• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.53-60
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• 2017

화력발전의 부산물인 플라이 애쉬는 포졸란 반응을 통하여 조직구조를 개선하고 장기 강도 및 염화물 저항성에 매우 효과적이다. 본 연구에서는 28일 및 180일 재령의 보통 포틀랜트 시멘트 및 FA를 혼입한 콘크리트에 대하여 압축강도 및 염화물 저항성을 평가하였으며, 재령의 증가에 따른 상관성을 평가하였다. 이를 위해, 물-결합재비(W/B)를 37%, 42%, 47%의 3가지 수준, Fly Ash를 시멘트 중량의 0%, 30%, 50%의 3가지 수준으로 나누어 총 9가지 배합을 설정하였으며, 28일 및 180일 재령 시, 압축강도, Tang's method에 의한 촉진확산계수, 그리고 ASTM C 1202, KS F 2711을 통한 통과전하량을 측정하였다. Fly Ash 혼입율이 클수록, W/B가 낮을수록 염화물 저항성(확산계수 및 통과전하량)이 개선되었는데, 모든 FA 50 배합에서 염화물 저항성은 재령 28일 대비 재령 180일에서 약 15% 수준으로 감소하였다. 이는 FA의 포졸란 반응으로 인해 공극구조가 더 치밀해져 나타난 결과이며, 염해 저항성이 강도보다 시간에 더욱 의존적임을 알 수 있다. 재령 180일 이후, FA를 혼입한 배합에서 강도와 염해저항성의 뚜렷한 선형관계가 관측되었다.

• 한국재료학회지
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• 제9권10호
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• pp.1018-1024
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• 1999

Sn-3.5Ag 무연합금을 Cu 및 Alloy42 리드프레임에 납땜접합 (solder joint)하고 미세조직, 젖음성, 전단강도, 시효효과를 측정하여 비교하였다. Cu의 경우, 땜납의 Sn기지상안에 Ag(sub)3Sn과 Cu(sub)6Sn(sub)5상이, 그리고 땜납/리드프레임의 경계면에서는 1∼2㎛ 두께의 Cu(sub)6Sn(sub)5상이 형성되었다. Alloy42의 경우, 기지상내에 있는 낮은 밀도의 Ag(sub)3Sn상만이, 그리고 계면에는 0.5∼1.5㎛ 두께의 FeSn(sub)2이 형성되었다. 한편, Cu에 비해 Alloy42 리드프레임에서 퍼짐면적은 크고 접촉각은 작아 더 우수한 젖음성을 나타내었으나, 전단강도는 35%, 연신율은 75%로 낮았다. 180℃에서 1주일간 시효처리 후, Cu 리드프레임에는 계면에 η-Cu(sub)6Sn(sub)5 층외에 ξ-Cu(sub)3Sn층이 성장하였고, Alloy42 리드프레임에는 기지상내에 Ag(sub)3Sn이 구형으로 조대하게 성장하였고, 계면에는 FeSn(sub)2층만이 약 1.5㎛로 성장하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권1호
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• pp.58-63
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• 2010

화력 발전소에서 발생하는 석탄 바닥재에 $Na_2O$와 $Li_2O$가 첨가된 결정화 유리를 제조하고, 비등온 열분석법을 이용하여 결정성장 거동을 분석하였다. 온도에 따른 결정화 분율 및 결정화 속도 변화를 계산한 결과, 결정화가 50% 진행된 온도는 DTA 상의 결정 발열피크 $T_p$ 보다 약간 높게 나타났으며, 결정화가 가장 빠르게 진행되는 온도는 $T_p$와 거의 일치함을 알 수 있었다. Kissinger 식을 이용하여 결정화 활성화 에너지(262 kJ/mol), Avrami 상수 (1.7) 그리고 진동수 ($5.7{\times}10^{16}/s$)를 계산하였으며, 이로부터 nepheline 결정 성장은 주로 1~2 차원적 표면 결정화 경향을 보이지만, 동시에 내부 결정화도 어느 정도 나타날 것으로 예측되었다. 실제 미세구조 관찰에서 수지(dendrite)상의 표면 결정화가 상당히 일어났고 동시에 낮은 분율의 내부 결정도 생성된 것이 확인되어, Kissinger식에 의해 예측된 결과가 본 연구에서 제조된 결정화 유리의 거동과 일치함을 알 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.349-355
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• 2016

본 연구는 화력발전소에서 배출되는 석탄회 중 바텀애시의 재활용에 대한 실험적 연구이다. 석탄회는 일반적으로 플라이애시, 바텀애시, 신더애시 등으로 구분된다. 이 중 플라이애시의 경우 콘크리트 재료 중 시멘트 대체재로 많은 양이 재활용되고 있다. 반면, 바텀애시의 경우 다공성 및 높은 흡수율 등의 특징에 의해 석탄회 중 재활용률이 가장 낮은 실정이다. 이에 본 연구에서는 바텀애시를 콘크리트의 잔골재로 0~30%까지 단계별로 치환하여 제조한 콘크리트에 대한 내구성능을 평가하였다. 바텀애시 잔골재를 사용한 콘크리트의 내구성능 평가 결과, 동결융해의 경우 바텀애시 혼입 유무와 관계없이 적정한 연행공기를 통해 저항성을 확보할 수 있었고 염소이온침투 저항성, 건조수축 및 중금속에 대한 영향을 검토한 결과 바텀애시 혼입량 증가에 따른 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. 반면, 탄산화 촉진 실험결과 바텀애시 사용이 증가함에 따라 탄산화 침투가 다소 컸으나 적절한 배합설계를 통해서 바텀애시를 콘크리트 잔골재로 활용하는 것이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.418-424
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• 2016

본 연구는 화력발전소에서 배출되는 바텀애시의 재활용에 대한 실험적 연구이다. 바텀애시는 플라이애시 보다 다공성 및 높은 흡수율 등의 특징으로 재활용에 대한 연구가 제한적인 실정이다. 본 논문에서는 바텀애시를 결합재로 사용하기 위해 비표면적을 $4,000cm^2/g$까지 미분쇄하였으며, 바텀애시 기반 지오폴리머 모르타르의 플로우, 압축강도 시험 및 미세구조 분석을 실시하였다. 지오폴리머 모르타르의 플로우 측정 결과 활성화제 몰농도가 증가함에 따라 추가배합수가 증가하여 플로우 값이 향상되었다. 압축강도를 검토한 결과 양생온도와 몰농도가 높을수록 압축강도가 증가하였고, 미세구조 분석을 통하여 지오폴리머 반응으로 생성된 지오폴리머 겔을 확인할 수 있었다. 따라서 활성화제 사용 시 지오폴리머 반응은 온도 상승에 비례하여 촉진되기 때문에 적절한 활성화제 몰농도와 고온양생을 통하여 바텀애시 기반 지오폴리머 콘크리트의 제작이 가능할 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권2호
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• pp.3-12
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• 2015

본 연구에서는 급수예열기 및 공기예열기 등의 열교환장치의 구조 및 재질에 따른 열회수율 및 파울링 발생량 특성에 대해 조사하였다. 열교환기는 석탄화력발전소에서 일반적으로 구성된 급수예열기와 공기예열기를 대상으로 하였고, 소형소각로를 제작하여 모사실험을 수행하였다. 24시간동안 미분탄을 연소하면서 파울링 발생 및 열회수율의 변화를 관찰하였는데, 급수예열기의 구조에 따른 파울링 발생량은 핀(FIN) 튜브형 > 튜브 연결형 > 파이프형 > 자동세정형의 순서로 발생량이 많았으며, 그에 따른 열회수율은 핀튜브형 > 자동세정형 > 파이프형 > 튜브연결형 순으로 높게 나타났다. 공기예열기의 경우에는 구조에 따라 핀(FIN)튜브형 > 핀(FIN)판형 > 파이프형 > 테프론 파이프형 > 세라믹 파이프형 순으로 파울링 발생량이 많았으며, 열회수율도 같은 순서로 높게 나타났다. 재질의 내구성, 내산성, 내열성 등을 고려하여 세라믹이나 테플론 코팅을 할 경우에는 파울링량을 감소시킬 수는 있으나, 열회수율이 낮게 나타나 비효율적이었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권6호
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• pp.305-311
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• 2012

화력발전소에서 발생되는 석탄 바닥재(이하 바닥재로 칭함)를 재활용하기 위하여 이를 적점토와 혼합, 소성하여 인공골재를 제조함에 있어, 바닥재의 입도와 배합비를 실험변수로 하여 인공골재의 특성을 제어하였다. 채취된 바닥재는 2 mm 이상의 입자들이 38 wt% 존재하는 거친 입도를 나타내었으며, 미연탄 덩어리들과 다공성 슬래그들이 혼재하였으나, 이를 체가름 및 분쇄공정을 통하여 세립(100 ${\mu}m$ 이하) 및 조립(2 mm 이하) 입도를 갖는 2가지 바닥재로 분리하였다. $1100{\sim}1200^{\circ}C$의 조건에서 직화 소성된 인공골재의 물성 측정 결과, 세립 바닥재로 제조된 인공골재는 조립 바닥재로 제조된 경우보다 높은 부피비중과 낮은 흡수율을 나타내었다. 또한 조립 바닥재로 제조된 인공 골재는 내부에 다공성 슬래그와 미연탄 덩어리로 인해 불균일하고 치밀하지 못한 구조를 나타낸 반면, 세립 바닥재로 제조된 인공골재는 상대적으로 치밀하고 균일하였다. 본 연구를 통해 바닥재의 입도 및 조성변화를 통해 인공골재의 비중 및 흡수율을 각각 1.2~1.7 및 13~21 % 범위로 제어할 수 있음을 확인하였고, 따라서 바닥재 인공골재는 향후 건축/토목 등의 재료로 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.538-545
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• 2020

화력발전소의 옥외 저탄장은 주변 지역의 환경오염 문제로 인하여 국내외적으로 옥내 저탄장으로 전환되고 있는 추세이다. 하지만 옥내 저탄장의 경우 실내의 석탄 비산과 유해가스의 발생이 문제가 되고 있다. 본 연구는 옥내 저탄장 내부를 외기의 풍속 및 풍향에 따른 내부 유동장 특성과 환기량을 분석하여 환기 방안을 제시하고자 한다. 옥내 저탄장 내부에서의 실제 유동 측정 정보를 기반으로 하여 CFD 해석을 수행하였다. 외기 풍향이 동풍일 때 풍속이 6 m/s인 경우와 2 m/s인 경우를 비교해본 결과는 6 m/s일 때 Monitor louver로 배출되는 유속이 2 m/s일 때보다 빠르며 재순환 영역이 뚜렷하게 나타났다. 또한 외기 풍향이 서풍일 경우에도 동풍과 경향이 비슷함을 확인하였다. 풍속에 따른 환기량을 확인한 결과는 풍속이 6 m/s인 경우에는 환기 횟수는 13.1회, 2 m/s인 경우에는 4.4회의 환기가 가능하다. 풍속이 2 m/s인 경우에 일반 공장의 시간당 필요 환기 횟수에 미치지 못하여 다소 개선이 필요한 실정이다.

• 자원리싸이클링
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• 제18권2호
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• pp.39-50
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• 2009

포틀랜드 시멘트 제조 시 다량의 $CO_2$ 가스 배출로 많은 문제가 발생하고 있다. 그리고 화력발전소에서 발생하는 산업부산물인 플라이애시를 시멘트와 일부 대체하여 콘크리트에 재활용하고 있으나, 50% 이상을 해안 및 육상에 매립함으로써 환경적인 문제를 유발하고 있다. 최근 결합재로 시멘트를 사용하지 않은 알칼리 활성 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 알칼리 활성 콘크리트는 시멘트 대신에 Si와 Al이 풍부한 플라이애시를 사용하여 알칼리 용액으로 활성화시킨 시멘트 ZERO 콘크리트로서 $CO_2$ 가스를 저감하는데 효과적이다. 본 논문에서는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 결합재로서 플라이애시를 100% 사용한 알칼리 활성 콘크리트를 개발할 목적으로 알칼리 활성화제와 양생조건 등이 모르타르의 압축강도에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 그 결과, 9M NaOH과 쇼듐실리케이트(Sodium Silicate)를 1:1의 비율로 제조한 알칼리 활성화제를 사용하고, $60^{\circ}C$에서 48시간 동안 앙생을 한 다음 기건양생을 실시할 경우 재령 28일에서 압축강도 70MPa의 알칼리 활성 모르타르를 제조할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.593-593
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• 2012

본 연구는 화력 및 원자력 발전소로 취입된 냉각수(circulating and essential service water)가 복수기로부터 온배수 형태의 개수로 흐름으로 표층배수 될 경우 수온을 저감시키기 위해 주입하는 희석수(by-pass cooling water)와의 혼합효과의 효율성을 증대시키고, 불리한 수리현상을 야기하지 않으며, 경제적인 배수로 구조물을 고찰하기 위한 목적으로 시도되었다. 배수로 구조물 내 온배수와 희석수가 혼합되는 구간을 혼합지(mixing basin)라 하는데, 본 과업에서는 ${\bigcirc}{\bigcirc}$발전소의 배수로 구간 중 혼합지를 대상으로 FLOW-3D$^{(R)}$를 이용한 3차원 수치모형을 구축하고, 총 9개에 해당하는 각 대안별 현상을 분석하고 비교하였다. 각 대안들의 차이점은 배수로에 설치되는 보조구조물들의 형상과 배열 등이며, 복수기로부터 나오는 배출수의 수온은 $42^{\circ}C$, 희석수는 $35^{\circ}C$이고, 본 과업의 주요 관심대상 물리량은 유속과 온도이다. 배수로에 아무런 보조 구조물이 없는 형태인 기본 계획안을 검토한 결과, 평균 $3.31^{\circ}C$의 수온강하가 이루어졌으나, 우안 쪽으로 강한 흐름이 발생하여 수온의 좌우편차가 $4.61^{\circ}C$ 가량 발생하는 것으로 나타났다. 기본 계획안의 검토결과를 보완하기 위한 대안으로 연직 흐름의 소산을 위해 고안된 잠형 소파블록(baffle block) 설치안은 평균 $3.06^{\circ}C$의 수온강하가 이루어지고 $4.44^{\circ}C$의 수온 좌우편차가 발생했다. 지그재그(zigzag) 형태의 흐름을 만들어 혼합효과를 올리기 위한 미로형 수제(labyrinth groin) 설치안은 평균 $5.33^{\circ}C$의 수온강하가 이루어지고, $1.43^{\circ}C$의 수온 좌우편차를 보여줘 검토했던 대안들 중 가장 좋은 결과를 보여주었다. V자 배열 소파블럭(deformed block) 설치안은 연직 및 수평방향의 소산을 기대했으나 평균 $3.00^{\circ}C$의 수온 강하와 $4.41^{\circ}C$의 수온 좌우편차를 나타냈다. 벤츄리(Venturi) 형태의 흐름을 발생시키기 위한 병목형(bottleneck) 수로안은 평균 $3.18^{\circ}C$의 수온강하와 $3.94^{\circ}C$의 수온 좌우편차, 흐름의 소산과 흐름방향을 변화시키기 위한 와형 수제(swirl groin) 설치안은 평균 $2.24^{\circ}C$의 수온강하와 $1.48^{\circ}C$의 수온좌우편차, 우안 흐름을 지연시키기 위한 물방석(water cushion) 수로안은 평균 $3.03^{\circ}C$의 수온강하와 $4.50^{\circ}C$의 수온 좌우편차, 우안의 흐름을 좌안으로 보내기 위한 분사형(injector) 수로안은 평균 $3.13^{\circ}C$의 수온강하와 $4.45^{\circ}C$의 수온 좌우편차, 우안의 흐름을 막기 위한 외팔형 수제(cantilever groin) 설치안은 평균 $3.11^{\circ}C$의 수온강하와 $3.02^{\circ}C$의 수온 좌우편차가 발생하는 것으로 나타났다.