• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권5호
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• pp.1619-1625
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• 2021

This paper demonstrates the possible nondestructive analysis of iron artifacts' metallurgical characteristics using neutron imaging. Ancient kingdoms of the Korean Peninsula used a direct smelting process for ore smelting and iron bloom production; however, the use of iron blooms was difficult because of their low strength and purity. For reinforcement, iron ingots were produced through refining and forge welding, which then underwent various processes to create different iron goods. To demonstrate the potential analysis using neutron imaging, while ensuring artifacts' safety, a sand iron ingot (SI-I) produced using ancient traditional iron making techniques and a sand iron knife (SI-K) made of SI-I were selected. SI-I was cut into 9 cm², whereas the entirety of SI-K was preserved for analysis. SI-I was found to have an average grain size of 3 ㎛, with observed α-Fe (ferrite) and pearlite with a body-centered cubic (BCC) lattice structure. SI-K had a grain size of 1-3 ㎛, α-Ferrite on its backside, and martensite with a body-centered tetragonal (BCT) structure on its blade. Results show that the sample's metallurgical characteristics can be identified through neutron imaging only, without losing any part of the valuable artifacts, indicating applicability to cultural artifacts requiring complete preservation.

• 자원리싸이클링
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• 제26권6호
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• pp.84-90
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• 2017

저품위 동 함유 슬러지로부터 회수된 동 조금속을 황산구리 전해액에서 전해정련을 수행하여 고순도 동을 회수하고자 하였다. 유기첨가제 종류 및 농도에 따른 전해정련동 표면 형상 및 조도를 분석하였을 때, gelatin계 유기첨가제 5 ppm 및 thiol계 유기첨가제 5~10 ppm 혼합 조건에서 가장 우수한 표면 형상을 얻을 수 있었다. 건식환원공정을 통해 회수한 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 주석(Sn) 등의 불순물이 함유된 각 86.635, 94.969 및 99.917 wt.% 순도의 동 조금속을 사용하여 전해정련하였고, 순도 3N~4N급 전해정련동을 얻을 수 있었다. 동 조금속, 전해액, 전해정련동의 불순 원소 농도 및 동 순도 등의 분석을 통해, 순도 99.99 wt.% 이상 전해정련동을 회수할 수 있는 전해정련 공정시간 및 동 조금속 순도를 도출하였다.

• 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.

• 자원리싸이클링
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• 제20권1호
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• pp.61-68
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• 2011

산세척을 통해 금속급 실리콘을 정련하기 위해 황산, 질산, 염산과 불산의 혼산 용액을 사용하여 $50^{\circ}C$에서 불순물의 제거 거동을 조사하였다. 금속급 실리콘에 함유된 불순물중 붕소는 산세척으로 제거되지 않았고, 농축효과로 인해 처리 후 농도가 종가하였다. 본 실험범위에서 인은 약 60% 정도 제거되었다. 황산과 질산용액으로 처리시 주요 불순 금속의 제거율은 50% 미만으로 정련 효과가 크지 않았다. 염산과 불산의 혼산으로 산세척하면 주요 불순 금속이 90% 정도 제거되었다. 각 산세척조건에서 얻은 실리콘의 순도와 주요 불순 금속들의 제거율에 대한 자료를 제시하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권1호
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• pp.3-11
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• 2022

실리콘은 지각에서 가장 풍부한 금속 원소이다. 금속급 실리콘(MG-Si)은 제강공정의 탈산제, 알루미늄 산업에서 합금 원소, 유기실레인 제조, 태양전지 등의 전자산업에 사용되는 전자급 실리콘 생산 등 산업적으로 널리 응용되는 중요한 금속이다. MG-Si는 전기 아크로에서 석탄, 코크스 또는 목재 칩의 형태인 탄소와 함께 이산화규소를 용융환원하여 만들어진다. MG-Si는 Siemens 공정과 같은 화학 처리를 통해 정제되며, 대부분의 단결정 실리콘은 쵸크랄스키 방식으로 만들고 있다. 이러한 제련 및 정제 방법은 2차 실리콘 자원으로부터 새로운 재활용 공정을 개발하는 데 기여할 수 있을 것이다.

• 한국주조공학회지
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• 제39권4호
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• pp.61-74
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• 2019

The effects of Sr and (Ti-B) additives on the impact and fatigue properties of recycled (35% scrap content) AC4A aluminum alloy are investigated here. The acicular morphology of the eutectic Si phase of as-cast specimens was converted to the fibrous one with Sr additives. The grain size of the α-solid solution decreased by the addition of (Ti-B) additives. The crack initiation energy (E_i) of the impact absorption energy decreased due to the incorporation of an oxide film and inclusions depending on the scrap used. The modification of the eutectic Si morphology by Sr additives is considered as the main factor of the increase of the average impact absorption energy (E_t). The addition of (Ti-B) additives contributed to an increase in the occurrence of crack deflections due to the refining of α-Al grains, resulting in improved fatigue properties.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.54.2-54.2
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• 2011

야금학적 정련 공정 중 슬래그 처리, 일방향 응고, 플라즈마-전자기유도용해 공정을 적용한 태양전지용 실리콘 제조 기술에 관한 연구를 수행하였다. 원소재인 금속급 실리콘을 제조하기 위해원재료로 규석, 코크스(Cokes), 숯, 그리고 우드칩(Wood chip)을 사용하였으며, 150kW급 DC 아크로(Arc furnace)를 이용하여 순도 99.8% 금속급 실리콘을 제조하였다. 제조된 용융 상태의 금속급 실리콘은 슬래그와 반응시켜 불순물을 제거하였다. SiO2-CaO-CaF2 계의 슬래그를 이용하였으며, 금속급 실리콘과 슬래그의 질량비 및 반응 시간에 따른 실리콘 불순물 특성을 평가하였다. 이후 고액 계면이 제어 가능한 일방향 응고 장치를 이용하여 금속불순물을 제거하였다. 고액상태의 온도 조건 및 응고 시간에 따른 불순물 농도 변화를 평가하였으며, 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다. 마지막 공정으로 스팀 플라즈마 토치와 냉도가니가 적용된 전자기 유도 용해장치를 이용하여 붕소와 인을 제거하였다. 플라즈마 토치 가스로는 아르곤, 스팀, 수소를 이용하였다. 붕소와 인의 제거율은 각각 94%와 96%를 달성하였으며, 최종 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다.

• 한국재료학회지
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• 제2권2호
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• pp.157-160
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• 1992

플라즈마 회전전극법으로 제조된 Ti-51at%Al 금속간화합물 분말에 함유된 불순물의 함량변화를 분석하였다. 산소와 탄소의 함량은 각각 600 및 200ppm 정도로 분말입도에 따라 변하였으며, 이는 주로 원재료에 포함된 불순물의 영향이었다. AES 분석에 의하면 분말표면 산화물은 주로 Ti 및 Al과 산소 및 탄소의 복합화합물로 구성되었으며, 그 두께는 약 100 및 $200{\mu}m$ 크기의 분말에 대하여 각각 7 및 3.4nm 정도로 측정되었다. 분말의 제조로 산소와 탄소의 함량이 오히려 감소되는것의 구체적인 기구는 아직 확인되지 않았으나 플라즈마 고열에 의한 정련현상에 기인하는 것으로 생각된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제45권1호
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• pp.1-29
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• 2008

In last two decades, an impressive progress has been recorded in terms of developing new materials or refining existing material composition/microstructure in order to obtain better performance in biomedical applications. The success of such efforts clearly demands better understanding of various concepts, e.g. biocompatibility, host response, cell-biomaterial interaction. In this article, we review the fundamental understanding that is required with respect to biomaterials development, as well as various materials and their properties, which are relevant in applications, such as hard tissue replacement. A major emphasize has been placed to present various design aspects, in terms of materials processing, of ceramics and polymer based biocomposites, Among the bioceramic composites, the research results obtained with Hydroxyapatite (HAp)-based biomaterials with metallic (Ti) or ceramic (Mullite) reinforcements as well as $SiO_2-MgO-Al_2O_3-K_2O-B_2O_3-F$ glass ceramics and stabilized $ZrO_2$ based bioinert ceramics are summarized. The physical as well as tribological properties of Polyethylene (PE) based hybrid biocomposites are discussed to illustrate the concept on how can the physical/wear properties be enhanced along with biocompatibility due to combined addition of bioinert and bioactive ceramic to a bioinert polymeric matrix. The tribological and corrosion properties of some important orthopedic metallic alloys based on Ti or Co-Cr-Mo are also illustrated. At the close, the future perspective on orthopedic biomaterials development and some unresolved issues are presented.

• 한국주조공학회지
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• 제22권3호
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• pp.114-120
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• 2002

A new titanium based alloy, Ti-10Ta-10Nb, has designed to examine the improved mechanical properties and biocompatibility. A specimen of titanium alloy was melted in a consumable vacuum arc furnace and homogenized at $1050^{\circ}C$ for 24 h. The effect of hot rolling on microstructure was estimated after rolling at $400^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$ respectively. Surface of melted alloy by consumable vacuum arc melting was consisted of rough surface and it was changed to sound surface by coating of $ZrO_2$ slurry on copper mold surface. The hardness of Ti-10Ta-10Nb alloy increased with the amount of${\alpha}+{\beta}$ phase. Ti-10Ta-10Nb alloy showed $Widmanst{\"{a}}ten$ structure by hot rolling at $800^{\circ}C$ and in the rolling ${\beta}-region$ was negligible effects on microstructure refining.