型) 괴상광체(塊狀鑛體)로 특징(特徵)지어졌으며 이들은 광체주변(鑛體周邊)에 스카른을 수반(隨伴)하면셔 두터운 풍촌석회암( 豊村石灰岩)과 그 상하(上下)에 놓이는 화절층(花折層) 및 묘봉층(描蜂層)을 관통(貫通)하여 부존(賦存)된다. 근(近)20개(個)의 서로 유이(類似)한 형태(形態)의 그러나 규모(規模)를 달리하는 광체(鑛體)들이 서북방향(西北方向)과 동북방향(東北方向)으로 V자형(字形)을 이루어 배열(配列)함으로서 그들이 공액펀 열하계(裂?系)의 규제(規制)를 받아 정착(定着)되었음을 보여주고 있다. 중요광체(重要鑛體)는 서부(西部)의 월암(月岩) 1, 2, 3 및 5 광체(鑛體)와 동부(東部)의 남산(南山) 1, 2, 3 및 5 광체(鑛體)이다. 월암(月岩) 1 광체(鑛體)의 -360 갱(坑)에서 -240 갱(坑) -120 갱(坑) 및 0 갱(坑)을 지나 지표노두(地表露頭)에 이르기까지의 약(約) 500m 사이에는 하부(下部)로부터 상부(上部)로 향(向)하여 스카른 광물조합(鑛物組合)과 금속품위(金屬品位)의 변화(變化)가 나타난다. 즉(卽) 스카른의 분대(分帶)는 하부(下部)의 휘석(輝石)-자류석대(?榴石帶), 중부(中部)의 휘석대(輝石帶) 및 상부(上部)의 능(菱)망간석맥(石脈)으로 특징(特徵)지어지는바 휘석(輝石)은 함(含)망간세일라이트로서 그의 Fe와 Mn 함량(含量)은 광체상부(鑛體上部)로부터 하부(下部)로 향(向)하여 증가(增加)되는데 대(對)해 자류석(?榴石)은 함석회철(含石灰鐵)번질(質)로서 그의 Fe 함량(含量)은 광체상부(鑛體上部)에서 하부(下部)로 향(向)하여여 오히려 감소(減少)됨으로서 휘석(輝石)과 자류석내(?榴石內)의 Fe 함량(含量)이 서로 역비례(逆比例)함을 가르킨다. 그러나 이들 변화(變化)의 폭(幅)은 크지 않다. 광석광물(鑛石鑛物)은 섬아연석(閃亞鉛石)을 주(主)로 하고 부적(副的)인 방연석(方鉛石)과 소량(少量)의 황동석(黃銅石)을 포함(包含)하며 유화맥석(硫化脈石)은 자류철석(磁硫鐵石)을 주(主)로 하고 후기(後期)의 황철석(黃鐵石) 및 자철석(白鐵石)을 소량수반(少量隨伴)한다. 광체내(鑛體內)에서의 금속품위(金屬品位)와 금속비(金屬比)의 변화상(變化相)에 두 가지의 유형(類型)이 나타나는데 하나는 Pb, Zn 및 Pb: Zu 비(比)가 광체상부(鑛體上部)로감에 따라 꾸준히 증가(增加)하다가 최상부(最上部)에서 감소(減少)되는 경우이고, 다른 하나는 불규칙(不規則)하게 굴곡변화(屈曲變化)하는 경우로서 전자(前者)는 광통형광체(鑛筒型鑛體)에서 그리고 후자(後者)는 맥상광체(脈狀鑛體)에서 나타나는 특징(特徵)이다. 광체내(鑛體內)에서의 Pb의 품위(品位)는 변동(變動)이 심(甚)한데 반(反)해 Zn의 품위(品位)는 비교적일정(比較的一定)하거나 변동(變動)이 완만(緩慢)하다.

• 광물과 암석
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• 제34권3호
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• pp.157-167
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• 2021

납(lead; Pb)은 지구 형성 초기의 원시 맨틀(primitive mantle)에서부터 현재 지구로의 진화 과정 이해에 중요한 정보를 제공하는 미량 원소 중 하나이다. 납은 지구 내부 및 지각에서 다양한 화성 과정에 수반하는 규산염 광물과 용융체 내에 차별적으로 분배된다. 원소 분배 계수 변화는 규산염 용융체 구조와 밀접한 관련이 있을 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구의 목적은 납이 포함된 규산염 용융체의 자세한 구조를 밝히고, 조성에 따라 변화하는 구조와 특성, 특히 규산염 광물과 용융체 간의 원소 분배 계수와의 관계를 제시하는 것이다. 본 연구에서는 고상 NMR 분광분석을 수행하여 비정질 Pb-Na 규산염의 자세한 원자 구조를 확인하였다. 자연계 마그마 용융체의 모델 시스템으로 납이 포함된 비정질 유리 시료[(PbO)_x(Na₂O)_1-x]·SiO₂를 소듐과 납의 단종 Na₂SiO₃에서 PbSiO₃까지 다양한 조성의 비정질을 합성하였으며(x=0, 0.25, 0.33, 0.50, 0.67, 0.86, 1) 납의 함량에 따른 규소 주변 원자 환경의 변화를 확인할 수 있는 ²⁹Si MAS NMR 분광분석을 수행하였다. ²⁹Si MAS NMR 결과 납 함량에 따라 피크의 폭이 넓어지고 피크 최대값의 위치는 -76.2, -77.8, -80.3, -81.5, -84.6, -87.7 ppm으로 이동하였다. 규소와 결합된 연결 산소의 양인 Qⁿ 환경 변화를 정량적으로 분리하기 위하여 ²⁹Si NMR 스펙트럼에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션은 조성에 따라 NBO/T로 나타낸 중합도가 일정하면서 Qⁿ 환경의 화학적 차폐 이동을 가정한 경우 가우시안 함수의 조합으로 진행하였다. 그 결과 규소 주변 원자 환경 변화에 기인한 화학적 차폐의 이동이 시사된다. Na₂SiO₃의 경우 Q²가 지배적으로 존재하며 Q¹ 및 Q³가 비슷한 비율로 존재하였으나 소듐 대신 납이 포함되면서 Q²가 감소하고 Q¹ 및 Q³가 증가하면서 Qⁿ 환경의 불균화가 증가하였다. ²⁹Si NMR 스펙트럼에 대한 시뮬레이션 결과는 납을 포함한 비정질 규산염에서 조성에 따른 배열 무질서도 및 위상 무질서도 증가를 지시한다. 본 결과로부터 평균 양이온 세기(average cation field strengths)에 따른 불균화 상수(disproportionation factor)의 변화를 정량화하였다. 무질서도의 증가와 비정질의 구조 변화가 납을 포함한 미량 원소의 분배 계수를 감소시킬 것으로 예상된다.

• 자원환경지질
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• 제53권4호
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• pp.383-395
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• 2020

행매층은 실루리아기 회동리층과 오르도비스기 정선층(정선석회암) 사이에 위치하고 있어, 행매층의 층서적 위치는 회동리층의 존재와 시층서적 논란을 해결하는데 결정적 정보를 제공할 수 있다. 2011년 이후부터 행매층 존재와 함께 암층서 단위가 될 수 있는지에 대하여 논란이 있어왔다. 따라서 본 연구에서는 비룡동-평안리 사이 지역에 대한 정밀 지질조사를 통하여 행매층 분포와 지질구조 특성을 규명하고, 생층서와 절대연령 결과를 대비하여 행매층의 암층서 및 시층서적 의의를 정의하였다. 행매층을 대표하는 암석은 괴상의 황색-황갈색 함력 탄산염암으로 사암과 같은 입상조직을 가지고 있으며 노두 표면이 매우 거칠고 기공이 많이 발달하고 있다. 구성광물의 조성, 함량 및 미세조직 특징을 근거로 볼 때, 행매층의 특성은 역질의 쇄설암으로, 역은 돌로마이트이며 기질은 자형 및 반자형의 돌로마이트와 원마도 및 분급이 좋은 미사질의 석영이 주구성광물로 이루어져있다. 행매층은 조사지역인 정선군 정선읍 용탄리(비룡동)에서 평창군 미탄면 평안리까지 측방으로 연속하여 잘 발달하고 있을 뿐만 아니라 일정한 두께를 가지고 분포하고 있다. 행매층의 층리, 태위 및 층후는 비룡동-행매동 사이 지역에서는 회동리층과 거의 비슷하게 발달하나, 행매동 남서쪽에서는 등사습곡과 충상단층에 의하여 외견상 불규칙한 분포양상을 보인다. 즉 비룡동-행매동 사이에서는 340°±10°/15°의 태위를 유지하면서 200 m 층후로 발달하지만, 평안리 백암 일대에서는 동-서 1.5 km, 남-북 2.5 km에 달하는 넓은 면적을 차지하고 있다. 행매층 내 쇄설성 저어콘 U-Pb 연령은 470-450 Ma 범위를 갖고 있어 행매층의 최대 퇴적시기는 후기 오르도비스기를 지시한다. 또한, 행매층을 구성하는 함력 탄산염암은 쇄설성 퇴적암이므로, 행매층에서 분류된 중기 오르도비스기 코노돈트 화석군은 재퇴적된 이지성을 의미한다. 이는 행매층의 지질시대가 중기 오르도스기 이후 임을 지시한다. 본 연구 결과, 행매층은 전단대일 뿐이며, 정선석회암의 일부이고, 정선석회암과 동일한 시기를 갖는다는 부정적 학설은 타당성을 잃었으며, 행매층은 국제층서위원회(ICS)에서 제시한 층서기준에 적합하게 잘 정의된 암층서 단위임이 확인되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권5호
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• pp.395-400
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• 2004

세라믹 사출성형시 결합체의 조성에 따른 혼합물의 유동학적 특성과 제조조건에 따른 시편의 결함 생성 및 탈지공정에 대하여 조사하였다. 2wt%의 stearic acid를 코팅한 세라믹 분말(65wt% $Al_{2}O_{3}$ㆍ35 wt% 장석)에 결합체로 15,20 및 25wt%의 Paraffin Wax (PW)와 High Density Polyethylene(HDPE)을 첨가하여 $160^{\circ}C$에서 2시간 혼합하였다. Capillary rheometer로 측정한 혼합물의 겉보기 점도는 shear rate가 $1000s_{-1}$일 때 80~300Pa.s로 사출성형에 적합한 유동성을 나타내었으며, 결합제의 조성에 의존하였다. 결합제의 조성이 15H5P5(총 15wt%의 결합체중, HDPE/PW 비=5:5)인 사출성형 시편은 사출압력과 관계없이 short shot가 생성되었으나, 사출압력이 45kgf/$cm^{2}$인 10H5P5 사출성형 시편은 결함이 관찰되지 않았다. 사출성형 시편 중의 pw를 $70^{\circ}C$의 n-heptane 용매에서 5시간동안 침지하여 제거한 후, $450^{\circ}C$에서 5시간 열처리하여 HDPE를 제거하였다. PW의 추출에 의해 형성된 연속기공을 통하여 HDPE의 효과적인 제거와 기계적 강도의 손상없이 사출성형이 가능한 결합체 조성은 20H5P5이었다. $1300^{\circ}C$에서 5시간 소결한 20H5P5 시편의 부피비중은 2.8, 기공률은 3% 이하 및 3점곡강도는 약 2,400kgf/$cm^{2}$으로 구조용 재료로서 사용이 가능하였다.