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우라늄 전착물의 염증류에 대한 우라늄 공정(共晶) 형성 및 열해석 연구 (Study of the Formation of Eutectic Melt of Uranium and Thermal Analysis for the Salt Distillation of Uranium Deposits)

  • 박성빈;조동욱;황성찬;강영호;박기민;전완기;김정국;이한수
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.41-48
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    • 2010
  • 전해정련공정을 통해 생산된 우라늄 전착물은 약 30%의 용융염을 포함하고 있으므로, 순수한 우라늄을 회수하여 금속 잉곳으로 용이하게 제조하기 위해서는 용융염을 먼저 제거하는 공정이 필요하다. 우라늄 전착물의 염증류 거동을 고찰하기 위해서는 염증류의 주요 공정변수인 유지온도와 진공압의 염제거율에 대한 영향를 고찰해야 한다. 이전 연구에서 우라늄전착물에 대한 염증류 거동에 대해 Hertz-Langmuir 관계식을 적용하여 각 용융염의 휘발 조건에 대해 염휘발계수를 얻을 수 있었으며 이로부터 우라늄 전착물에 대해 99% 이상의 염제거율을 나타내는 염증류공정의 조업조건을 도출하였다[1]. 한편, 염증류 장치에서 사용되는 재질인 스테인리스강에 대해 우라늄 전착물에서 염휘발된 우라늄 금속이 스테인리스강의 주성분인 철, 니켈, 크롬 등과 공정(eutectic melt)을 형성하지 않는 온도에서 염증류공정을 수행해야 하는 제한 조건이 따른다. 이번 연구에서는 우라늄 금속과 스테인리스강과의 반응성을 검토함으로써 우라늄 전착물의 염을 99% 이상 제거할 수 있는 조건을 확인하였다. 그리고 염증류 속도를 증진시키며 휘발된 염을 더 효율적으로 회수하기 위해 공급되는 알곤 흐름에 의한 염증류 장치의 열해석을 수행함으로써 알곤 흐름에 의한 우라늄 전착물에 대한 염증류 거동을 고찰하였다.

중국 쑤저우 고전원림 포장문양의 사상적 배경 고찰 (Ideological Background of Paving Patterns of Classical Gardens in Suzhou, China)

  • 뉴쯔츠;안계복
    • 한국전통조경학회지
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    • 제33권3호
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    • pp.58-65
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    • 2015
  • 중국 강남지방 고전 사가원림의 포장문양은 황가원림보다 종류도 다양하고 변화도 많다. 쑤저우 사가원림에서 다양한 문양을 도입하게 된 사상적 배경을 규명하기 위해서 세계문화유산으로 지정된 9개소의 원림을 조사 분석하였다. 그 결과 원시 자연숭배신앙인 애니미즘과 토테미즘의 영향은 소수로 나타났다. 쑤저우 고전원림 포장문양 가운데 큰 영향을 미친 것은 유교, 도교, 불교 사상인 것으로 나타났다. 유교 사상이 나타난 사례는 간방식, 팔방식, 육방식 문양으로 주로 진입로나 정당건물 앞에 넓은 면적에 포설된다. 도교 사상이 나타나는 문양은 오복봉수(五福捧壽), 반도(蟠桃), 암팔선 문양이다. 불교 사상이 나타나는 사례는 팔보 문양인데 그 가운데 윤회사상을 나타내는 반장 문양이 제일 많이 나타난다. 이밖에 쑤저우 고전원림 포장 문양 76 종류 가운데에는 복(福), 재물, 다산(多産), 신분상승을 기원하는 의미에서 선호하고 믿었던 민속문화라는 범주의 문양들이 있다. 박쥐, 나비, 잠자리, 사슴, 개구리, 금섬, 잉어, 동전 등이 있다.

스컬용융법에 의한 루틸 단결정 성장메커니즘과 RE generator 조건에 관한 연구 (A study on the growth mechanism of rutile single crystal by skull melting method and conditions of RF generator)

  • 석정원;최종건
    • 한국결정성장학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.175-181
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    • 2005
  • 스컬용융법에 의해 루틸 단결정들을 성장시켰으며, 서로 다른 융액의 유지시간에 따른 ingot의 특성을 비교하였다. 스컬용융법은 교류전자기장(RF)에 의해 전기가 흐르는 융액의 직접유도가열에 근거하며, 가열은 RF 에너지의 흡수로 실행된다. $TiO_2$는 상온에서는 부도체이지만 온도가 올라갈수록 전기 전도성이 증가한다. 따라서, 초기 RF 유도가열을 위해 티타늄 금속 링(외경 : 6cm, 내경 : 4cm, 두께 : 0.2cm)을 $TiO_2$ 분말(아나타제상, CERAC, 3N)내부에 묻었다. 스컬용융법에 의한 산화물 용융에서 매우 중요한 것은 융점에서의 전기 저항 값, RF generator의 주파수 그리고 냉각도가니 크기이다. 본 연구에서는, $TiO_2$의 융점에서의 전기저항$(10^{-2}\~10^{-1}\;{\Omega}{\cdot}m)$은 알루미나$(10^{-1}\;{\Omega}{\cdot}m)$의 지르코니아$(10^{-3}\;{\Omega}{\cdot}m)$의 전기저항 데이터를 바탕으로 추정하였다. 냉각도가니의 내부직경은 11cm, 높이는 14cm였으며, 이것은 침투깊이$(0.36\~1.13cm)$와 RF generator 주파수를 고려하여 결정하였다

실리콘 잉곳 절삭시 발생하는 폐 PEG 색도 개선에 관한 연구 (Chromaticity Improvement of PEG Waste from Wire Sawing of Silicon Ingot)

  • 조윤경;정경열;심민석;이기호
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제50권2호
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    • pp.310-316
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    • 2012
  • 활성탄소 분말과 탄소필터를 이용하여 실리콘 폐슬러리에서 회수한 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG) 폐액의 색도 개선연구를 수행하였다. 활성탄소의 사용량, 흡착온도 및 흡착시간 변화에 따른 색도 변화를 관찰하였다. 탄소필터를 사용할 경우 충진된 활성탄소의 재생에 따른 성능 저하 여부를 검정하였다. 활성탄소의 표면적은 색도 개선에 큰 영향을 주지 않았다. 흡착제 함량에 따른 색도 변화 결과로부터 흡착제의 최적 사용량은 100~150 mg-C/g-PEG이였다. 흡착제 양을 고정하고 흡착 온도를 상온에서 $100^{\circ}C$까지 변화시키면서 PEG의 APHA(American Public Health Association) 색 값을 관찰한 결과 폐 PEG의 색도 개선을 위해서는 $40{\sim}50^{\circ}C$ 온도에서 운전하는 것이 가장 효과적이었다. 활성탄소필터의 운전 조건별 APHA 특성을 관찰하였고 APHA=53인 폐 PEG를 $APHA{\leq}10$로 정제 가능함을 확인하였다. 흡착에 사용된 활성탄소필터는 증류수를 순환시켜 세척함으로써 큰 성능 저하 없이 효과적으로 재생됨을 확인하였다.

합성용질확산법에 의한 GaP결정의 성장과 전기루미네센스 특성 (On the Crystal Growth of Gap by Synthesis Solute Diffusion Method and Electroluminescence Properties.)

  • 김선태;문동찬
    • 한국재료학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.121-130
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    • 1993
  • 합성용질확산법으로 GaP 단결정을 성장시키고, 몇가지 성질을 조사하였다. 결정성장용 석영관을 전기로내에서 1.75mm/day의 속도로 하강시킴으로써 양질의 GaP 단결정을 성장하였다. 에치피트 밀도는 결정의 성장축 방향으로 3.8 ${\times}{10^4}$c$m^{-2}$부터 2.3 ${\times}{10^5}$c$m^2$이었다. 에너지갭의 온도의존성은 실험적으로 $E_g$(T)=[2.3383-(6.082${\times}{10^{-4}}$)$T^2$(373.096+T)eV로 구하여졌다. 저온에서의 광루미네센스 스펙트럼은 구속된 여기자의 복사재결합과 재결합 과정에 포논의 참여로 인하여 에너지갭 부근의 복잡한 선 스펙트럼이 나타났다. n형의 GaP내에서 Zn의 확산깊이는 확산시간의 제곱근에 비례하였으며, 확산계수의 온도의존성은 D(T)=3.2${\times}{10^3}$ exp(-3.486/KbTc$m^2$/sec이었다. p-nGaP 동종접합다이오드의 전기루미제센스 스펙트럼은 깊은 준위의 도너인 Zn-O 복합중심(complex center)과 Zn가 형성한 역셉터 준위사이의 도너-억셉터 쌍 재결합 천이에 의한 630nm의 발광과 에너지갭 부근의 케리어 재결합 처이에 의한 550nm의 발광으로 구성되었으며, 100mA보다 낮은 전류 영역에서 광자의 방출은 bane-filling 과정으로 이루어 진다.

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디스크 시험 및 수소처리 인장시험에 의한 수소배관용 고질소 스테인리스강의 내수소취성 평가 연구 (Investigation on Resistance to Hydrogen Embrittlement of High Nitrogen Austenitic Steels for Hydrogen Pipe by the Disc Pressure Test and the Tensile Test on Hydrogen Pre-charged Specimens)

  • 신동원;이민경;김정환;서호성;이재훈
    • 한국가스학회지
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    • 제26권6호
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    • pp.16-23
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    • 2022
  • 본 연구에서는 디스크와 인장시험 등을 통해 수소취성에 대한 재료 특성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 니켈 당량이 28.5 이상인 합금 조성과, 이와 유사한 상용 합금 조성 2종에 대해 합금을 제조하였고, 각 합금은 진공유도용해로(Vacuum Induction Melting, VIM)에서 개발 합금(이하 #1)과 상용 배관(이하 각각 #2, #3)을 재용해하여 주조재로 제조하였고, 주조 합금은 단조 및 압연하여 판재로 제조하였다. 디스크형태의 시편은 0.1~1000 bar/min의 속도로 수소와 헬륨으로 가압하여 파열압력을 측정하여 수소에 대한 특성을 평가하였고, 전기화학적 방법으로 수소처리한 인장시편과 비교군에 대해 항복강도, 인장강도, 연신률, 단면적 감소율을 확인하였다. 또한 인장시편은 주사전사현미경을 통해 파단면을 확인하였다. 디스크파열시험과 수소처리 한 시편의 인장시험을 통해, 본 연구를 통해 개발된 강종의 경우 상용 강종과 비교하여 유사한 수소취성 특성을 갖고 있음을 확인하였고, 파단면 또한 미세한 두께의 벽개파괴 특성을 보였지만 기계적 강도에 큰 영향을 미치지 않음에 따라 개발된 고질소 스테인리스강은 내수소취성이 우수한 것으로 평가 할 수 있었다.

EFG 방법으로 성장한 β-Ga2O3 단결정의 영역별 품질 분석 (Spatial variation in quality of Ga2O3 single crystal grown by edge-defined film-fed growth method)

  • 박수빈;제태완;장희연;최수민;박미선;장연숙;문윤곤;강진기;이원재
    • 한국결정성장학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.121-127
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    • 2022
  • 초광역대 반도체인 β-Ga2O3은 고전력 반도체 소재에 대한 유망한 응용으로 인해 큰 주목을 받고 있다. 5가지 다른 다형 중 가장 안정적인 상인 β-Ga2O3는 4.9 eV의 넓은 밴드갭과 8 MV/cm의 높은 항복 전계를 갖는다. 또한, 이는 용융 소스로부터 성장될 수 있어 전력반도체용 SiC, GaN 및 다이아몬드와 같은 다른 와이드 밴드갭 반도체보다 더 높은 성장률과 더 낮은 제조 비용으로 성장이 가능하다. 이 연구에서 β-Ga2O3 단결정 성장은 EFG(edge-defined film-fed growth) 방법에 의해 성장되었다. 성장 방향과 주면을 각각 β-Ga2O3 결정의 [010] 방향과 (100)면으로 성장하였다. Raman 분석의 스펙트럼으로 β-Ga2O3 잉곳의 결정상과 불순물을 확인하였고, 고해상도 X선 회절(HRXRD)을 이용하여 결정 품질과 결정 방향을 분석하였다. 또한 EFG 방법으로 성장한 β-Ga2O3 리본형태의 잉곳을 각 위치별로 결정 품질과 다양한 특성을 체계적으로 분석하였다.

석영유리 도가니용 합성 실리카 분말의 하소공정에 관한 연구 (A study on the calcination process of synthetic silica powder for quartz glass crucibles)

  • 양재교;진연호
    • 한국결정성장학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.128-135
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    • 2022
  • 반도체 공정용 석영유리 도가니의 내측에 위치하는 투명층은 합성 실리카 분말을 원료로 사용하여 제조한다. 도가니의 투명층에는 다양한 원인에 기인하여 버블이 발생하는데, 버블은 도가니의 품질뿐만 아니라 실리콘 잉곳의 수율을 저하시키는 악영향을 미친다. 따라서 투명층의 원료인 합성 실리카 분말 역시 버블 생성 인자를 최소화하는 것이 주요 목표이다. 이에 따라 합성 실리카 분말의 경우, 실라놀 그룹, 탄소계 불순물, 그리고 기공이 충분히 제거되어야만 한다. 본 연구에서는 졸-겔법을 이용하여 합성 실리카 겔을 제조하고, 2단 하소공정에서 하소온도와 유지시간에 따른 탄소 함량과 비표면적의 변화를 살펴보았다. 1단계 하소온도는 500℃~600℃, 2단계 하소온도는 1000℃~1100℃에서 수행하였으며, 유지시간은 10분에서 최대 12시간까지 실시하였다. 1000℃에서 1시간 동안 하소한 분말의 탄소함량은 0.0031 wt.%를 나타내었으며, 1100℃에서 12시간 동안 하소한 분말의 비표면적은 16.6 m2/g을 나타내었다.

cBN 입자상 강화재 첨가에 따른 중성자 흡수용 B4C/Al 복합재의 열전도도 변화 연구 (Improving Thermal Conductivity of Neutron Absorbing B4C/Al Composites by Introducing cBN Reinforcement)

  • 강민우;이동현;이태규;김정환;이상복;권한상;조승찬
    • Composites Research
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    • 제36권6호
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    • pp.435-440
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    • 2023
  • 본 연구에서는 기존 사용후핵연료(Spent nuclear fuel) 운반/저장 용기에 사용되는 중성자 흡수용 B4C/Al 복합소재의 열전도도를 개선하기 위해 탄화붕소(B4C)와 입방정 질화붕소(cBN)를 동시에 강화재로 사용한 알루미늄(Al) 기지 복합소재를 제조하고 평가를 진행하였다. 이를 위해서 교반주조 공정을 통해 복합재 잉곳을 제조하고 이를 압연하여 중성자 흡수용 소재를 성공적으로 제조하였다. 제조된 소재의 평가를 위해 cBN 첨가에 따른 열전도도와 중성자 흡수능 변화를 관찰하였다. 열전도도 측정 결과, B4C 단일 입자만을 사용한 복합소재 대비 B4C, cBN을 함께 사용한 복합소재가 동일 체적률 조건 하에서 약 3%의 열전도도 증가가 발생하는 것을 확인하였으며 중성자 흡수 단면적 계산을 통해 중성자 흡수능이 무시할 수 있는 수준으로 저하가 발생하는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로, 중성자 흡수 소재의 새로운 설계 방안을 제시하고 고성능 운반/저장 용기의 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

한국 태양광산업의 가치사슬과 가치시스템 선순환 구조 분석 (A Study on The Virtuous Cycle of The Value Chain and Value System in Korean Photovoltaic Industry)

  • 박성환;박민혁;박중구
    • 에너지공학
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    • 제23권1호
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    • pp.21-32
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    • 2014
  • 본 논문은 한국 태양광기업을 대상으로 가치사슬(Value Chain, 이하 VC)과 가치시스템(Value System, 이하 VS)분석을 통해 기업 내 공정 간에 부가가치의 선순환구조가 형성되어 있는지와 산업 내 공정 간에 선순환적 생태계가 구축되어 있는지를 분석하였다. 연구 방법은 기업 설문조사를 실시한 후, VC과 VS 내 공정 간 인과관계에 대해 회귀분석을 하였다. 분석의 결과, 한국 태양광산업의 VC은 정부 R&D지원 증가가 관련 기업 R&D투자 증가로 이어졌고, 기업 R&D투자 증가가 기업 R&D성과 증가에 기여하였으며, R&D성과 증가가 태양광 제품 생산량 증가에 영향을 주었다. 또한 기업의 태양광 생산비용 감소가 매출액 대비 경상이익률 증가에 영향을 주었다. 그러나 기업의 제품 생산량 증가가 제품 생산비용 감소에 기여하지 못하고 있는 것으로 나타났다. 한편, 기업의 매출액 대비 경상이익률 증가가 생산량 증가에는 영향을 주고 있으나, 기업의 R&D투자 증가에는 기여하지 못하고 있는 것으로 나타나 선순환구조에 들어서 있지 못한 것으로 분석되었다. 한국 태양광산업의 VS은 태양전지기업의 매출액 대비 경상이익률 증가가 모듈기업의 매출액 대비 경상이익률 증가에만 영향을 줄 뿐, 그 외의 산업 내 모든 공정에서는 영향을 미치지 못하는 것으로 분석되었다. 이는 잉곳 웨이퍼기업, 태양전지기업, 모듈기업, 시스템기업이 상호 협력하여 만들어내야 하는 선순환적 산업생태계가 아직 미완성상태에 있다는 것을 보여주고 있다.