• Elastomers and Composites
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• 제44권3호
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• pp.196-208
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• 2009

감응 성질을 탑재한 복잡한 고분자 재료가 시장에 등장하기 시작하고 있다. 가역적이며 비공유성인 상호작용을 사용하여 이와 같은 감응형 재료를 설계하는 예가 많아지고 있다. 최근에 개발된 수소결합 단위가 이와 같은 설계 기법을 극으로 치닫게 하고 있다. 단량체를 이어주는 힘이 수소결합뿐인 초분자 고분자는 온도나 용매의 변화에 기계적 성질이 감응되는 재료를 형성한다. 본 보문에서는 수소결합으로 이루어진 초분자 고분자가 자기치유 재료로 사용되는 예를 소개한다. 재생 가능한 고무성 재료를 합성하는 일은 그리 매력적이라 할 수 없다. 그러나 상온에서 접착제를 사용하지 않고도 손상을 반복해서 치유할 수 있는 고무 재료는 우리의 상상의 나래를 펼치게 하는 재료이다. 외부의 간섭 없이 환경적 자극에 비선형적으로 감응하여 파손된 부분을 치유시키는 재료인 자기치유 재료는 여러 가지 첨단공학 계에서 엄청난 가능성을 가진 재료라 할 수 있다.

• 자원리싸이클링
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• 제26권5호
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• pp.12-21
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• 2017

알루미나 제조공정 부산물인 레드머드는 여러 가지 유용한 자원을 포함하고 있음에도 불구하고 아직까지 재활용되지 않고 있어 환경문제를 야기하고 있다. 현재 우리나라에서 레드머드가 매년 약 20만 톤 이상을 생산하고 있으며 대부분이 야적되고 있는 실정이다. 글로벌하게 보면 최근 중국의 알루미나 생산량이 증가함에 따라 전 세계에서 발생하는 레드머드의 양은 1억 톤 이상으로 꾸준히 증가하고 있다. 레드머드의 재활용 기술은 우리나라를 비롯한 많은 국가에서도 개발되고 있지만, 재활용 및 처리 기술은 여전히 레드머드의 생산증가 속도에 비해 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 레드머드와 관련된 특허, 논문, 기술보고서를 내용별 연도별로 분석하였다. 또한 국내 산출 레드머드의 물성 분석을 통해 기초 소재특성 자료를 제공하였고 국내외 레드머드 재활용의 실용화 추진 사례를 분석하여 실용화 기술 개발 가능성을 제시하였다. 특히 레드머드에서 희토류를 회수하는 기술, 환경오염 방지제 기술 등은 수요가 높고 경제적 가치가 높기 때문에 전 세계적으로 개발되고 있는 것으로 파악되었다. 이처럼 본 연구에서 도출된 레드머드의 기술개발 사례 등의 자료는 향후 고부가가치의 실용적 연구 및 기술 개발에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.606-612
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• 2019

도심지 도로하부에서 발생하는 지반침하 및 싱크홀의 주요 원인은 하수관로 기초 및 관로뒤채움재의 부적절한 다짐 등이다. 이로 인해 하수관거의 이음부 파손 및 접합 불량, 관의 파손 및 균열 등 많은 문제점이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해 하수관거 기초와 관련된 받침계수 및 굴착 깊이에 따른 안전율을 평가하였다. 강성관용 기초로는 쇄석기초, 버림 콘크리트 기초, 그리고 최근 새로 개발된 현장조립식 경량플라스틱 기초를 이용하였고, 뒤채움재는 현장발생토사(사질토 및 점성토), 현장발생토사를 재활용한 유동성뒤채움 등을 적용하였다. 굴착 깊이 및 하수관 기초별 안전율을 평가하기 위하여 하중 계수 및 받침계수 등을 고려한 설계하중을 평가하였다. 받침계수는 쇄석기초 0.377, 버림 콘크리트 기초($180^{\circ}$ 및 $120^{\circ}$) 0.243 및 0.220, 경량 플라스틱 기초와 유동성 뒤채움재는 0.231로 적용하였다. 전체적으로 쇄석기초 사용 시 안전율이 작게 나왔고, 받침각 $180^{\circ}$ 버림 콘크리트 기초 사용 시 안전율이 가장 크게 나타났다. 또한, 경량 플라스틱 기초와 유동성 뒤채움재의 조합을 이용할 경우 받침각 $120^{\circ}$ 버림 콘크리트 기초보다 안전율이 크게 나타났다. 이는 새로 개발된 재활용 경량 플라스틱 기초가 강성관의 또 다른 대안 기초로 활용이 가능함을 의미한다.

• 자원리싸이클링
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• 제29권6호
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• pp.65-72
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• 2020

블랙 드로스는 알루미늄을 재활용하는 과정 중에 플럭스 사용에 의해 발생되는 짙은 회색의 드로스로서, NaCl, KCl, Al2O3, MgO 등이 포함되어 있다. 블랙 드로스는 용해(dissolution) 공정을 통하여 용해성 물질(NaCl, KCl)과 불용해성 물질(Al2O4, MgO)로 분리가 가능하다. 이중 용해성 물질의 경우 Salt flux로 재활용이 가능하며, Al2O3, MgO의 경우 합성 공정을 통하여 다양한 세라믹 소재로 업사이클링이 가능하다. 본 연구에서는 블랙 드로스로부터 회수한 Al2O3, MgO를 이용하여 Mayenite를 합성 하였으며, 배합 비율 및 반응 온도 조건에 따른 합성을 실시하였다. 블랙 드로스(spinel)와 CaCO3를 이용하여 Mayenite를 합성할 시 700 ℃에서 Mg0.4Al2.4O4, CaO로 변하며, 800 ℃ 이후부터 Ca12Al14O33(Mayenite)으로 변하는 것을 확인하였다. 배합 조건에는 CaCO3 함량이 증가함에 따라 Mayenite XRD 피크가 증가하며, Mg0.4Al2.4O4 XRD 피크는 감소하는 것을 확인하였다. 합성된 분말의 BET 분석 결과 Mayenite가 생성되는 과정에서 미세한 입자가 성장되고 응집됨에 따라 비표면적은 감소하는 거동을 보였다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.33-38
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• 2021

리튬계 이차전지의 수요는 휴대전화 및 전기자동차 등의 관련 산업의 폭발적인 성장과 더불어 크게 증가하고 있으며, 한국은 전 세계 이차전지 사업의 40%를 점유하는 리튬 이차전지 제조 강국이다. 폐기된 리튬 이차전지의 경우 대부분은 스크랩 형태로 유가금속 회수 차원에서 재활용되고 있으나, 코발트와 니켈 등 유가금속 회수 후 폐액은 잔류 리튬 농도에 따라 일부 폐기되고 있으며, 제조 공정 시 발생하는 폐액에 관한 연구는 전무하다. 뿐만 아니라 리튬 이온 농도에 의한 수계 오염 가능성에 관한 연구는 시도되지 않았으며 해마다 공공하수처리시설의 방류수 수질기준은 엄격해지고 있다. 본 연구에서는 고성능 장시간 목적으로 사용되는 고니켈계 NCM 양극재 제조 공정에서 전극 코팅을 위한 공정에서 발생하는 폐액에 대하여 분석하고, 폐액 처리공정에 대한 과정을 제시하였다. 제안한 제조 공정 폐액 처리 공정별 리튬 이온의 농도 및 pH 영향에 따른 수질오염 척도인 생태독성과의 연관성에 대하여 수질검사와 함께 물벼룩 생태독성 시험을 통해 상관관계를 분석하였다. 또한, 다른 산업군의 생태독성 시험과의 비교를 통해 향후 리튬 공장 폐액에 대한 현실적인 처리 방안에 대하여 서술하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제29권1호
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• pp.47-55
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• 2022

Tungsten carbide is widely used in carbide tools. However, its production process generates a significant number of end-of-life products and by-products. Therefore, it is necessary to develop efficient recycling methods and investigate the remanufacturing of tungsten carbide using recycled materials. Herein, we have recovered 99.9% of the tungsten in cemented carbide hard scrap as tungsten oxide via an alkali leaching process. Subsequently, using the recovered tungsten oxide as a starting material, tungsten carbide has been produced by employing a self-propagating high-temperature synthesis (SHS) method. SHS is advantageous as it reduces the reaction time and is energy-efficient. Tungsten carbide with a carbon content of 6.18 wt % and a particle size of 116 nm has been successfully synthesized by optimizing the SHS process parameters, pulverization, and mixing. In this study, a series of processes for the high-efficiency recycling and quality improvement of tungsten-based materials have been developed.

• 유기물자원화
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• 제31권3호
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• pp.27-34
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• 2023

본 연구에서는 여러 종류의 식물성 바이오매스 폐기물을 리튬이온전지용 음극활물질로 재활용하고자 하였다. 수거한 바이오매스는 세척 및 분쇄 후 질소 환경(850℃)으로 탄화하였으며, 이를 FE-SEM, EDS, FT-IR을 사용하여 물리·화학적 특성을 비교하였다. 바이오매스 기반의 탄소 전구체로 왕겨, 밤껍질, 녹차 티백, 커피 폐기물을 사용했으며, 전구체의 성분에 따라 형태 및 탄소화 정도의 차이가 발생함을 확인하였다. 바이오매스 폐기물로 제조된 탄소를 음극재로 활용하여 전기화학 성능을 비교한 결과 각각 65.8, 80.2, 90.6, 104.7mAh g^-1의 방전용량을 나타내었으며, 커피 폐기물을 전구체로 제조한 탄소가 가장 높은 방전용량을 나타내었다. 이는 바이오매스의 원소 조성 및 구성성분 차이로 인해 탄화 정도가 달라지기 때문이다. 최종적으로, 환경오염을 유발하는 다양한 식물성 바이오매스를 탄화를 통해 효과적인 에너지 저장매체로 활용할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 유기물자원화
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• 제31권1호
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• pp.57-68
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• 2023

본 연구에서는 커피 폐기물 기반의 질소가 포함된 다공성 탄소 섬유 형태로 제조하여 고에너지 EDLC용 탄소 소재로 활용하고자 하였다. 커피 폐기물은 분쇄과정을 거쳐 폴리비닐피롤리돈과 용매인 다이메틸폼아마이드에 혼합한 후 전기방사를 통해 커피 폐기물 기반의 섬유 형태(Bare-CWNF)의 물질로 만들었으며, 질소 분위기의 900℃에서 탄화를 진행하여 커피 폐기물 기반의 질소가 포함된 다공성 섬유 형태(Carbonized-CWNF)의 물질을 제조하였다. Carbonized-CWNF는 Bare-CWNF와 같이 섬유 형태를 유지하였으며 질소 함량 역시 유지되는 것을 확인하였다. 커피 폐기물의 탄화 탄소(Carbonized-CW)및 폴리아크릴로나이트릴 기반의 탄소섬유(Carbonized-PNF)를 Carbonized-CWNF와 -1.0-0.0V의 전압 범위에서 전기화학적 성능을 비교한 결과, Carbonized-CWNF가 가장 높은 비정전용량(123.8F g^-1 @ 1A g^-1)을 확보할 수 있었다. 이를 통해 커피 폐기물 기반의 질소가 함유된 다공성 탄소 섬유가 고에너지 EDLC(Electric double layer capacitor)용 전극으로 우수한 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 최종적으로, 환경 오염의 원인이 되는 식물성 바이오매스 중 커피 폐기물을 활용하여 친환경성을 확보하였고, 식물성 바이오매스와 같은 폐기물을 슈퍼커패시터와 같은 고성능 에너지 저장 매체로의 탈바꿈 할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 자원환경지질
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• 제57권1호
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• pp.83-91
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• 2024

IEA(2022)는 세계 이차전지 배터리 수요는 2040년 1.3TWh로 그 중, 전기자동차 배터리는 약 80%를 차지하고, 사용후 배터리는 30년 이후 본격적으로 배출될 것으로 전망되고 있다. 전기차 사용후 배터리는 재사용 및 재활용을 통해 새로운 가치를 창출할 수 있으며, 배터리 공급망에서 가장 취약한 부분인 원료 확보 불안정성을 해소할 수 있다. 본 연구에서는 국내 전기차 사용후 배터리 발생량과 이의 재사용 및 재활용 잠재성을 분석하였다. 그 결과, 전기차 사용후 배터리 연간 발생량은 '31년부터 10만개에서 '45년 81만개로 확대될 것으로 추정되었다. 또한 재활용으로 회수한 자원으로 '45년에는 100만대의 배터리 제조할 수 있으며, 재사용은 36Gwh급 배터리 생산에 맞먹는 시장을 기대할 수 있는 것으로 나타났다. 한편, 현재 재활용 업체가 공개한 계획 기준에서, 국내 전기차 사용후 배터리는 국내 재활용 처리용량(전처리)의 11% 담당 가능('30년)할 것으로 원료확보의 차원에서 폐배터리 수출입 관리가 중요할 것이다.

• 자원환경지질
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• 제30권3호
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• pp.249-262
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• 1997

The Sr and Nd isotopic compositions of two foliated granitic plutons located in the Chonju and Sunchang area were determined in order to reconfirm the intrusion ages of granitoids and to study the sources of granitic magmas. The best defined Rb-Sr isochron for the whole rock samples of the Chonju foliated granite (CFGR) give an age of $284{\pm}12Ma$, suggesting early Permian intrusion age. In contrast, the whole rock Rb-Sr data of the Sunchang foliated granite (SFGR) scatter widely on the isochron diagram with very little variation in the $^{87}Rb/^{86}Sr$ ratios and, therefore, yield no reliable age information. Futhermore they show the concordance of mineral and whole rock Rb-Sr isochron and divide into two linear groups with roughly the same slopes and significantly different $^{87}Sr/^{86}Sr$ ratios, indicating some kind of Rb-Sr distortion in whole rock scale and a difference in source material and/or magmatic evolution between two subsets. The reconstructed isochrons of 243 Ma, which was defined from the proposed data by the omission of one sample point with significantly higher $^{87}Rb/^{86}Sr$ ratio than the others, and 252 Ma, from the combined data of it and some of this study, strongly suggest the possibility that the SFGR was intruded appreciably earlier than had previously been proposed, although the reliability of these ages still questionable owing to high scatter of data points and, therefore, further study is necessary. All mineral isochrons for the investigated granites show the Jurassic to early Cretaceous thermal episode ranging from 160 Ma to 120 Ma Their corresponding initial $^{87}Sr/^{86}Sr$ ratios correlate well with their whole rock data, indicating that the mineral Rb-Sr system of the investigated granites was redistributed by the postmagmatic thermal event during Jurassic to early Cretaceous. The initial ${\varepsilon}Sr$ values for the CFGR (64.27 to 94.81) tend to be significantly lower than those for the SFGR (125.43 to 167.09). Thus it is likely that there is a marked difference in the magma source characteristics between the CFGR and the SFGR, although the possibility of an isotopic resetting event giving rise to a high apparent initial ${\varepsilon}Sr$ in the SFGR can not be ruled out. In contrast to ${\varepsilon}Sr$, both batholiths show a highly resticted and negative values of initial ${\varepsilon}Nd$, which is -14.73 to -19.53 with an average $-16.13{\pm}1.47$ in the CFGR and -14.78 to -18.59 with an average $-17.17{\pm}1.01$ in the SFGR. The highly negative initial ${\varepsilon}Nd$ values in the investigated granitoids strongly suggest that large amounts of recycled old continental components have taken part in their evolution. Furthermore, this highly resticted variation in ${\varepsilon}Nd$ is significant because it requires that the old crustal source material, from which the granitoid-producing melts were generated, should have a reasonably uniform Nd isotopic composition and also quit similar age. Calculated T2DM model ages give an average of $1.83{\pm}0.25Ga$ for CFGR and $1.96{\pm}0.19Ga$ for SFGR, suggesting the importance of a mid-Proterozoic episode for the genesis of two foliated granites. Although it is not possible to determine precisely the source rock compositions for the investigated foliatic granites, the Sr-Nd isotopic evidences indicate that midcrustal or less probably, a lower crustal granulitic source could be the most likely candidate.