• 한국재료학회지
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• 제8권3호
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• pp.219-223
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• 1998

실리카 유리에 3가 이온 희토류 원소인 $Eu^{3+}$, $Sm^{3+}$, $Tb^{3+}$를 첨가한 경우의 분광특성 변화를 연구하였다. 유리시료의 분광특성은 회토류를 첨가한 경우의 파장영역에 따른 흡수 및 발광파장의 변화를 관찰하였으며, 희토류 함량을 1-10wt%까지 첨가하여 함량변화에 따른 형광세기 변화를 조사하였다. 형광특성 측정 결과 희토류 원소의 함량이 10wt%까지 형광세기는 함량에 비례하여 계속 증가하였으며, 시료의 형광특성을 상온에서 관측한 결과 400-500nm사이에서 가장 많은 빛을 흡수하여 가시광선 영역인 600nm부근에서 방출되는 형광세기가 가장 크게 나타났다. 이때 방출되는 희토류 원소들은 $Eu^{3+}$의 경우 $^{5}D_{o}$ -> ^{7}F$. $Sm^{3+}$ 은 $4F_{5/2}$ -> $^{6}H$, $Tb^{3+}$은 $^{5}D_{4}$ -> ^{7}F$의 전이임일 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.17-24
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• 2011

차수 및 지반안정을 목적으로 규산나트륨을 사용한 기존의 알칼리성 물유리계 약액주입공법은 주입 후 시간경과에 따라 지하수에 의해 주입고결체로부터 알칼리성분의 용탈이 진행되어 내구성이 약해지고 지하수를 오염시키는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 규산나트륨 주입재의 문제점을 보완하기 위해 개발된 알칼리성 실리카졸 지반주입재의 효과를 규명하는 데에 그 목적이 있다. 연구비교대상으로는 규산나트륨 주입재와 알칼리성 실리카졸 주입재로 하였다. 규산나트륨과 알칼리성 실리카졸 용액에 대하여 보통 포틀랜트 시멘트와 고로 슬래그 시멘트를 각각 배합하여 총 4가지의 Case로 나누어 공시체를 제작하여 시험을 실시하였다. 재령에 따른 일축압축강도 시험을 실시하였고, 환경영향성평가를 위하여 어독성시험과 pH시험을 실시하여 비교 및 분석을 하였다. 본 연구를 통해 고로 슬래그 시멘트를 배합한 알칼리성 실리카졸 지반주입재가 우수한 강도와 친환경성을 가지고 있는 것으로 나타났다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권11호
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• pp.851-857
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• 2004

전기로 제강분진(EAF dust)이 첨가된 규산염 유리, 붕규산염 유리 그리고 납규산염 유리 내의 중금속 안정화 특성을 독성용출 시험법(TCLP)으로 조사하였다. 또한 XRD와 FT-IR 방법을 통하여 EAF dust 첨가량에 따른 유리의 구조변화가 TCLP 결과에 미치는 영향을 고찰하였다. 모유리에 EAE dust를 30 wt%까지 첨가하여도 규산염 유리, 붕규산염 유리, 납규산염 유리 계열의 시편 모두 결정화가 발생되지 않고 비정질을 나타내었다. TCLP법에 의한 유리시편의 중금속 용출량은 EAF dust의 첨가량과 함께 증가되었다. 중금속 용출이 가장 적은 시편은 규산염 유리 계열이었으며 납규산염 유리 계열의 시편은 붕규산염 유리 계열에 비해 중금속 용출량이 상대적으로 적었다. 단, 납규산염 유리 계열 모유리 조성에 포함되어 있는 납의 영향으로 Pb용출은 납규산염 유리 계열시편에서 가장 많았다. Oxygen/network former ratio 값을 이용하여 같은 계열 시편 간의 화학적 내구성을 비교할 수 있었으나 다른 계열 시편 간에는 적절치 않았다. EAF dust가 첨가되면 규산염 유리 계열의 시편에서는 유리구조 내 Si-O-Si 대칭성이 감소되고 비가교 산소가 증가되어 유리의 구조를 약화시키고 화학적 내구성을 감소시켰다 붕규산염 유리 계열 시편에서 EAF dust가 첨가되면 tetraborate group이 diborate group으로 변화되고 2차원 층상구조인 pyre-와 ortho-borate도 형성되어 결국 구조약화를 가져왔다. 3가지 계열의 유리조성 중에서 EAF dust내의 중금속들을 안정화하는데 가장 적합한 것은 규산염 유리 계열의 시편으로 판단되었다.

• 한국안광학회지
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• 제7권2호
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• pp.19-25
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• 2002

$SrO-B_2O_3$ 유리들에 같은 양의 $Al_2O_3$와 $SiO_2$를 첨가한 3성분 SrBAl 유리들과 SrBSi 유리들을 제작하여, $^{11}B$ NMR 방법을 이용하여 4배위 붕소 수인 $N_4$, 대칭적 3배위 붕소 수인 $N_{3S}$ 그리고 비대칭적 3배위 붕소 수인 $N_{3A}$를 얻어 구조를 정량적으로 비교 분석하였다. 두 유리 모두에 대해 $BO_3$ 단위의 경우 $Q_{cc}$=2.74MHz, ${\eta}=0.22$이며, $BO_3{^-}$단위의 경우 $Q_{cc}$=2.54MHz, ${\eta}=0.55$ 그리고 $BO_4$ 단위의 경우 $Q_{cc}$=0.60~0.75MHz, ${\eta}{\approx}0.00$이다. SrBAl 유리계에서는 $R_{1st}$($N_4$ 값의 제1변환점)에서의 유리들의 구조는 tetraborate ($[B_8O_{13}]^{-2}$) 단위들과 1차 변형된 diborate($[B_2Al_2O_7]^{-2}$) 단위들로 구성되어졌으며, $R_{max}$($N_4$ 최대인 R)에서 유리의 구조는 diborate($[B_4O_7]^{-2}$) 단위들, metaborate($[BO_2^{-1}]$) 단위들, 1차 변형된 diborate 단위들, 그리고 2차 변형된 diborate($[B_2Al_2O_8]^{-4}$) 단위들로 구성되어졌다. 그리고 3배위인 $AlO_3$ 단위들은 $BO_3$ 단위들보다 SrO로부터 도입된 산소를 우선적으로 배위하여 4배위인 $AlO_4$ 단위들로 전환되었다. 또한, SrBSi 유리계에서는 Si 원자들은 $R{\leq}0.5$ 영역에서는 붕소 망목구조에 기여하지 않으므로 유리 구조는 $SiO_4$ 단위들로 희석(diluted)된 2성분 SrB 유리계와 같은 구조로 구성되어졌으며, $R{\geq}R_{max}$이상의 영역에서는 SrO로부터 도입된 산소에 의해 $SiO_4$ 단위들이 $BO_3{^-}$ 단위들보다 우선적으로 $SiO_4{^-}$ 단위들로 모두 형성되었다. 그리고 $R_{max}$에서 유리의 구조는 diborate 단위들, metaborate 단위들, loose $BO_4([BO_2]^{-1})$ 단위들, 그리고 $SiO_4{^-}([SiO_{2.5}]^{-1})$ 단위들로 구성되어졌다.

• 한국세라믹학회지
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• 제48권4호
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• pp.269-277
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• 2011

Glass-ceramics based on lithium disilicate($Li_2Si_2O_5$) are prepared by heat-treatment of glasses in a system of $SiO_2-Li_2O-K_2O-Al_2O_3$ with different compositions. The crystallization heat-treatment was conducted at the temperature range of $700{\sim}900^{\circ}C$ and samples were analyzed by XRD and SEM. Mechanical properties were determined by a Vicker's hardness and 4 point bending strength. When $SiO_2/Li_2O$ ratio increased, cristobalite and tridymite crystals showed more predominate than lithium disilicate crystals. Increase in $Al_2O_3$ contents in the glass suppressed crystallzation of lithium disilicate crystals. Increase in ZnO, $B_2O_3$ contents in the glass decreased crystallization temperature of lithium disilicate crystals, and increased mechanical properties because of the reduction of the lithium disilicate crystal size.

• 방사성폐기물학회지
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• 제11권1호
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• pp.1-9
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• 2013

파이로그린공정의 염폐기물처리과정에서 발생되는 주요 산화물 형태의 폐기물에는 희토류폐기물이 있으며 주요 구성 핵종은 Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd 등 8종이다. 최종적인 희토류폐기물의 형태는 산화물 형태로 발생된다. 본 연구에서는 붕규산 유리계 내에서 희토류 산화물의 유리화 타당성을 평가 하기 위하여 6종의 유리조성을 개발하였다. 희토류 8핵종 혼합에 대한 solubility는 $1,200^{\circ}C$에서 25wt% 미만, $1,300^{\circ}C$에서 30wt% 미만 waste loading으로 온도 상승에 따라 증가하는 것으로 나타났으며 liquidus temperature는 균질한 유리가 형성된 20wt% waste loading에서 $950^{\circ}C$ 이하로 평가되었다. 희토류 산화물의 유리매질 내 solubility 이상에서는 희토류-oxide-silicate 결정이 생성된 유리세라믹을 이차상으로 형성하였으며 20~25wt% waste loading의 표면균질성이 양호한 유리는 용융온도 $1,200{\sim}1,300^{\circ}C$ 범위에서 점도 100 poise 이하, 전기전도도 1 S/cm 이상으로 유도가열식 저온용융로설비에서의 운전 용이성이 매우 양호한 것으로 평가되었다. 개발된 유리조성에 대한 기타 물리 화학적 특성 평가를 위한 실험들이 향후 수행될 예정이다.

• 한국광물학회지
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• 제25권4호
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• pp.283-293
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• 2012

지구가 마그마 바다 상태에서 현재의 층상화된 내부 구조로 분화되는 진화과정의 체계적인 이해를 위하여 규산염 용융체와 같은 비정질 산화물의 결정화과정 메커니즘 규명이 필요하다. 이를 위하여 결정화 과정에서 수반하는 용융체의 원자구조 변화를 실험적으로 측정하여 결정화 과정을 정량적으로 정립할 수 있다. 본 연구에서는 고상 핵자기 공명 분광분석(NMR)을 이용하여 졸겔법으로 합성한 비정질 알루미나($Al_2O_3$)의 온도-가열 시간 변화에 따른 원자구조 변화로부터, 비정질-결정질 상전이 과정을 원자 단위에서 규명하였다. 비정질 $Al_2O_3$의 $^{27}Al$ 3QMAS NMR 실험 결과 다량의 배위수 4, 5의 알루미늄($^{[4,5]}Al$)과 소량의 배위수 6인 알루미늄($^{[6]}Al$)이 명확히 구분되어 관찰되었고, 973 K와 1,073 K에서 각각 가열시간을 증가시킬수록 배위수 5인 알루미늄($^{[5]}Al$)이 감소하였다. 본 연구에서는 $^{[5]}Al$의 분율을 결정화의 지표로 이용하여 $^{27}Al$ 3QMAS NMR 결과를 정량 분석하였다. 분석을 통해 점진적인 원자구조의 변화로 관찰되는 비정질 산화물의 상전이 과정이 결정화 혹은 비정질 내 구조적 무질서도의 변화와 같은 복합적인 단계로 구성될 수 있음을 확인하였다. 이러한 연구 결과는 다양한 자연계의 다성분계 규산염 용융체 결정화 과정 및 마그마 바다의 분화와 지구의 화학적 진화에 대한 원자 단위의 이해증진에 도움을 줄 것이다.

• 한국재료학회지
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• 제32권12호
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• pp.560-564
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• 2022

In this study, lanthanum boron silicate glasses were prepared with a composition of x Li₂O-(60-x)B₂O₃-5CaO-5BaO-7ZnO-10SiO₂-10La₂O₃-3Y₂O₃ where x = 1,3,5,7, and 9 mol%. Each composition was melted in a platinum crucible under atmospheric conditions at 1,400 ℃ for 2 h. Clear glasses with a transmittance exceeding 85 % were fabricated. Their optical, thermal, and physical properties, such as refractive index, Abbe number, density, glass transition (T_g) and Knoop hardness were studied. The results demonstrated that refractive index was between 1.6859 and 1.6953 at 589.3 nm. The Abbe number was calculated using an equation for 589.3 nm (nd), 656.3 nm (nf) and 486.1 nm (nc) and was observed to be in the range from 57.5 to 62.6. As the Li₂O content increased, the glass transition temperature of the optical glass decreased from 608 ℃ to 564 ℃. If glass mold pressing is performed using a material with a low transition temperature and high mechanical strength, then the optical glasses developed in this study can be completely commercialized.

• 한국세라믹학회지
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• 제43권2호
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• pp.136-141
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• 2006

The stabilizing behavior of heavy metals in the silicate glass containing Electric Arc Furnace dust (EAF dust) were studied by the Toxic Characterization Leaching Procedure (TCLP) test, and the change of crystalline phase and glass network structure were investigated as a function of EAF dust content added. The glass containing EAF dust of $30\;wt\%$ an oxygen/network former ratio(R) of $2\~3$ allowing a fairly stable network structure thus showed much lower heavy metal leaching concentration than that for containing EAF dust above $50\;wt\%$ at TCLP test. For the glass containing EAF dust $50\~60\;wt\%$, however, the R was over 3, which weakened the glass network structure and increased the heavy metals leachate. Adding the EAF dust to a glass decreased the degree of Si-O-Si symmetry and increased the number of non-bridging oxygen, which decreased the chemical durability of glasses. When the dust content in a glass was over $70\;wt\%$, the Zn and Fe ions reacted to form the spinel crystal rather than to bind to network structure of glass and leaching concentration of those ions from the specimen decreased, so the spinel phase could be attributed to lowering a heavy metal leaching.

• 한국재료학회지
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• 제17권8호
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• pp.414-419
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• 2007

We report the electrical conductivity of the mixed alkali silicate glasses in the system (60-x)$SiO_2-40Na_2O-xCaO(x=0\sim15wt%)$ in the temperature range from $150^{\circ}C$ to $620^{\circ}C$. In the range from $150^{\circ}C$ to glass transition temperature$(T_g)$, the electrical conductivities of glass samples had a tendency to be proportion with temperature. The glasses of containing over 7.5wt% CaO showed lower conductivities than the glasses of containing 0 and 5wt% CaO because two kinds of alkali ions$(Na^+,\;Ca^{2+})$ were obstructed each other. On the other hand, in the range from $T_g$ to $620^{\circ}C$, the electrical conductivity of glasses($7.5{\leq}x{\leq}12.5$) was unstable and decreased in some region. From XRD results, the $Na_4Ca(SiO_3)_3$ phase were observed in these glasses. This means the alkali ions didn't behave as carrier, it seems that this caused the conductivities decrease. In case of glass of containing 15wt% CaO, any crystal phase were not observed. This means the alkali ions behaved as carrier, it consequently seems the conductivity increased.