• Geomechanics and Engineering
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• 제7권2호
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• pp.183-200
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• 2014

The expansivity of clayey soils is a complicated phenomenon which may affect the stability of geotechnical structures and geo-environmental projects. In all common factors for the monitoring of soil expansion, less attention is given to anion type of pore space solutions. Therefore, this paper is concerned with the impact of various concentrations of different inorganic salts including NaCl, $Na_2SO_4$, and $Na_2CO_3$ on the macro and microstructure behavior of the expandable smectite clay. Comparison of the responses of the smectite/NaCl and smectite/$Na_2SO_4$ mixtures indicates that the effect of anion valance on the soil engineering properties is not very pronounced, regardless of the electrolyte concentration. However, at presence of carbonate as potential determining ions (PDIs) the swelling power increases up to 1.5 times compared to sulfate or chloride ions. The samples with $Na_2CO_3$ are also more deformable and show lower osmotic compressibility than the other mixtures. This demonstrates that the barrier performance of smectite greatly decreases in case of anions with the non-specific adsorption (e.g., $Cl^-$ and $SO{_4}^{2-}$) as the salinity of solution increases. Based on the results of the X-ray diffraction and sedimentation tests, the high soil volumetric changes upon exposure to carbonate is attributed to an increase in the repulsive forces between smectite basic unit layers due to the PDI effect of $CO{_3}^{2-}$ and increasing the pH level which enhance the buffering capacity of smectite. The study concluded that the nature of anion through its influence on the re-arrangement of soil microstructure and osmotic phenomena governs the hydro-mechanical parameters of expansive clays. It seems not coinciding with the double layer theory of the Gouy-Chapman double layer model.

• 박물관보존과학
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• 제27권
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• pp.91-102
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• 2022

철기 문화재 복원에 사용되고 있는 실리카 계열의 무기질 충전제는 열팽창률감소, 흐름성 개선 등의 기능성 부여를 목적으로 사용되고 있다. 그러나 충전제의 양이 많을 수록 복원재의 물성저하 및 황변 현상 촉진의 원인이되며, 결과적으로 재처리로 이어져 유물의 피로도를 상승시키는 결과를 초래한다. 따라서 복원제와 충전제의 혼합 정량화 및 황변성 연구 필요성이 강조될 수 밖에 없다. 이를 보완하기 위해 실리카계 경량 충전제인 Micro Shell을 비교군으로 물성연구를 진행하였다. 실험 결과 기존에 사용하던 충전제에 비해 Micro Shell이 황변도 발생 수치가 최대 34% 낮았으며, 충전제의 배합양에 따라서 공통적으로 접착력과 비중의 물성 수치값이 좋은 것을 확인하였다. 본 연구 결과 Micro Shell의 사용 가능성에 대해 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권2호
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• pp.603-610
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• 2021

The major drawback of zirconia-based materials, in view of their applications as targets for minor actinide transmutation, is their poor thermal conductivity. The addition of MgO, which has high thermal conductivity, to zirconia-based materials is expected to improve their thermal conductivity. On these grounds, the present study aims at phase characterization and thermophysical property evaluation of neodymium-substituted zirconia (Zr_0.8Nd_0.2O_1.9; using Nd₂O₃ as a surrogate for Am₂O₃) and its composites with MgO. The composite was prepared by a solid-state reaction of Zr_0.8Nd_0.2O_1.9 (synthesized by gel combustion) and commercial MgO powders at 1773 K. Phase characterization was carried out by X-ray diffraction and the microstructural investigation was performed using a scanning electron microscope equipped with energy dispersive spectroscopy. The linear thermal expansion coefficient of Zr_0.8Nd_0.2O_1.9 increases upon composite formation with MgO, which is attributed to a higher thermal expansivity of MgO. Similarly, specific heat also increases with the addition of MgO to Zr_0.8Nd_0.2O_1.9. Thermal conductivity was calculated from measured thermal diffusivity, temperature-dependent density and specific heat values. Thermal conductivity of Zr_0.8Nd_0.2O_1.9-MgO (50 wt%) composite is more than that of typical UO₂ fuel, supporting the potential of Zr_0.8Nd_0.2O_1.9-MgO composites as target materials for minor actinides transmutation.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.101-107
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• 2023

본 연구에서는 질화알루미늄을 강화재로 갖는 알루미늄기지 복합재료를 질소 분위기에서의 아크용해 공정을 통해 제조하였다. 알루미늄과 질소 원자의 화학반응을 1분간 유지시켰을 때, 중간층과 라멜라층으로 구분되는 질화알루미늄 강화상이 자발적으로 알루미늄 용탕 내부에 형성되어 기지 전반에 분포되었다. 복합재료는 약 10 vol.%의 AlN을 가지며, 이 강화재는 계면에서 낮은 열저항과 강한 결합을 보였다. 제조된 복합재료는 열전도도가 높고 열팽창계수는 낮은 열적 특성 조합을 보였다. 또한, 본 연구의 복합재료는 이종원소인 실리콘을 기지에 첨가함으로써 열팽창계수를 추가적으로 감소시키는 것이 가능했다. 이는 아크 용해법으로 제조된 알루미늄기지 복합재료가 낮은 열팽창계수를 요구하는 방열소재로 적용될 수 있는 가능성을 시사한다.

• 자원환경지질
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• 제34권1호
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• pp.1-12
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• 2001

본 연구에서는 층상규산염광물 중 삼팔면체 운모족에 속하는 흑운모-1Μ 시료를 대상으로 중성자분말회절분석을 수행하였다. 분말회절분석기의 저온 및 고온 시료장치를 이용하여 -263$^{\circ}C$, 상온, 30$0^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, 90$0^{\circ}C$의 온도조건에서 중성자 회절자료를 취득하였으며 Rietveld법으로 구조분석을 실시하였다. 정밀화 지수 $R_{b}$는 5.06%-11.9%, S(Goodness of fitness)는 2.97~3.94로 수렴되었다. -263$^{\circ}C$부터 $600^{\circ}C$까지는 단위포상수 a, b, c가 온도의 증가에 따라서 팽창되는 경향을 뚜렷하게 관찰할 수 있었으며 90$0^{\circ}C$에서는 a와 b의 경우 오히려 감소하는 결과를 보여주었다. -263$^{\circ}C$~$600^{\circ}C$ 온도구간에서 c축의 팽창성은 a, b 축의 팽창성에 비하여 상대적으로 더 크며 이는 단위포의 부피증가가 이 온도 범위에서는 c축의 팽창에 의해 주도됨을 지시한다. 90$0^{\circ}C$에서 보이는 경향의 불일치성은 이 온도에서 탈수산기화-산화반응이 우세하게 발생함으로서 팔면체 구조내 $Fe^{2+}$ 이 $Fe^{3+}$ 로 산화되어 양이온 반경이 변화되었기 때문으로 해석된다. 저온조건(-263$^{\circ}C$)에서 결정된 수소원자의 위치는 O4자리로부터 0.9103$\AA$ 떨어져서 (x/a=0.138, y/b=0.5, z/c=0.305)의 위치에 존재하는 것으로 계산되었다. 각 온도조건에 대하여 사면체회전각($\alpha$*, 팔면체판 두께($t_{oct}$), M-O간 거리는 단위포축 팽창성 결과와 마찬가지로 90$0^{\circ}C$의 고온조건을 제외하고는 일반적으로 온도가 증가함에 따라서 $\alpha$*, $t_{oct}$, M-O간 거리가 증가하는 경향을 보이지만 그경향이 상대적으로 덜 분명하며, 온도변화에 따른 팔면체 형태변화의 경향은 보이지 않았는데, 이는 금운모 등과 달리 M1, M2 팔면체에는 Fe와 Mg가 치환되어 분포하고 있기 때문으로 해석된다.다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.394-400
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• 2023

이 연구에서는 메탄 가스(CH₄)와 함께 사이클로프로필아민(cyclopropylamine, CPrA)과 사이클로펜틸아민(cyclopentylamine, CPeA)을 이용한 하이드레이트의 튜닝효과, 가스 저장량, 그리고 하이드레이트의 열팽창 거동에 대해 논의하였다. 메탄 가스의 저장량을 극대화시킬 수 있도록 하이드레이트 튜닝 효과를 하이드레이트에 투입된 객체 분자의 농도를 달리 함에 따라 알아보았다. (CPrA+CH₄) 하이드레이트의 경우, 0.5 mol% 정도의 농도에서 최대 튜닝효과가 발생하였으며, (CPeA+CH₄) 하이드레이트는 기존 연구와 유사한 1.0 mol% 정도의 농도에서 최대 튜닝 효과가 발생하였다. (CPrA + CH₄), (CPeA + CH₄) 하이드레이트 모두 구조 II 하이드레이트를 형성한다고 알려진(테트라하이드로퓨란 + CH₄), (사이클로펜탄 + CH₄) 하이드레이트보다 더 많은 가스량을 저장하는 것으로 밝혀졌다. 100, 150, 200, 250 K의 조건에서(CPrA + CH₄), (CPeA + CH₄) 하이드레이트의 분말 X-선 회절 분석을 통해 각 온도별 격자 크기를 알아내고 그 차이를 분석하여 열팽창 거동을 분석하였다. 이에 따라, 객체 분자의 크기 차이로 인해(CPeA + CH₄) 하이드레이트의 격자 상수가 더 큰 것으로 확인되었다.