• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.70.1-70.1
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• 2012

In-situ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and infrared (IR) spectroscopy studies of SOFC cathode materials will be discussed in this presentation. The mixed conducting perovskites (ABO3) containing rare and alkaline earth metals on the A-site and a transition metal on the B-site are commonly used as cathodes for solid oxide fuel cells (SOFC). However, the details of the oxygen reduction reaction are still not clearly understood. The information about the type of adsorbed oxygen species and their concentration is important for a mechanistic understanding of the oxygen incorporation into these cathode materials. XPS has been widely used for the analysis of adsorbed species and surface structure. However, the conventional XPS experiments have the severe drawback to operate at room temperature and with the sample under ultrahigh vacuum (UHV) conditions, which is far from the relevant conditions of SOFC operation. The disadvantages of conventional XPS can be overcome to a large extent with a "high pressure" XPS setup installed at the BESSY II synchrotron. It allows sample depth profiling over 2 nm without sputtering by variation of the excitation energy, and most importantly measurements under a residual gas pressure in the mbar range. It is also well known that the catalytic activity for the oxygen reduction is very sensitive to their electrical conductivity and oxygen nonstoichiometry. Although the electrical conductivity of perovskite oxides has been intensively studied as a function of temperature or oxygen partial pressure (Po2), in-situ measurements of the conductivity of these materials in contact with the electrolyte as a SOFC configuration have little been reported. In order to measure the in-plane conductivity of an electrode film on the electrolyte, a substrate with high resistance is required for excluding the leakage current of the substrate. It is also hardly possible to measure the conductivity of cracked thin film by electrical methods. In this study, we report the electrical conductivity of perovskite $La_{0.6}Sr_{0.4}CoO_{3-{\delta}}$ (LSC) thin films on yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte quantitatively obtained by in-situ IR spectroscopy. This method enables a reliable measurement of the electronic conductivity of the electrodes as part of the SOFC configuration regardless of leakage current to the substrate and cracks in the film.

• 대한환경공학회지
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• 제35권7호
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• pp.464-471
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• 2013

본 연구에서는 LCA 기법으로 태양광 시스템 생산 시 소비되는 원료, 부원료, 에너지 등의 물질수지 자료를 분석하여 금속자원의 자원효율성 산정 및 필요금속자원량을 예측하였다. 태양광 시스템 생산 시 투입되는 금속자원의 자원효율성 분석결과 철 비철금속은 4가지 기술(SC-Si, MC-Si, CI(G)S, CdTe)에 대해 동일하게 납, 주석 순으로, 희유금속은 결정질 실리콘 시스템의 경우 갈륨, 레늄 순으로, 박막형 시스템의 경우 레늄, 로듐 순으로, 희토류는 4가지 기술에 대해 동일하게 가돌리늄, 사마리움 순으로 자원효율성이 높은 것으로 나타났다. 2030년까지 우리나라의 태양광 시스템의 증설에 필요한 금속자원량을 예측한 결과 자원순환에 의한 자체 수급량을 제외하고 알루미늄 2,545,670 ton, 구리 22,044 ton, 니켈 31 ton, 주석 1,695 ton 및 아연 92,069 ton이 필요한 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제22권2호
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• pp.29-36
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• 2013

국내의 디스플레이 산업규모는 2007년 기준으로 48조원, 판매대수로는 324만대 이상으로 세계 최대 임에도 불구하고 폐 디스플레이 대부분은 소각 및 매립되어 처리되는 실정이다. 평판 디스플레이의 제품 순환 주기가 매우 짧은 것을 감안하면 대략 5년 사용 후 폐기 시 2015년부터는 약 400~500만대의 폐 디스플레이가 국내에 발생할 것으로 예측된다. 2003년부터 EU의 WEEE 재활용 관련 입법의 영향으로 폐 제품의 재활용 및 재자원화는 어느 때 보다 국가적으로 절실한 경제 사회적 이슈가 되었다. 폐 디스플레이에는 금, 은 등의 귀금속이 함유되어 있어 재활용의 경제적 부가가치도 크다. 이와는 별도로 최근 중국의 희소 금속과 희토류의 수출 제한으로 대두된 자원 확보의 측면에서도 폐 디스플레이의 재활용을 통한 인듐 등의 희소금속 소재화는 필수 불가결하다. 그러므로 우리나라에서도 환경적, 사회 경제적, 국가 전략적 측면에서의 파급효과를 종합적으로 고려한 통합 재활용 기술관련 연구 개발 및 이의 상용화가 시급하게 이루어져야만 할 것이다. 이에 본 연구에서는 특별히 LCD의 해체, 분리 공정의 최적화를 통한 해체/분해 절차서 작성, 모듈/부품의 유가 소재 비율 조사를 체계적으로 실시하였다. 이러한 해체/분리 공정 최적화 연구를 통하여 최종적으로 폐 디스플레이 통합 재활용 전체 공정도를 제안하였다.

• 대한화학회지
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• 제32권4호
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• pp.358-370
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• 1988

클로로메칠화된 스틸렌, 1,4-디비닐벤젠과 동공의 크기를 달리한 여러가지 거대고리화합물을 개시제로 하여 공중합법에 의하여 1%, 2%, 4% 및 10%의 다리결합도를 가진 새로운 이온교환수지를 합성하였다. 그리고 이들 수지에 대한 우라늄(VI), 구리(II), 및 희토류(III) 금속에 대한 흡착특성을 검토하였다. 이 수지들은 강산, 강염기 및 열에 대해서 안정하였으며 pH 4.0이상에서는 $UO_2^{+2}$의 흡착력이 증가하였다. U(Ⅵ)금속이온의 최적흡착시간은 20분이상이였으며 금속이온흡착력은 수지의 다리결합도와 흡착시 사용한 용액의 유전상수크기에 반비례하였다. 그리고 1% 다리결합도수지의 $UO_2^{2+}$이온에 대한 겉보기 용량이 가장 크게 났으며 U(VI)금속이온은 희토류(III)금속이온에 대하여 선택성을 보였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제2권2호
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• pp.125-137
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• 1997

심해저 퇴적물중 금속과 희토류 원소의 수직 함량변화 및 변화의 원인을 구명하기 위해 북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대(Clarion-Clipperton fracture zone) 중남부에 위치한 한국심해환경연구(Korea Deep-sea Environmental Study, KODES) 지역에서 박스코어러(box corer)를 이용해 18개의 주상시료를 채취했다. KODES 지역 퇴적층은 색상변화에 따라 갈색의 Unit I, 연갈색의 Unit II, 흑(갈)색의 Unit III로 분류된다. Unit I은 Unit II에 비해 높은 Ni/Cu비를 가지고, Unit III는 Unit I, II에 비해 현저히 높은 금속함량을 보인다. Unit II는 지화학적 자료에 근거하여 상부의 Unit IIa 층과 하부의 Unit IIb 층으로 세분될 수 있는데, Unit IIb 층은 Unit IIa 층에 비해 높은 구리 및 3+REEs/NASC 비(또는 큰 음의 Ce 이상치) 등의 특징을 보인다. Unit III는 흑갈색의 상부 Unit IIIa 층과 흑색의 하부 Unit IIIb 층으로 세분되는데, Unit IIIb 층은 Unit IIIa 층에 비해 망간, 철 함량이 높다. 연구지역이 속한 태평양 지판의 확장속도와 방향 그리고 약 11-30 Ma 인 Unit III의 연령을 고려할 때 Unit IIIb 층은 동태평양 균열대(East Pacific Rise, EPR) 그리고 적도와 근접한 위치에서 퇴적된 것으로 계산된다. 흑색인 Unit IIIb 층의 높은 망간, 철 함량은 EPR에서 기원한 화산기원의 철, 망간 등을 공급받아 나타난 결과로 보인다. 한편, Unit III는 물론이고 Unit IIb 역시 적도 고생산대의 영향권에 있었고, 따라서 해수중 풍부한 유기체들과 함께 구리, 희토류 원소 등도 Unit IIb, III 층으로 많이 공급되었을 것이다. 퇴적물로 공급된 이들 구리 및 희토류 원소들은 유기물이 분해됨에 따라 스멕타이트 그리고 어류 잔해물(fish bone debris) 등에 잔류한 것으로 보인다. 즉 KODES 지역 주상 퇴적물에서 나타나는 구리 및 희토류 원소의 수직 함량변화는 연구지역이 제3기 말 시기에 적도 고생산대를 지나는 동안 많은 유기물을 공급받아서 초래된 결과로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.696-701
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• 2012

사용후핵연료의 안정적 관리와 재활용을 위해 건식 처리공정이 관심을 끌고 있으며 현재 국내에서도 이를 중심으로 사용후핵연료 관리를 위한 방안이 모색되고 있다. 파이로 공정으로 불리는 사용후핵연료 고온 용융염 공정 중 전해환원 공정은 후속 공정인 전해정련 공정에 금속 물질을 공급하는 역할을 한다. 이를 위해 전해환원 공정은 고온 LiCl을 매질로 사용하여 전기화학적으로 생성된 Li과의 반응으로 산화물을 금속으로 전환시킨다. 사용후핵연료에 존재하는 다양한 핵종들은 전해환원 공정의 매질인 LiCl과 반응 매질인 Li에 대한 반응성에 차이에 의해 시스템 내에 분배하게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 시스템에서 사용후핵연료 구성 성분들의 거동을 해석하기 위해 열역학적 계산을 통해 각 원소들의 반응성을 확인하였다. 공정온도에서 우라늄 및 초우란 원소들은 금속으로 환원되는 반면 Eu를 제외한 희토류 산화물들은 안정적인 산화물로 존재하게 된다. 또한, 본 연구에서는 공정온도에 대한 반응의 경향을 판단하였으며 공정 온도에서 기준 사용후핵연료를 대상으로 전해환원 반응에 따라 분배되는 상들의 방사능 및 열부하를 계산하여 공정 자료를 제시하였다.

• 청정기술
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• 제26권3호
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• pp.228-236
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• 2020

우리나라는 제조업 중심의 경제구조상 각종 유해폐기물이 발생하고 있으나 매립후보지가 적고 소각처리의 경우 미세먼지의 발생에 대한 우려가 커서 전통적인 폐기물 처리가 쉽지 않다. 더구나 최근에는 개발도상국의 유해폐기물 수입규제, 배달문화의 보편화와 보건위기사태까지 겹쳐 폐기물 수거 및 적체 문제가 심화되고 있다. 본 연구에서는 특히 최근 폐기물 국제 규제 관련 추세에 맞춘 국내 폐기물 정보관리 전략을 제시하려 하였다. 그 내용은 (1) 국내 유해폐기물 분류 코드와 바젤협약 등 국제적 코드와의 정합성을 제고하려는 노력을 지속해야 하며 (2) 폐전자제품내 희토류 등 저함량 성분의 혼합 유해성을 고려해야 하고 (3) 유해폐기물 전주기 위해성을 기반으로 하는 관리가 수행되어야 한다. 또한 (4) 올바로시스템, 화학물질배출·이동량 정보공개시스템 및 폐기물 수출입 자료 등을 서로 연동하여 폐기물 상세 흐름 정보를 구축하고 (5) 센서와 지리정보 시스템 등을 활용하여 폐기물 흐름의 감시와 불법오염지역의 예측이 필요하다. 마지막으로 (6) 청정기술과 전과정평가 등으로 처리/재활용의 최적대안을 선정/수행하는 것이 바람직하다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권4호
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• pp.283-295
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• 2007

본 연구에서는 경수로 사용후핵연료로부터 다시 핵연료 물질로 재사용할 수 있는 우라늄과 초우라늄원소군을 분리/회수하기 위한 고온전해분리 공정(Pyroprocessing)의 기술적 타당성을 조사하였으며, 나아가서 핵비확산 측면에서 기존 핵연료주기기술의 대체기술로서 적합성이 있는지를 검토하였다. 먼저 고온전해분리 공정에 편입될 각종 단위공정을 조합하여 전체 공정을 구성하였다. 그리고 사용후핵연료에 들어 있는 여러 가지 물질들의 분리 과정에서, 본 연구에서 확보한 실험결과와 관련 문헌에 발표된 각종 분리도 자료를 바탕으로 문제의 원소군들 즉, 우라늄, 초우라늄원소군, 희토류, 귀금속류, 그리고 열발생원소군들이 공정흐름도에서 어떤 경로를 따라 흘러가는지 그 향방을 추적하여 보았다. 결과적으로 전체 공정의 물질수지 산출 결과에 의하면 우라늄과 초우라늄원소군(TRU)은 각각 98.0wt%, 97.0wt%가 제품으로 회수될 수 있으며 나머지 원소군들은 대부분 제거되어 방사성폐기물로 분리될 수 있음을 파악하였다. 게다가 초우라늄원소군 제품이 상당한 ${\gamma}$-방사선과 중성자선을 방출하고 있어 핵비확산에 유리하게 작용하고 있음을 알 수 있었다.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권4호
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• pp.407-421
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• 2014

The benthic environmental impact experiment addresses environmental impacts at a specific site related to deep-sea mineral resource development. We have acquired several tens of multi- or box core samples at 31 sites within the Benthic environmental Impact Site (BIS) since 2010, aiming to examine the basic properties of surficial deep-sea sediment as a potential source for deep-water plumes. In this study, we present the geochemical properties such as major elements, rare earth elements (REEs), and heavy metal contents at the BIS. Such proxies vary distinctly according to the Facies association. The lithology of all core sediments in the BIS corresponds to both Association Ib and Association IIIb. The vertical profiles of some major elements ($SiO_2$, $Fe_2O_3$, CaO, $P_2O_5$, MgO, MnO) show noticeable differences between Association Ib and IIIb, while others ($Al_2O_3$, $TiO_2$, $Na_2O$, and $K_2O$) do not vary between Association Ib and IIIb. REEs are also distinctly different for Associations Ib and IIIb; in Association Ib, REY and HREE/LREE are uniform through the sediment section, while they increase downward in Association IIIb like the major elements; below a depth of 8 cm, REY is over 500 ppm. The metal enrichment factor (EF) evaluates the anthropogenic influences of some metals (Cu, Ni, Pb, Zn, and Cd) in marine sediments. In both Associations, the EF for Cu is over 1.5, the EF for Ni and Pb ranges from 0.5 to 1.5, and the EF for Zn and Cd are less than 0.5, indicating Cu is enriched but Zn and Cd are relatively depleted in the BIS. The vertical variations of geochemical properties between Association Ib and IIIb are shown to be clearly different, which seems to be related to the global climate changes such as the shift of Intertropical convergence zone (ITCZ).

• 자원환경지질
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• 제55권4호
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• pp.421-428
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• 2022

본 연구는 2022년 발표한 한국의 제6회 과학기술예측조사와 2019년 발표한 최신의 일본 과학기술예측조사 결과에 주목하여 최근 지질자원 분야에서 국가·사회적으로 높은 기대를 받고 있는 지진재해와 우주이용에 관한 미래기술을 분석하였다. 한국의 2022년 발표한 지진재해 관련 미래기술은 2017년 제시한 지진 예측 및 조기경보 기술 형태와 달리 지진·복합재난 정보기술과 공공데이터 플랫폼으로 제시되었고, 건물·도시의 재난대응 생활밀착 로봇에 적용하는 형태로 제시되었다. 일본 2019년 과학기술예측조사에서는 한국의 3배 수준의 많은 미래기술이 제시되었으며, 지진재해 기술 또한 대규모 지진 예측, 지층 주입에 따른 유발 지진 예측, 전국 액상화 위험 규명, 규모 광역 응력 측정, 사물인터넷(IoT) 혹은 인공지능 관측 영상 분석에 의한 지진 재해 감시·예측 등 상세 기술이 제시되었다. 최신 한국과 일본의 과학기술예측조사의 우주이용 기술은 물/얼음, 헬륨-3, 희토류 금속 등의 자원을 채굴하는 로봇 기술과 달·화성에서 현지자원을 활용한 유인기지 기술 형태로 더욱 구체화되었다. 일본의 기술적 실현시기를 비교해 보면 2019년에 예측한 실현시기가 2015년의 조사결과보다 4~10년 정도 지연되었다. 2019년 이후에도 코로나19 전염병 상황, 2020년 한국과 일본의 탄소중립 선언, 2022년 러시아-우크라이나 전쟁 등 환경변화에 따라 한국과 일본의 미래기술 실현시기의 예측 결과의 불확실성이 더 커질 수 있다. 하지만 앞으로 지질자원 분야에서 정보기술과 연계한 지진재해 및 우주이용 기술에 대한 더욱더 활발한 연구개발이 요구된다.