• 방사성폐기물학회지
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• 제16권4호
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• pp.397-410
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• 2018

아메리슘(Am)은 사용후핵연료의 장기 방사성 독성에 크게 영향을 주기 때문에 고준위 방사성 폐기물 처분의 장기 안전성 평가에 필수적으로 고려되어야 할 원소이다. 분광학적 방법을 이용한 일부 악티나이드 원소의 화학반응 연구가 활발히 진행되고 있는 반면, 아메리슘에 대한 연구는 아직까지 미비한 상황이다. 이 연구에서는 고순도의 시료를 필요로 하는 화학반응 연구를 위하여 $^{241}Am$ 시료를 정제한 후, 액체섬광계수기와 감마선 및 알파선 스펙트럼을 이용하여 정량과 정성분석을 하였다. 액체 광도파 모세관 셀을 이용한 고감도의 UV-Vis 흡수 분광학과 시간분해 레이저 형광 분광학을 이용하여 Am(III) 가수분해물과 옥살레이트(oxalate, Ox) 착물반응을 조사하였다. 산성조건에서 $Am^{3+}$은 503 nm에서 최대 흡수봉우리를 보이며, 몰흡광계수는 $424{\pm}8cm^{-1}{\cdot}M^{-1}$임을 확인하였다. 중성 이상의 pH 조건에서 형성되는 $Am(OH)_3(s)$ 콜로이드 입자에서는 506-507 nm 파장에서 최대 흡수봉우리가 관측되었다. ${Am(Ox)_3}^{3-}$ 착물은 $Am^{3+}$에 비교하여 흡수 및 발광스펙트럼이 각각 4와 5 nm정도 장파장으로 이동하였고 몰흡광계수와 발광세기도 크게 증가하였다. ${Am(Ox)_3}^{3-}$의 발광수명은 23에서 56ns으로 증가하였고 이는 Am(III)의 내부권에 결합하고 있던 약 여섯 개의 물분자가 옥살레이트의 카르복실기로 치환되었음을 의미한다. 이 결과로부터 ${Am(Ox)_3}^{3-}$은 각 옥살레이트 리간드가 두 자리 결합(bidentate)을 하고 있다는 것을 제안하였다.

• 청정기술
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• 제15권4호
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• pp.258-264
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• 2009

가스하이드레이트를 이용하여 이산화탄소+수소 혼합가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 분리, 회수하기 위한 공정개발의 가능성을 살펴보고자 상평형 조건을 측정하였다. 100 nm의 공극 직경을 갖는 실리카겔 공극 내에서 형성되는 가스하이드레이트-물-기체의 삼상평형 하이드레이트 해리조건을 측정하였으며, 274.15 K에서 하이드레이트-기체의 이상조건 상태로 유지한 상태에서 이산화탄소의 농도변화에 따른 기상 및 하이드레이트상의 가스 조성을 분석하였다. 일정한 온도조건에서 기상의 이산화탄소 농도가 증가할수록 평형해리압력은 감소하는 경향을 보였으며, 순수 물에서의 상평형 압력과 비교하면 실리카겔 공극에서의 하이드레이트 상평형은 모세관효과에 의해 생성저해 현상이 발생하였다. 42 mol% 이산화탄소와 58 mol% 수소 혼합가스로부터 얻어지는 가스하이드레이트상의 조성은 이산화탄소 95 mol% 상으로 측정되었는데, 이는 기존의 순수 물을 이용하여 가스하이드레이트를 제조함으로써 이산화탄소를 농축, 분리하는 방법에 비해 매우 향상된 결과를 보여주고 있다. 하이드레이트 슬러리를 제조하여 2단 반응으로 분리하는 기존 방법에 비해 공정을 단순화할 수 있는 이 방법은 고정층 반응기로 쉽게 적용이 가능하므로 유용한 연소 전 이산화탄소 회수방법으로 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.435-440
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• 2023

본 연구에서는 기존 사용후핵연료(Spent nuclear fuel) 운반/저장 용기에 사용되는 중성자 흡수용 B₄C/Al 복합소재의 열전도도를 개선하기 위해 탄화붕소(B₄C)와 입방정 질화붕소(cBN)를 동시에 강화재로 사용한 알루미늄(Al) 기지 복합소재를 제조하고 평가를 진행하였다. 이를 위해서 교반주조 공정을 통해 복합재 잉곳을 제조하고 이를 압연하여 중성자 흡수용 소재를 성공적으로 제조하였다. 제조된 소재의 평가를 위해 cBN 첨가에 따른 열전도도와 중성자 흡수능 변화를 관찰하였다. 열전도도 측정 결과, B₄C 단일 입자만을 사용한 복합소재 대비 B₄C, cBN을 함께 사용한 복합소재가 동일 체적률 조건 하에서 약 3%의 열전도도 증가가 발생하는 것을 확인하였으며 중성자 흡수 단면적 계산을 통해 중성자 흡수능이 무시할 수 있는 수준으로 저하가 발생하는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로, 중성자 흡수 소재의 새로운 설계 방안을 제시하고 고성능 운반/저장 용기의 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제28권3호
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• pp.259-269
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• 1995

석탄연소 폐기물 (Pulverised Fuel Ash: PFA)을 17년, 40년 매립 풍화받은 것 그리고 현재 발생하는 신선한 시료등으로 구분 영국내 2개 화력발전소로부터 각각 채취하여 주상용출시험 (Column leaching test)을 실시하였다. 용매는 증류수와 인공합성 침출수의 2가지를 이용하였다. 전자의 경우 풍화 시료의 용출행태를 주로 알아보고자 하였으며 후자의 경우 PFA시료와 용매간의 반응중에 발생하는 2차 물질형성이 폐수처리중 중금속제거에 활용가능성이 있는가를 알아보자고 함이었다. 신선한 시료로부터 매우 높은 함량의 원소방출이 관찰된다. 이는 Ca, Na, K, B, Cr, Li, Mo, Se, 그리고 $SO^{2-}_4$등을 포함한다. 이는 원소들의 분포위치에 관한 정보를 제공하며 이들원소의 입자 표면 수반을 시사한다. 풍화 받은 시료로부터 채취된 용액시료에서는 신선한 시료와는 달리 원소들의 급격한 초기방출은 관찰되지 않으며 비교적 일정함량을 보이며 매우 완만한 농도감소 현상을 보인다. 이는 17년과 40년이라는 매립기간중 표면의 용융성원소들의 방출을 의미하며 입자를 주로 구성하는 유리질물질에 수반되는 부분이 이들 시료에서의 원소방출에 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다. 증류수를 이용한 실험결과를 여러가지 침출수배출기준, 음용수기준치 등과 비교시 PFA는 이들 기준에 초과하는 농도를 나타내는바 침출수배출시에는 희석 등의 처리가 필요할 것으로 생각되며 매립시 침출수가 지하수로 유입되지 않도록 하여야할 것으로 보인다. 인공 침출수가 PFA기둥을 통과하며 많은 중금속 - B, Fe, Zn, Hg, Ni, Li, Mo -등이 침출수로부터 제거되며 이 제거정도는 신선한 Drax > 풍화 Drax > 풍화 Meaford 시료의 순이다. 물분석시료를 지구화학 모델링 프로그램인 WATEQ4F를 이용하여 PFA 침출수내의 농도조정물질의 존재여부를 알아본 결과 Ca의 경우 $CaSO_4{\cdot}2H_2O$, Al의 경우 $Al(OH)_3$, Fe는 $Fe(OH)_3$ 등이 PFA침출수내에 각 해당원소의 농도를 제한하는 2차물질로 판단되었다.

• 공업화학
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• 제16권5호
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• pp.648-652
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• 2005

대기압하에서 소결이 어렵다고 알려진 초이온 전도체인 $K^+$-beta-aluminas를 attrition mill을 이용하여 약 350 nm의 평균 입도를 가지는 분말로 분쇄한 후, 시편을 일축가압 성형하여 상압 하에서 동일조성의 분위기 분말을 이용하여 소결하였다. 소결온도는 $1400^{\circ}C{\sim}1650^{\circ}C$까지 $50^{\circ}C$ 간격으로 소결하였으며, 각 소결온도에서 시간에 따른 소결특성을 살펴보았다. 또한 고온에서 입자 성장 속도를 조절하기 위하여 $1600^{\circ}C$에서 zone sintering을 실시하였다. $1600^{\circ}C$와 $1650^{\circ}C$에서 소결한 경우와 $1600^{\circ}C$에서 zone sintering한 시편의 경우, 각각 약 93%와 95%의 소결 밀도를 나타내었다. $1600^{\circ}C$ 이상의 온도에서 2 h 이상 장시간 소결할 경우, 입자의 거대성장으로 인하여 소결밀도가 90% 미만으로 감소하였다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제6권4호
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• pp.159-163
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• 2007

Micron size Co-alloy 800 (T800) powder is coated on the high temperature, oxidation and corrosion resistant super alloy Inconel 718 substrate by the optimal high velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spray coating process developed by this laboratory. For the study of durability improvement of high speed spindle operating without lubricants, friction and sliding wear behaviors of the coatings are investigated both at room and at an elevated temperature of $1000^{\circ}F(538^{\circ}C)$. Friction coefficients, wear traces and wear debris of coatings are drastically reduced compared to those of non-coated surface of Inconel 718 substrate both at room temperature and at $538^{\circ}C$. Friction coefficients and wear traces of both coated and non-coated surfaces are drastically reduced at higher temperature of $538^{\circ}C$ compared with those at room temperature. At high temperature, the brittle oxides such as CoO, $Co_{3}O_{4}$, $MoO_2$ and $MoO_3$ are formed rapidly on the sliding surfaces, and the brittle oxide phases are easily attrited by reciprocating slides at high temperature through oxidation and abrasive wear mechanisms. The brittle solid oxide particles, softens, melts and partial-melts play roles as solid and liquid lubricants reducing friction coefficient and wear. These show that the coating is highly recommendable for the durability improvement coating on the machine component surfaces vulnerable to frictional heat and wear.

• 한국세라믹학회지
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• 제46권3호
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• pp.282-287
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• 2009

Rod-shaped particle reinforced $LiAlO_2$ matrices for MCFC were fabricated by an aqueous tape-casting technique. The hydrolysis reaction and agglomeration of $\gamma-LiAlO_2$ particles in aqueous slurries were inhibited by additions of $LiOH{\cdot}H_2O$ and glycerin to the aqueous $\gamma-LiAlO_2$ slurry. The tape-casting, performed using the aqueous slurry containing protein albumin, was fast and led to an effective drying at casting temperature range of $60{\sim}65^{\circ}C$. The strength of the particle reinforced matrix was improved about 4 times compared to that of matrix without reinforcement. Pore size distribution ($0.1{\sim}0.4{\mu}m$) and porosity ($50{\sim}60%$) of the reinforced matrices were determined to be appropriate for the MCFC matrix. The aqueous tape casting process is not only environmental-friendly but also efficient for fabricating MCFC matrices compared to non-aqueous tape casting.

• Corrosion Science and Technology
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• 제12권1호
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• pp.7-11
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• 2013

High velocity oxy-fuel (HVOF) spray coating of WC-metal powder (powder) was carried out to improve the resistances of friction, wear and corrosion of magnetic bearing shaft material Inconel718 (In718) of turbo blower. A micron sized WC-metal powder (86.5% WC, 9.5% Co 4% Cr) was coated onto In718 surface using HVOF thermal spraying. During the spraying, the binder metals and alloy such as Co, Cr and Co-Cr alloy were molten and a small portion of WC particles were partially decomposed to $W_2C$ and free carbon at above its decomposition temperature of $1250^{\circ}C$. The free carbon and excessively sprayed oxygen formed carbon oxide gases, resulting a porous coating of porosity of $2.2{\pm}0.3%$. The surface hardness of substrate increased approximately three times from 400 Hv of In718 to $1260{\pm}30Hv$ of the coating The friction coefficients of the coating were approximately $0.33{\pm}0.03$ at $25^{\circ}C$ and $0.26{\pm}0.03$ at $450^{\circ}C$. These values were smaller than those of In718 substrate at both temperatures due to the lubrication from the free carbon and the cobalt oxide debris. The corrosion resistance of the coating was higher than that of In718 both in salt water of 3.5% NaCl and acid of 1 M HCl solutions, on the contrary, it was lower in base solution of 1 M NaOH. According to this study, the HVOF WC-metal powder coating is recommended for the durability improvement of magnetic bearing shaft of turbo blower.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권11호
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• pp.689-695
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• 2016

연료전지의 성능에 가장 큰 영향을 주는 요소 중에 하나가 가스확산층과 촉매층에서 물의 거동이다. 따라서 가스확산층의 특성에 따른 유체의 거동의 변화를 이해하는 것은 연료전지의 성능개선과 가스확산층의 설계를 위한 필수적인 요소이다. 이 연구에서는 가스확산층의 설계요소인 기공도, 굴곡도와 유효확산계수를 수치적으로 계산할 수 있는 방법을 제안한다. 제안한 방법의 검증을 위하여 지름이 일정한 구형입자를 이용하여 기공도가 다른 다공체를 만들고 구형입자에 Bounceback 조건을 적용한 격자 볼쯔만법 유동해석을 수행하였다. 다공체 내의 유동효과를 나타내는 투과도는 다공체에 의한 압력강하와 평균유속으로 계산하고, 질량이 없는 입자의 평균 다공체 통과 거리로부터 계산한 굴곡도와 기공도를 이용하여 계산한 유효확산계수를 Neale의 이론식과 비교하여 정확하게 일치하는 것을 확인하였다. 이 방법은 실제 다공체의 이미지를 이용한 계산에도 수정없이 이용할 수 있어 연료전지의 성능향상과 설계를 위한 가스확산층의 특성분석에 활용될 수 있다.

• 한국세라믹학회지
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• 제50권2호
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• pp.122-126
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• 2013

The surface roughness of the inner and outer surfaces of a tube is an important requirement for nuclear fuel cladding. When an inner SiC clad tube, which is considered as an advanced Pressurized Water Cooled Reactor (PWR) clad with a three-layered structure, is fabricated by Chemical Vapor Deposition (CVD), the surface roughness of the substrate, graphite, is an important process parameter. The surface character of the graphite substrate could directly affect the roughness of the inner surface of SiC deposits, which is in contact with a substrate. To evaluate the effects of the surface roughness changes of a substrate, SiC deposits were fabricated using different types of graphite substrates prepared by the following four polishing paths and heat-treatment for purification: (1) polishing with #220 abrasive paper (PP) without heat treatment (HT), (2) polishing with #220 PP with HT, (3) #2400 PP without HT, (4) polishing with #2400 PP with HT. The average surface roughnesses (Ra) of each deposited SiC layer are 4.273, 6.599, 3.069, and $6.401{\mu}m$, respectively. In the low pressure SiC CVD process with a graphite substrate, the removal of graphite particles on the graphite surface during the purification and the temperature increasing process for CVD seemed to affect the surface roughness of SiC deposits. For the lower surface roughness of the as-deposited interlayer of SiC on the graphite substrate, the fine controlled processing with the completed removal of rough scratches and cleaning at each polishing and heat treating step was important.