• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.131-137
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• 2022

현재 반도체 공정에서 다양한 by-product 및 미사용 가스가 배출되고 있다. 오염물질을 함유한 배기는 일반적으로 유기, 산, 알칼리, 열, 캐비넷 배기 등으로 분류하며, 각각의 배기 특성에 맞는 대기 방지설비에서 처리 후 배출된다. 유기 배기 물질로서 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)은 산소 함유 탄화수소, 유황 함유 계 탄화수소 및 휘발성 탄화수소를 총칭하는 물질이고, 알칼리 배기의 주요성분은 암모니아(NH₃), 수산화테트라메틸암모늄(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH)등이 있다. 본 연구의 목적은 유기와 알칼리 배기가스를 동시에 처리하기 위해 직접 연소 및 로 내 온도를 일정하게 유지하여 연소 특성 파악하고 NO_X 저감률을 분석하고자 진행하였다. VOC는 Acetone, IPA(isopropyl alcohol), PGMEA(propylene glycol methyl ether acetate)을 사용하였으며, 알칼리 배기 대표 물질로는 암모니아를 사용하였다. 실험 변수로는 온도와 당량 비(equivalence ratio, ER)로 배기가스 특성을 살펴보았다. 물질별 단독 및 혼합 연소테스트를 진행하였다. VOC 단독 테스트 결과 당량 비 1.4 조건에서 완전 연소가 일어남을 확인하였다. 암모니아는 당량 비 감소에 따라 산소 및 질소산화물의 농도가 감소하였다. 혼합 연소 운전 결과 배기가스 조성 내 질소산화물의 대부분은 일산화질소였으며 이산화질소는 10 ppm 부근으로 검출되었다. 전체적으로 질소산화물의 농도는 반응온도가 증가하면서 산화반응이 활성화되어 감소하는 경향을 나타나지만 이산화탄소의 농도는 증가하는 경향을 확인하였다. 전기열원을 적용한 무 화염 연소 기술을 적용하였을 때 VOC 및 암모니아 연소가 원활하게 일어남으로써 현재 별도로 운전되는 유기 및 알칼리 배기 시스템보다 경제성 및 공간적인 측면에서 장점이 있다고 판단된다.

• 암석학회지
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• 제6권2호
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• pp.133-149
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• 1997

옥천화강암 주변의 변성니질암에서는 관입체에 가까워 지면서 변성정도가 흑운모대에서 홍주석대를 거쳐 규선석대로 증가한다. 그리고 보은화강암 남서부 주변 변성염기성암에서는 관입체에 가까워지면서 녹색편암상-각섬암상 점이대에서 각섬암상대를 거쳐 상부각섬암상대로 변성정도가 증가한다. 보은화강암 근접부인 도이리 부근에서 규선석과 홍주석을 포함하는 광물군이 화강암 경계부로부터 500m 이내에 위치한 변성니질암에서 관찰된다. 이러한 연구결과는 보은화강암과 옥천화강암이 주변지역에 저압형의 접촉 변성작용을 야기시켰음을 지시한다. 옥천화강암 주변에서 석류석을 포함하는 홍주석대 시료로부터 계산된 온도-압력 조건은 $540{\pm}40^{\circ}C, 2.8{\pm}0.9$ kb이며 보은화강암 주변 상부각섬암상대의 변성염기성암으로부터 추정된 접촉변성 작용시의 온도는 $698{\pm}28^{\circ}C$이다. 보은화강암 주변의 변성염기성에서 나타나는 각섬석과 사장석의 성분은 매우 넓은 범위를 갖는데 이는 각섬석과 사장석의 불혼합구간과 불완전한 변성반응에 의해 잔류된 불안정한 성분에 기인한다. 변성정도가 증가하면서 안정된 각섬석과 사장석의 성분범위는 불혼합구간의 소멸에 의해 줄어든다. 보은화강암과 옥천화강암에 의한 접촉변성 작용시 주변암에 야기된 열적변화는 2차원의 유한차분법을 이용한 CONTACT2 프로그램을 이용하여 이론적으로 계산되었다. 이론적인 계산을 위해 보은화강암의 경우 화강암의 변의 길이가 20 km인 삼각형을 그리고, 옥천화강암의 경우 지름이 10 km인 원을 관입형태로 가정하였다. 이론적인 계산결과를 화강암 주변의 변성암에서 계산된 결과와 비교하여 보면 예상되는 관입온도는 옥천화강암 경우는 $800^{\circ}C$ 그리고 보은화강암의 경우는 $1000^{\circ}C$ 보다 높았을 것으로 추정된다. 하지만 옥천 및 화강암 관입시기에 연구지역의 지온 상승률이 일반 대륙지각에서의 지온 상승률보다 높았을 경우 관입온돈느 $800^{\circ}C$와 $1000^{\circ}C$ 보다 낮을 수 있다.

• 보존과학회지
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• 제32권4호
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• pp.471-490
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• 2016

조선시대 목리유적 회격묘의 재료학적 특성과 물성을 분석하여 석회의 제조기법 및 회격의 제작과정과 원료산지를 검토하였다. 회격의 건조밀도는 1호 회격묘 남벽이 $1.82g/cm^3$로 가장 높고, 공극률은 25.20%로 최저값을 보였다. 건조밀도와 공극률은 반비례 관계를 보이나, 일축압축강도는 2호 회격묘에서 $182.36kg/cm^2$로 최대강도를 보였으며 공극률 및 밀도와 상관관계는 보이지 않았다. 회격의 석회혼합물은 주로 황갈색 기질에 $200{\sim}600{\mu}m$의 석영, 장석 및 운모류와 방해석으로 이루어져 있다. 특히 회격에서는 하이드로탈사이트 및 포틀란다이트가 검출되나 토양에서는 고령석이 동정되었다. 회격의 모든 석회는 $600{\sim{800^{\circ}C$에서 탄산칼슘의 탈탄산반응에 기인한 대대적인 중량감소와 다양한 흡열피크가 나타났다. 회격의 산출상태와 광물조성 및 열분석 결과로 보아 석회의 조성온도는 $800^{\circ}C$ 내외로 추정된다. 회격묘는 삼물(석회, 세사, 황토)의 혼합조성으로 인해 넓은 주성분원소 범위를 보이며 작열감량 또한 22.5~33.6 wt.%로 나타났다. 회격의 석회와 골재의 함량이 불균질하고 부분적으로 양생이 충분히 이루어지지 않은 것으로 밝혀져 기술수준은 다소 낮았던 것으로 판단된다. 목리유적 일대에서는 석회의 원료인 석회암질암의 분포가 여러 곳에서 확인되며 상업적으로 석회를 생산한 예산 및 홍성지역의 석회석 광산과 근거리에 있다. 석회 원료는 목리유적 인근의 산지에서 공급되었을 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권6호
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• pp.656-662
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• 2007

고분자 전해질 연료전지 운전에 필요한 수소 공급 장치로서 플라즈마 개질 방법을 이용한 개질기와 일산화탄소 산화반응을 위한 전이 반응기를 설계 및 제작하였다. GlidArc 방전을 이용한 저온플라즈마 개질기는 Ni 촉매를 동시에 사용하여 $CH_4$ 개질함으로서 $H_2$ 선택도를 증대하였다. 개질기의 변수별 연구로서 촉매 온도, 가스 조성비, 전체 가스유량, 전압변화 그리고 개질 특성 및 최적 수소 생산조건을 연구하였으며, 전이반응기의 변수별 연구로서 선택적 산화반응기(PrOx)에 주입되는 공기량, 전이 반응기에 주입되는 수증기량 그리고 온도에 대하여 연구하였다. 플라즈마 개질기에서 최대 수소 생산 조건은 $O_2/C$ 비가 0.64, 가스유량은 14.2 l/min, 촉매 반응기 온도 $672^{\circ}C$ 그리고 유입전력이 1.1 kJ/L일 때 41.1%로 최대 수소 농도를 나타냈다. 그리고 이때의 $CH_4$ 전환율, $H_2$ 수율 그리고 개질기 에너지 밀도는 각각 88.7%, 54%, 35.2%를 나타냈다. 전이 반응기에서 모사된 개질 가스로부터 최대 CO 전환율을 보이는 조건은 2단으로 구성된 PrOx에 주입되는 $O_2/C$ 비가 0.3, HTS에서 주입되는 수증기 주입량 비가 2.8 그리고 HTS, LTS, PrOx I, PrOx II 반응기 온도가 475, 314, 260, $235^{\circ}C$ 일때 가장 높은 CO 전환율을 나타냈다. 플라즈마를 이용한 반응기는 예열 시간은 30분이 소요되었으며, 전이 반응기에서 나오는 최종 개질 가스의 조성은 $H_2$ 38%, CO<10 ppm, $N_2$ 36%, $CO_2$ 21% 그리고 $CH_4$ 4%로 나타냈다.

• Composites Research
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• 제32권3호
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• pp.148-157
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• 2019

본 연구에서는 탄소섬유, 탄화규소섬유 그리고 하이브리드섬유를 강화재로 하여 TGCVI와 PIP 혼합 공정으로 $C_f/SiC$, $SiC_f/SiC$, $C_f-SiC_f/SiC$의 세라믹복합재를 제조하였다. 열충격싸이클시험, 3점 굴곡시험과 Oxy-Acetylene 토취 시험후에 그들의 기계적물성, 산화저항성과 내삭마성을 평가하였다. $C_f/SiC$복합재는 온도 증가에 따라서 기계적물성의 감소와 준 연성의 파단모드, 그리고 높은 삭마량을 보였다. $SiC_f/SiC$복합재는 $C_f/SiC$ 복합재에 비하여 강한 기계적물성, 낮은 삭마량을 그리고 취성의 파단모드를 나타냈다. 한편 하이브리드 복합재는 가장 우수한 기계적물성과 $SiC_f/SiC$보다는 연성의 파단모드 그리고 $C_f/SiC$ 보다 낮은 삭마량의 결과를 나타냈다. Oxy-Acetylene 토취 시험 중에 SiC매트릭스는 산화되어 $SiO_2$층을 형성하였으며, 특히 이 층은 $C_f-SiC_f/SiC$와 $SiC_f/SiC$ 복합재에서 섬유의 추가적인 삭마를 막는 역할을 하는 것으로 나타났다. 결론적으로 낮은 기공율을 갖는 하이브리드 복합재를 제조한다면, $C_f/SiC$의 산화로 인한 기계적물성의 감소와 $SiC_f/SiC$ 복합재의 취성 파단모드의 개선으로 고온 산화분위기에서 고온열구조재로의 적용이 높을 것으로 기대한다.

• 청정기술
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• 제27권3호
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• pp.232-239
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• 2021

본 연구는 '열매체 및 가스 순환형 열분해 시스템'이라는 새로운 시스템 개발을 위해 열분해 실험을 수행하기 전에 공정 모사를 위한 기본 데이터를 얻기 위하여 수행되었다. 기초 열분해 실험에서는 폐플라스틱 대신 폴리프로필렌(PP)을 모델 물질로 선택하였고, '열매체 및 가스 순환형 열분해 시스템'에서 열전달 매체로 활용되는 유동사(이하 sand로 표기)를 사용하였다. Ni은 촉매 열분해를 촉진하기 위해 모래에 활성 촉매로 담지하였다. 열중량분석기(thermogravimetric analyzer, TGA)를 이용하여 PP의 기본 물성을 분석하고, N₂ 분위기 600 ℃에서 열분해하여 액상 오일을 생산하였다. 촉매 열분해 반응을 통해 생성된 액상 오일은 GC/MS를 이용하여 탄소 수 분포를 분석하였다. 이번 연구에서는 열분해 공간 속도와 촉매량의 변화가 열분해 후 생성되는 액상 오일 수율과 액체 연료의 탄소수 분포에 미치는 영향을 조사하였다. Ni/sand를 이용하면 열분해 오일 수율은 공간속도 30,000 h^-1에서 10 wt% Ni/sand 하나의 조건을 제외하고 오일 수율이 증가하였고, C₆ ~ C₁₂사이의 탄화수소의 비율은 증가하였다. 공간속도가 증가하면 더 높은 열분해 오일 수율을 얻었으나, C₆ ~ C₁₂사이의 탄화수소의 비율은 감소하였다. 1 wt% Ni/sand를 이용한 경우, 10 wt% Ni/sand를 사용할 때 보다 액상 오일 수율은 더 높았다. 결론적으로 공간속도 10,000 h^-1에서 1 wt% Ni/sand를 이용하였을 경우 오일 수율은 60.99 wt%이고, 42.06 area%의 가장 높은 C₆ ~ C₁₂ 탄화수소의 비율이 나타났다.

• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.648-652
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• 2010

고정층 상압 흐름 반응기에서 메탄의 부분산화반응를 수행하여 메탄으로부터 수소제조 위한 촉매의 활성도를 평가하였고, BET, XPS, XRD를 사용하여 촉매의 특성을 분석하였다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매의 BET 표면적, Horvath-Kawaze의 기공부피와 기공폭, t-플롯 미세기공 면적과 부피는 각각 $284m^2/g$, $0.233cm^3/g$, 3.9 nm, $30m^2/g$ $0.015cm^3/g$과 $396m^2/g$, $0.324cm^3/g$, 3.7 nm, $119m^2/g$, $0.055cm^3/g$이었다. 촉매는 히스테리시스가 잘 발달된 IV형 임을 $N_2$-흡착등온선으로부터 확인할 수 있었다. XPS분석으로부터 SPK에 Ti와 Zr이 부분 치환된 Ti-SPK과 Zr-SPK의 Si 2p과 O 1s 피크는 SPK의 Si 2p와 O 1s 피크 보다 낮은 결합에너지 쪽으로 화학 이동함을 알 수 있었고, 촉매표면의 Pd의 산화상태는 $Pd^0$와 $Pd^{+2}$이었다. XRD의 결정 피크는 반응 전에 무정형인 촉매가 반응 후에는 결정상으로 변함을 보여주었다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매의 메탄의 전화율과 수소의 선택도는 973 K, $CH_4/O_2$ = 2, GHSV = $8.4{\times}10^4mL/g_{cat}{\cdot}h$. 반응조건에서 각각 77, 84%와 78, 72%이었고, 반응 시작 후 3일까지도 촉매의 활성이 거의 일정하게 유지되었다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매는 메탄의 부분산화반응에서 활성도와 열 안정성 및 물리화학적 성질이 우수하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.48-57
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• 2015

제 4세대 원자로로 개발되고 있는 소듐냉각고속로는 냉각재로 사용되는 소듐의 물과 공기에 의한 반응을 방지하기 위하여 원자로 헤드의 개방 없이 회전 구동만을 이용하여 핵연료 교환을 수행한다. 따라서 핵연료 교환을 위해서는 노심과 상부내부구조물 사이의 공간에 원자로 헤드의 회전 구동을 방해하는 장애물의 존재 여부를 확인하는 검사가 반드시 선행되어야 하는데, 소듐의 불투명성으로 인해 통상적인 광학 장비를 사용한 검사방법으로는 장애물의 확인이 어렵고, 초음파를 이용한 검사방법이 적용되어야 한다. 이 연구에서는 불투명한 소듐 중에서 노심과 상부내부구조물 사이의 장애물 존재 여부를 확인하기 위하여 판형 웨이브가이드 초음파 센서를 적용한 원격주사 검사기법을 개발하였다. 웨이브가이드 센서는 원자로헤드 상부의 저온 구간에 초음파 트랜스듀서를 설치하고 길이가 긴 웨이브가이드를 사용하여 노심 상부의 고온 고방사능 소듐 내부로 초음파를 전파시키기 때문에, 고온 고방사능에 의한 손상 없이 장시간 적용이 가능한 장점을 가지고 있다. 먼저, 수평 방향으로 초음파를 방사시킬 수 있는 10 m 길이의 수평 빔 웨이브가이드 센서를 설계 제작하였고, 제작된 센서의 특성 분석을 위한 빔 프로파일 측정 및 기초 실험을 수행하여 방사되는 초음파의 빔 폭과 전파 거리를 평가하였다. 또한, 실제 장애물로 작용할 수 있는 부품들의 형상인 원형 목표물에 대한 원격탐지 성능시험을 수행하여 개발된 원격주사 기술의 유용성을 평가하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권3호
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• pp.171-177
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• 2007

본 연구는 사용 후 핵연료의 금속전환 공정에서 발생되는 폐용융염을 고형화하는 방법으로 실리카 함유 무기물을 이용하여 폐용융염을 열적, 수화학적 안정한 화합물로 전환하는 방법을 제안하였다. 실리카 함유 무기물(SAP)은 일반적인 sol-gel process로 합성되었으며, $SiO_2,\;Al_2O_3$ 및 $P_2O_5$로 구성된다. 제조된 SAP을 $650-850^{\circ}C$에서 폐용융염과 반응시켜 각 금속염화물에 대한 반응특성 및 열안정성을 조사하고, PCT 침출시험법을 이용하여 수화학적 안정성을 평가하였다. LiCl은 $LixAlxSi1-_xO_{2-x}$와 $Li_3PO_4$로, CsCl는 CS-aluminosilicate와 $CS_2AlP_3O_{10}$로, $SrCl_2$는 $Sr5(PO_4)_3Cl$로, $CeCl_3$는 $CePO_4$로 전환되었다. 9시간 동안 반응시킨 후, 금속염화물의 전환율은 $90{\sim}99%$였으며, $1100^{\circ}C$까지 열감량은 1wt%이하로 TGA(Thermo Gravimetric Analysis)로 확인하였다. Cs 및 Sr의 침출속도는 $10^{-2}{\sim}10^{-4}g/m^2\;day$로 매우 높은 내침출특성을 나타내었다. 이상의 결과로부터, SAP으로 명명된 안정화제(stabilizer)는 금속염화물로 구성된 폐용융염에 대해 매우 효과적인 것으로 판단된다. SAP을 이용한 폐용융염의 고화처리방법은 후속적인 안정성의 검증과정을 통하여 폐용융염의 최종처분부피를 최소화할 수 있는 대안적인 고화방법으로 고려될 수 있을 것으로 기대 된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권1호
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• pp.53-60
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• 2010

본 연구에서는 연안어장 준설퇴적물을 이용하여 적조생물인 Cochlodinium polykrikoides을 제거하는 실험을 수행하였다. 최적의 적조제거 조건을 도출하기 위해 준설퇴적물의 투입량 및 입자크기, 열처리, 첨가제 종류 및 함량, 적조 분포 깊이 등의 인자를 조절하였다. 준설퇴적물의 적정 투입량은 6~10 g/L 정도였으며, 이를 살포했을 때 제거율은 60분 후 73~93%이었다. 실제 바다에 투입시 단위면적당(1 $m^2$) 건조한 준설퇴적물 기준으로 6~10 $kg/m^3$를 살포하는 것이 필요하다. 준설퇴적물의 입자크기가 작을수록 적조제거율이 증가했다. 입자크기가 <100 ${\mu}m$일 때 제거율이 93%로 100 ${\mu}m$ ${\mu}m$ 입자의 경우(51%)보다 훨씬 높았다. 준설퇴적물의 90% 이상이 100 ${\mu}m$ 이하의 크기를 차지하므로 준설퇴적물을 별다른 처리없이 살포했을 때 상당한 효과를 거두리라고 본다. 준설퇴적물에 첨가제(CaO)를 넣어서 적조제거에 높은 효율(99%)을 얻었다. 첨가제의 적정량은 5~10%이지만 pH 상승을 고려해서 가능한 소량 투입하는 것이 적합하다. 적조 분포 깊이가 깊을수록 제거효율은 증가했다. 깊이가 5 cm 일 때 제거효율이 83%이었고 50 cm 깊이에서는 93%이었다. 바다에서 적조가 발생하는 깊이는 3 m 이내이고, Cochlodinium polykrikoides 대부분이 1 m 이내의 깊이에 존재한다. 이 실험결과를 통해 실제 바다에 준설퇴적물을 적용하면 더 높은 적조 제거효율을 얻을 수 있으리라고 기대한다. 연안어장 준설퇴적물(<100 ${\mu}m$) 10 g/L을 투입하여 적조를 최대 93%까지 제거할 수 있었으며, 이 결과는 황토를 이용한 결과(90~97%)와 비슷했다. 본 연구결과는 연안어장 준설퇴적물 살포법이 기존의 황토살포법을 대체할 수 있을 정도로 처리효율이 뛰어남을 보여주었다.