• 에너지공학
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• 제7권1호
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• pp.146-156
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• 1998

석탄을 연소한 후 형성되는 석탄회는 미세한 분말상태로 입자의 형상은 다공성이며 단단한 구형입자로 이루어져 있다. 본 연구에서는 국내 발전소에서 생성된 9종의 석탄회의 물리적, 형태적 및 화학적 조성 분석을 통해 국내 석탄회 데이터 베이스화, 연소효율 개선, 석탄회 집진설비인 전기집진기의 성능향상과 석탄회의 재활용에 기여하고자 한다. 석탄회의 물리적 특성은 입도분포와 비중을 입자카운터와 한국공업규격(KS L-5110)에 따른 비중 측정계를 이용하였으며, 형태적 특성은 입자의 구형성 정도, 표면특성 그리고 색상변화 등을 전자현미경(SEM)과 광학현미경을 이용하였다. 그리고 화학적 특성을 파악하기 위해 유도결합 플라즈마방출 분광기(ICP)와 에너지스펙트럼 분석기(EDXA)를 이용하여 석탄회의 구성성분을 분석하였고 한국공업규격 KS L-5405에 따른 석탄회에 함유된 미연탄소분을 측정하였다. 삼천포 화력발전소 전기집진기에서 포집한 석탄회에 대한 질량평균입경은 각각 15~25 $\mu\textrm{m}$로 나타났다. 석탄회 입자의 형상은 석탄 입자가 보일러의 연소 영역에 노출되는 정도에 따라 구형성, 투명성 및 색변화가 다양하게 나타나는데 완전 연소에 가까울수록 무색의 구형입자가 형성되었다. 석탄회는 보일러 내의 연소 조건과 원탄의 성분에 따라 구형, 무정형, Cenosphere 그리고 Plerosphere와 같은 유형의 입자를 형성하며 입자간의 상호 작용에 의해 집괴, 응집 그리고 결정형의 입자군들을 형성한다. 석탄회는 산회광물질로 이루어져 있으며 주성분 SiO2, Fe2O3, Al2O3로 약 85% 이상을 차지하였으며 10% 정도는 미연탄소분으로 이루어져 있었다.

• 지질공학
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• 제17권2호
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• pp.279-287
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• 2007

채석장으로부터 원석을 채취하여 건축석재 및 쇄석골재 등으로 가공하는 과정에서 원석의 약 60% 정도가 폐석이나 석분토로 손실되고 있다. 이 중에서 폐석의 일부만이 도로포장용 쇄석골재로 활용되고 있을 뿐 대부분의 석분토는 석재의 가공이나 파쇄공정에서 분말형태로 물에 혼입되어 슬러지탱크에 침전되게 된다. 이러한 석분토가 방류되거나 살포되면 지표나 지중의 공극들이 메워져 지표수의 지중침투, 지하수의 흐름, 공기의 소통 등이 원활하게 이루어지지 않아 생태계에 악영향을 끼칠 수도 있다. 현행 우리나라 폐기물관리법(2003)에 따르면 석분토가 사업장 내에서 발생되는 산업폐기물로 분류되고 있어 대부분을 지중에 매설하고 있는 실정이다. 따라서 석분토의 물성 및 공학특성을 개량하여 효율적 재활용방안의 수립이 필요하다. 이 연구에서는 국내 채석장에서 발생되는 석분토의 개량 및 재활용 가능성을 분석하기 위해 6개 채석장으로부터 시험용 석분토 및 원지반토를 채취한 후, 이를 일정한 비율의 배합비로 제작한 혼합토를 대상으로 여러 토질시험을 실시하였다. 시험결과를 토대로 도로용 재료로서 석분토의 개량 및 재활용 가능성을 검토하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제14권3호
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• pp.218-231
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• 2005

본고에서는 우주에서 장기간에 걸쳐 임무를 수행하는 인간의 생명지원을 목적으로 CELSS를 이용한 식물생산, 물과 공기의 정화 및 재생, 폐기물 처리 등을 위한 공학적 접근을 검토하였다. 이러한 공학적 접근에는 미소중력 또는 저압과 같은 우주 환경에 적용 가능한 폐쇄형 식물생산 시스템, 물질 순환, 물의 재생, 폐기물의 처리, 미량 유해가스의 제거, 조명, 배양액의 공급 등이 포함된다. 우주에서 재배 가능한 작물의 선택 기준으로 높은 생산성, 식용성, 소화성, 조리성, 자동화 가능성, 짧은 줄기, 높은 증산속도 등이 제기되고 있다. 화성 표면에서의 낮은 압력은 작물 생산용 온실을 설계할 때 주요 장애물에 해당한다. 때문에 저압하에서 식물 재배가 가능한 팽창식 온실의 개발에 관심이 집중되고 있다. 팽창식 온실의 구조, 내부 압력, 자재, 조명 방식, 방사선 차폐 등은 주요 설계 인자에 해당한다. 팽창식 온실 내의 낮은 압력은 구조물의 질량과 가스의 누출속도를 줄일 수 있다. 저압 조건에서는 증산속도가 급격하게 증가하여 식물의 수분요구도가 높게 나타난다. 증산 또는 수경재배시스템으로부터의 증발에 의해서 수분이 대기 중으로 방출될 때 증기압이 증가한다. 저압 조건에 있는 폐쇄계에서는 증기압의 변화가 전체 압력에 커다란 영향을 미친다. 그러므로 저압 조건의 수경재배시스템은 누수로 인하여 기화되는 수분 손실을 줄이기 위해서 고도로 밀폐되어야 한다. 또한 저압으로 유지되는 온실내의 상대습도를 높게 유지할 수 있는 환경제어 기술이 개발되어야 한다. 향후 폐쇄생태계 생명유지 시스템의 핵심 기술은 우주뿐만 아니라 지구상의 사막, 극지방 또는 해저와 같은 열악한 환경 조건에서도 생명 지원을 가능케 할 것이다.

• Mycobiology
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• 제37권1호
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• pp.53-61
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• 2009

The process of biodegradation in lingo-cellulosic materials is critically relevant to biospheric carbon. The study of this natural process has largely involved laboratory investigations, focused primarily on the biodegradation and recycling of agricultural by-products, generally using basidiomycetes species. In order to collect super white rot fungi and evaluate its ability to degrade lingo-cellulosic material, 35 fungal strains, collected from forests, humus soil, livestock manure, and dead trees, were screened for enzyme activities and their potential to decolorize the commercially used Poly-R 478 dye. In the laccase enzymatic analysis chemical test, 33 white rot fungi and 2 brown rot fungi were identified. The degradation ability of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) according to the utilized environmental conditions was higher in the mushrooms grown in dead trees and fallen leaves than in the mushrooms grown in humus soil and livestock manure. Using Poly-R 478 dye to assess the PAH-degradation activity of the identified strains, four strains, including Agrocybe pediades, were selected. The activities of laccase, MnP, and Lip of the four strains with PAH-degrading ability were highest in Pleurotus incarnates. 87 fungal strains, collected from forests, humus soil, livestock manure, and dead trees, were screened for enzyme activities and their potential to decolorize the commercially used Poly-R 478 dye on solid media. Using Poly-R 478 dye to assess the PAHdegrading activity of the identified strains, it was determined that MKACC 51632 and 52492 strains evidenced superior activity in static and shaken liquid cultures. Subsequent screening on plates containing the polymeric dye poly R-478, the decolorization of which is correlated with lignin degradation, resulted in the selection of a strain of Coriolus versicolor, MKACC52492, for further study, primarily due to its rapid growth rate and profound ability to decolorize poly R-478 on solid media. Considering our findings using Poly-R 478 dye to evaluate the PAH-degrading activity of the identified strains, Coriolus versicolor, MKACC 52492 was selected as a favorable strain. Coriolus versicolor, which was collected from Mt. Yeogi in Suwon, was studied for the production of the lignin-modifying enzymes laccase, manganese-dependent peroxidase (MnP), and lignin peroxidase (LiP).

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권1호
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• pp.81-88
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• 2009

본 연구에서는 습식방식 생산시스템의 품질의 대폭적인 향상이 가능한 건설폐기물 재활용을 위한 이물질 분리 선별 장치인 샌드플럭스(Sand Flux)를 개발하기 위한 연구의 일환으로써, 샌드플럭스 장치에서 생산된 순환모래의 기초물성을 평가하고 모르타르의 공학적 특성을 실험 실증적으로 검토함으로써, 본 연구 장치의 성능을 검증하고 하였으며, 본 연구의 기초물성 실험결과, 절건밀도의 경우, RS-II($2.25g/cm^3$)~RS-VI($2.37g/cm^3$), 흡수율의 경우, RS-II(6.46%)~RS-VI(4.36%)의 경향을 나타내어 샌드플럭스 장치를 거친 순환모래가 소폭의 개선효과를 보이고 있어 본 연구의 목표성능(KS F 2573)에는 대부분 만족하였지만 구조체용 콘크리트용 잔골재의 품질 기준에는 만족하지 못하였다. 또한, 0.08mm체 통과량의 경우, RS-II(7.34%)~RS-VI(0.86%), 점토덩어리량의 경우, RS-II(19.49%)~RS-VI(0.87%), 유기이물질 함유량의 경우, RS-II(1.24%)~RS-VI(0.09%) 등으로 품질성능이 크게 개선되는 경향을 나타내어 본 연구에서 설정한 목표 품질수준 만족하여 본 연구 샌드플럭스 장치의 우수성을 확인할 수 있었다. 한편, 모르타르 품질실험 결과, 샌드플럭스(Sand Flux) 장치를 거친 최종 생산된 순환모래 RS-VI를 사용한 RS-II를 사용한 모르타르 보다 플로우 및 압축강도가 다소 증가되는 경향을 보였으며, 수축특성 또한 샌드플럭스 장치를 거쳐 최종 생산된 순환모래 RS-IV를 사용한 모르타르의 균열발생량이 현저히 감소되는 성상을 나타내었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.70-77
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• 2012

제강슬래그 중 15~20%를 차지하는 환원슬래그는 건설재료로서의 유익한 화학적 조성을 함유하고 있음에도 불구하고, 특별한 활용처가 없이 매립되어지고 있기 때문에 용도개발이 시급하다. 본 연구는 제강 환원슬래그를 고효율 재활용 용도 개발을 위한 연구로, 사전 연구결과 급냉을 통하여 분화가 없는 안정된 골재상 제조가 가능하고, 이를 분쇄하여 수화시 급결 특성과 자체 수화특성을 갖는 것을 확인하였다. 한편, 철강 제조 공정에서 부산되는 환원슬래그일지라도 생산 제품에 따라 슬래그의 특성도 큰 차이를 보이기 때문에, 각 생산 제품에 따른 10군데 플랜트에서 배출되는 환원슬래그를 채취하여 그 화학적 특성을 평가하였다. 분석된 화학적 특성을 바탕으로, 급냉 시 생성되어지는 광물을 예측하여 사전연구 되었던 급냉 환원슬래그와 같이 급결성 및 강도발현특성을 갖는 무기결합재로의 제조 가능성을 확인하고자 하였다. 그 결과 특수강 및 열연 제품 생산공정에서 배출되는 환원슬래그일수록 높은 $Al_2O_3$ 함량을 가짐에 따라, 급결성 광물인 $C_{12}A_7$을 다량 함유하고, 이로써 급냉을 통하여 특수용 무기결합재로서 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.49-57
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• 2013

최근, 산업부산물의 재활용과 이산화탄소 저감은 사회적으로 매우 중요한 이슈이다. 이러한 측면에서 화력발전소에서 발생되는 석탄회는 콘크리트의 혼합재로 사용되는 것이 재활용 방안 중 최선으로 알려져 있다. 석탄회를 콘크리트에 사용하기 위하여 KS에서는 $SiO_2$, 분말도, 비중, 강열감량 및 활성도 지수 등의 품질 항목을 선정하여 관리하고 있다. 특히, 활성도 지수의 경우는 석탄회가 콘크리트에 사용될 때의 강도 발현성을 판정할 수 있는 가장 주요한 판정기준인데 반해서 실험소요 기간이 최소 28일 혹은 91일이 요구되는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점에 착안하여 본 연구에서는 기존 활성도 지수를 대체하여 석탄회의 포졸란 반응성을 신속하게 측정할 수 있는 API 시험법을 적용하여, API 시험결과와 활성도지수 및 K-value와의 비교 분석을 통하여 API 시험법의 적용 가능성을 검토하고, 신속 측정방법인 API 시험법에 의한 국내 석탄회의 품질을 평가하고자 하였다. 실험 결과, 국내 석탄회는 수분 및 비중을 제외하고는 KS 품질기준을 대부분 만족하지 못하는 것으로 나타났으며, 특히 유동층 보일러 애시는 고유의 특성을 가지는 것으로 나타났다. API와 활성도지수 및 K-value의 경우, 각각의 상관성이 상당히 좋은 것으로 나타났다. 특히, 재령이 증가할수록 API와의 상관성은 점점 증가하는 것으로 나타나 장기 재령의 실험을 요구하는 활성도 지수 대신에 2일 내에 결과를 알 수 있는 API시험이 석탄회의 포졸란 반응성 평가에 매우 유용한 시험방법인 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제25권2호
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• pp.181-187
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• 2014

구형의 아토마이징 제강 환원슬래그(래들로 슬래그)를 폴리머 콘크리트 복합재료의 잔골재 대신 사용하기 위하여 아토마이징 제강 환원슬래그의 대체율과 폴리머 결합재의 첨가율을 다양하게 변화시켜 공시체를 제작하였다. 공시체의제 물성을 조사하기 위하여 흡수시험, 압축 및 휨강도, 내열수성시험, 세공분포측정 및 SEM에 의한 미세조직 관찰을 실시하였다. 그 결과 폴리머 결합재 7.5% 첨가한 공시체는 제강 환원슬래그의 대체율이 증가됨에 따라 압축 및 휨강도가 증가되었으나 폴리머 결합재 8.0% 이상에서는 유동성의 증가로 인한 재료분리 현상으로 특정한 대체율에서 최대값을 나타내었다. 내열수성시험에 의하여 압축강도, 휨강도, 세공의 평균직경 및 밀도는 감소되었으나 총세공량과 공극률은 증가되었다. 아토마이징 제강 환원슬래그를 잔골재 대신 사용함으로써 유동성이 현저히 증가되어 폴리머 결합재의 사용량을 최대 23.5%까지 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 아토마이징 제강 환원슬래그를 사용함으로써 내열수성이 감소되기 때문에 더 많은 연구가 요구된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제13권4호
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• pp.243-251
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• 2015

국내 원자력발전은 현재 두 번째로 큰 전력 공급 방법이며 원전의 수 역시 증가되는 것으로 계획되어 있다. 그러나, 원자력발전에 의해 발생되는 사용후핵연료에 대해서는 아직 명확한 관리 정책이 확립되어 있지 않다. 원자로 이 후 핵물질 흐름과 관련된 후행 핵연료주기는 사용후핵연료 관리를 위한 기술들의 집합이다. 따라서, 사용후핵연료 관리 정책은 핵연료주기 선택과 함께한다. 핵연료주기 선택의 중요 항목은 경제성으로 이는 사적비용과 함께 외부비용을 더해 결정되어야 한다. 직접비용 인 사적비용과 달리 간접비용인 외부비용에 대한 연구는 원전에 집중되어 있으며 핵연료주기에 대한 연구는 없는 상황이다. 본 연구에서는 핵연료주기에 적용할 수 있는 외부비용 항목들을 도출하고 정량화를 시도하였다. 핵연료주기 외부비용 평가를 위해 고려될 수 있는 핵연료주기로 OT(직접처분), DUPIC(PWR-CANDU 연결), PWR-MOX(PWR 습식재처리), Pyro-SFR (파이로 처리와 고속로 연계)의 네 가지를 선정하였다. 원자력발전의 외부비용 평가에 고려되었던 항목들을 분석하여 핵연료주기에서 에너지 공급 안보비용, 사고위험비용과 수용성 비용을 외부비용 항목으로 도출하고 추산하였다.

• 자원환경지질
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• 제51권4호
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• pp.371-379
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• 2018

많은 나라에서는 화력발전소 석탄연소 잔재물로 생산되는 석탄재를 소량의 시멘트와 혼합, 저강도 콘크리트를 만들어 지반함몰지, 폐갱도, 도로관거 뒷채움재 등으로 재활용하는 방안이 석탄재의 대규모 처리방안으로 자주 검토된다. 본 연구에서는 석탄재로 저강도콘크리트를 만들어 콘크리트 내 중금속함량 변화를 고찰하였다. 이를 위하여 시멘트만을 사용하는 경우와 시멘트의 반을 비산재로 대체하는 경우, 모래를 골재로 사용하는 경우, 그리고 회처리장의 매립재로 모래골재를 대체하는 경우에 대한 콘크리트 공시체를 제작하여 중금속농도 변화를 고찰하였다. 중금속 함량은 토양오염공정시험기준에 따라 이루어졌으며, 중금속함량에 가장 큰 영향을 주는 재료들도 평가하였다. 연구결과, 시멘트는 다른 어떤 재료들 보다 Cu, Pb, Zn에서 현격히 높은 중금속농도를 보였다. 이로 인하여 시멘트를 비산재로 대체할 경우 중금속 농도는 뚜렷이 낮아지는 경향을 보였다. 매립재는 전체적으로 비산재에 비하여 낮은 중금속농도를 보였지만, 모래보다는 높은 Cu 및 Ni농도와 낮은 Pb농도를 보였다. 전체적으로는 콘크리트 내 중금속농도는 각 재료의 혼합에 의하여 결정되는 양상을 보였다. 본 연구에서 제작된 공시체는 모든 조사된 항목에 있어 토양환경보전법이 정한 토양오염우려기준(1지역)보다 현격히 낮은 농도를 보였다.