• Composites Research
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• 제30권1호
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• pp.41-45
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• 2017

Magnetite nanoparticles were synthesized by adding an ammonium hydroxide to a mixed solution of iron (II) and (III) chlorides. A silicon surfactant of ${\alpha},{\omega}$-(3-aminopropyl)polydimethylsiloxane was adsorbed on the particles as dispersant and a polydimethylsiloxane polymer was used to prepare ferrofluids of silicone oil base. Fluorinated surfactants of anionic ammoniated perfluoroalkyl sulfonamide and nonionic fluoroaliphatic polymeric esters were applied to the particles and a perfluoropolyether was used to prepare ferrofluids of fluorine oil base. The experimental conditions were used for preparing the ferrofluids with concentrations of 200, 300 and 400 mg/mL, and density, magnetization and viscosity of the products were characterized. The density values increased in proportion to the concentration, indicating 1.11-1.27 g/mL for silicone-oil-based fluids and 1.95-2.10 g/mL for fluorine-oil-based fluids in the range of 200-400 mg/mL. The saturation magnetization of the silicone-oil-based and fluorine-oil-based fluids indicated 14.7, 24.4, and 30.7 mT and 15.8, 23.3, and 33.7 mT for 200, 300, and 400 mg/mL, respectively, depending on the content of magnetic particles in the fluid. The viscosity of the silicone-oil-based ferrofluids was highly stable compared to that of the fluorine-oil-based with increasing temperatures. The ferrofluids are usually applied to seals and speakers with the silicone base and to seals with the fluorine base.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제25권2_spc호
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• pp.16-27
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• 2020

Nitrate contamination has received much attention at local as well as regional scales. The domestic situation is not out of exception, and it has been reported to be very serious, particularly within agricultural areas as a result of excessive usage of nitrogen fertilizers. Meanwhile, nitrate can be naturally attenuated by denitrification in subsurface environments. The denitrification occurs through biotic (biological) and abiotic processes, and numerous previous studies preferentially focused the former. However, abiotic denitrification seems to be significant in specific environments. For this reason, this study reviewed the previous studies that focused on abiotic denitrification processes. Firstly, the current status of nitrate contamination in global and domestic scales is presented, and then the effect of geological media on denitrification is discussed while emphasizing the significance of abiotic processes. Finally, the implications of the literature review are presented, along with future research directions that warrant further investigations. The results of previous studies demonstrated that several geological agents could play a vital role in reducing nitrate. Iron-containing minerals such as pyrite, green rust, magnetite, and dissolved ferrous ion are known to be powerful electron donors triggering denitrification. In particular, it was proven that the rate of denitrification by green rust was comparative to that of biological denitrification. The results indicate that abiotic denitrification should be taken into account for more accurate evaluation of denitrification in subsurface environments.

• 보존과학회지
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• 제35권2호
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• pp.145-152
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• 2019

The metal-manufacturing method and smelting temperature of ancient metal-production processes have been studied by analyzing the principal elements and microstructures of slag. However, the microstructure of slag varies according to the solidification cooling rate and types and relative amounts of various oxides contained within the smelting materials. Hence, there is a need for accurate analysis methods that allow slag to be distinguished by more than its composition or microstructure. In this study, the microstructures of slag discharged as a result of smelting iron sands collected from Pohang and Gyeongju, as well as the slag excavated from the Ungyo site in Wanju, were analyzed by using metalloscopy, scanning election microscopy-energy dispersine X-ray spectroscopy(SEM-EDS) and wavelength dispersive X-ray fluorenscence(WD-XRF). Furthermore, the microcrystals were accurately characterized by performing Raman micro-spectroscopy, which is a technique that can be used to identify the microcrystals of slags. SEM-EDS analysis of Pohang slag indicated that its white polygonal crystals could be Magnetite; however, Raman micro-spectroscopy revealed that these crystals were actually $ulv{\ddot{o}}spinel$. Raman micro-spectroscopy and SEM-EDS were also used to verify that the coarse white dendritic structures observed in the Gyeongju-slag were $W{\ddot{u}}stites$. Additionally, the Wanju slag was observed to have a glassy matrix, which was confirmed by Raman micro-spectroscopy to be Augite. Thus, we have demonstrated that Raman micro-spectroscopy can accurately identify slag microcrystals, which are otherwise difficult to distinguish as solely based on their chemical composition and crystal morphology. Therefore, we conclude that it has excellent potential as a slag analysis technique.

• 자원리싸이클링
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• 제31권1호
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• pp.65-77
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• 2022

국내 바나듐 함유 티탄철석으로부터 직접 산 침출법에 의한 바나듐 및 유가금속의 침출거동과 회수가능성에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에 사용된 국내 연천산 티탄철석 정광은 0.8% V₂O₅를 함유하고 있었으며 HSC 프로그램을 통해 magnetite와 ilmenite의 비율이 1.9:1로 계산되었다. 바나듐 함유 정광으로부터 황산농도 및 온도별 침출실험을 통해 바나듐의 침출율은 Fe의 침출거동과 매우 유사하였으며 ilmenite 내 Ti의 침출은 75℃ 이상에서 TiOSO₄의 형태로 침출 될 수 있음을 알 수 있었다. VTM 정광 내 V, Fe, Ti의 침출율을 향상시키기 위해 황산산화 및 황산환원침출을 수행하였고 환원제로 Na₂SO₃를 사용할 시 바나듐의 침출율은 80% 였으나 Ti의 침출율은 황산침출과 비교하여 20% 상승한 55%까지 침출되었다. 반면 산화제로 Na₂S₂O₈을 첨가할 시, 바나듐은 거의 전량 침출되었으며 XRD 기기분석을 통해 잔사 내 주성분이 ilmenite임을 알 수 있었다. 산화 및 환원 침출용액으로부터 유가금속의 회수가능성에 대한 용매추출 연구를 통해 산화 침출용액에서는 그 어떤 금속도 선택성이 없었던 반면 환원침출용액에서는 Cyanex 923 용매화 추출제에 의해 Ti이 Fe와 V으로부터 선택적으로 추출될 수 있는 가능성을 보였다.

• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.487-494
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• 2009

본 연구에서는 무산소 환경에서 As(III)로 대체된 자철석으로의 침전 가능성을 확인하기 위하여 Fe(II)와 As(V)의 반응을 통한 As(V)의 As(III)로의 환원 여부를 조사하였다. Fe(II)와 As(V)가 용액상으로 존재하는 균질조건에서의 환원반응 실험은 pH에 따른 영향을 알아보기 위해 수행되었고, 주어진 pH 조건(3.0~7.3)에서 용해된 Fe(II)에 의한 As(V)의 As(III)로의 환원반응은 일어나지 않았다. 균질조건에서의 환원반응 실험결과와 유사하게 침철석을 이용한 불균질조건에서의 환원반응 실험에서도 침철석에 흡착된 Fe(II)에 의한 As(V)의 환원반응은 일어나지 않았다. 또한 Fe(II)의 산화에 미치는 As(V)의 영향에 대한 회분식 실험결과, As(V)가 Fe(II)의 산화반응을 저해하는 영향을 주었고 균질한 조건에서보다 불균질한 조건에서 As(V)의 영향이 명확하게 나타난 것으로 사료된다. 이런 결과들은 무산소 및 지하 환경에서 Fe(II)와 공존할 때, As(V)는 안정한 상태로 존재함을 시사한다.

• 한국광물학회지
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• 제20권1호
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• pp.47-60
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• 2007

서해안 지역 갯벌의 퇴적학적인 연구는 많이 진행되어 왔으나 갯벌 퇴적물의 광물학적인 연구 및 지구 미생물학적 연구는 미비하다. 따라서 본 연구는 전라남도 무안군의 청계면과 해제면의 갯벌 퇴적물 내 광물의 특성 관찰 및 철 환원 박테리아의 존재에 따른 철산화물 상전이를 연구하는데 목적이 있다. 갯벌 퇴적물의 광물학적인 특성 관찰을 위해 입도분석으로 분리된 입자를 주사전자현미경(SEM-EDX), 투사전자현미경(TEM), X-선회절(XRD) 분석을 이용하여 구성광물을 관찰하였다. 생지화학적 연구는 갯벌 퇴적물 내 철 환원 박테리아의 존재를 확인한 후, 갯벌 내 서식하는 철 환원 박테리아를 이용하여 akaganeite, ferrihydrite, 침철석을 전자수용체로 그리고 젖산, 글루코스를 전자공여체로 사용하여 3가 철의 환원 실험을 실시하였다. 이들 박테리아에 의한 산화철의 상전이 과정에서 형성된 이차광물을 투사전자현미경과 X-선회절 분석을 사용하여 관찰하였다. 청계면과 해제면의 갯벌 퇴적물 모두 석영, 사장석, 미사장석, 흑운모, 카올린, 일라이트 등으로 구성되어 있었다. 또한 갯벌 퇴적물로부터 배양한 철 환원 박테리아는 글루코스 또는 락테이트를 전자공여체로 이용하여 적갈색이었던 akaganeite를 나노미터 크기의 검은색 자철석으로 그리고 적갈색의 ferrihydrite를 검은색의 비정질 광물로 상전이 시켰다. 또한 노란색의 침철석을 녹색으로 환원시켰으며 침철석의 일부를 나노미터 크기의 광물로 상전이 시켰음을 확인하였다. 본 연구 결과에 따르면 갯벌 퇴적물로부터 배양한 미생물들은 유기물을 전자공여체로 이용하며 3가철을 포함한 산화철을 환원시키고 자철석과 같은 2가 철을 포함한 광물을 형성함을 보여 주었다. 이들 박테리아의 활동은 갯벌 퇴적물 내에서 유기물과 금속이온의 순환에 영향을 미칠 뿐만 아니라 자철석을 형성하는 등 생광화작용에 영향을 미치는 것으로 사료된다.X>$2{\sim}35\;wt%$이다. 멜트(melt)에서 가장 먼저 용리된 유체로부터 형성된 유체포유물은 규산염용융포유물과 공간적으로 연관되어 산출되는 III형이며 I형에 비해 전기석의 중앙부에서 산출되는 II형이 I형보다 먼저 포획된 것으로 추측된다. 용융체에서 용리되진 유체의 염도는 용리압력과 밀접한 관련성이 있으며, 염도의 요동(fluctuation)은 페그마타이트가 형성되는 동안 압력의 요동이 있었음을 의미한다. IV형은 가장 후기에 포획된 유체포유물이며, 광산 주변에 분포하는 석회암체 등의 변성퇴적암류로부터 $CO_{2}$ 성분과 다양한 성분의 유체가 공급되어 생성된 것으로 여겨진다. 정동이 발달하고 있지 않으며, 백운모를 함유하고 있는 대유페그마타이트는 변성작용에 의한 부분용융에 의해 형성된 멜트에서 결정화되었으며, 상당히 높은 압력의 환경에서 대유페그마타이트의 결정화작용 과정에서 용리한 유체의 성분이 전기석에 포획되어 있다. 이때 용리된 유체는 다양한 성분을 지니고 있었으며, 매우 낮은 공융온도와 다양한 딸결정은 포유물 내에 NaCl, KCl 이외에 적어도 $CaCl_{2},\;MgCl_{2}$와 같은 성분을 포함하고 있음을 지시한다. 유체의 용리는 적어도 $2.7{\sim}5.3$ kbar 이상의 압력과 $230{\sim}328^{\circ}C$ 이상의 온도에서 시작되었다.없었다. 결론적으로 일부 한방제와 생약제제는 육계에서 항생제를 대체하여 사용이 가능하며 특히 혈액의 성분에 유의한 영향을 미치는 것으로 사료된다. 실증연구가 필요할 것으로 사료된다.trip과 Sof-Lex disc로 얻어진 표면은 레진전색제의 사용으로 표면조도의 개선이 이루어지지 않았다.^{11}C]raclopride$ PET을 이용하여 비흡연 정상인에서 흡연에 의한 도파민 유리를 영상화 및

• 자원환경지질
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• 제49권1호
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• pp.13-22
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• 2016

이 연구는 사문석군 광물을 산 처리하고, 용출액을 pH 조절 하여 사문석군 광물로부터 규소와 철산화물 회수와 광물탄산화에 대해 연구하고자 하였다. 연구에 사용된 암석시료는 홍성 구항면에서 채취한 사문암으로 안티고라이트와 자철석로 구성되며, $SiO_2$(45.3 wt.%), MgO(41.3 wt.%), $Fe_2O_3$(12.2 wt.%)의 화학조성을 보였다. 자원회수실험은 $75{\mu}m$ 이하의 크기로 분쇄한 사문암을 1 M의 염산, 황산, 질산으로 각각 용해시켜 잔류물을 추출(1 단계)하였고, 남은 용출액에 $NH_4OH$를 추가하여 pH=8.6까지 상승시켜 형성된 붉은색 침전물을 회수(2 단계)하였다. 광물탄산화 실험은 침전물이 제거된 상층액에 $CO_2$를 주입한 후, pH=9.5까지 상승시켜 형성된 백색의 침전물을 회수(3 단계)하였다. 각 단계에서 회수된 잔류물과 침전물의 광물학적 특성을 확인하기 위해 XRD, TEM-EDS 분석을 실시했고, 용출액과 침전물이 제거된 상층액에 함유된 원소(Si, Mg, Fe)의 농도 변화는 ICP-AES 분석을 통해 확인했다. 용출된 금속은 Si, Fe, Mg이었다. 안티고라이트는 산과 반응한 후에도 판상을 유지하나 비정질실리카로 변했다(1 단계). pH=8.6에서 회수된 침전물은 Fe, Si, O로 구성된 비정질광물로, 2~10 nm 크기의 구형 나노물질이었다(2 단계). 마지막으로 $CO_2$를 주입한 후, pH=9.5에서 회수된 침전물은 nesquehonite[$Mg(HCO_3)(OH){\cdot}2(H_2O)$]와 lansfordite[$MgCO_3{\cdot}H_2O$]로 $1{\sim}6{\mu}m$ 크기를 가진 주상의 결정질광물이었다(3 단계). 따라서 산 처리된 사문석군 광물에서 나노물질의 실리카(잔류물)과 철산화물(침전물)을 회수가능하며, $CO_2$ 반응과 pH 조절을 이용하여 탄산염광물을 형성하였다. 회수된 실리카와 철산화물은 다른 물질로 합성하는 전구체로 유용하게 이용될 수 있으며, 이산화탄소를 이용한 광물탄산화 반응은 대기 중 이산화탄소 고정에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제47권4호
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• pp.335-349
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• 2014

선캄브리아기 경기육괴의 북서부에 위치한 포천 스카른 광상은 명성산 화강암과 선캄브리아기 변성퇴적암류에 협재된 탄산염암의 접촉대를 중심으로 산출되며, N-S방향 전단대를 따라 배태되고 있다. 포천 스카른대 분포와 함께 광물학적 특성은 구조 규제와 암층 규제에 따라 유도되었다. 포천 스카른은 스카른 광물조합에 따라 백운암을 교대한 Na-Ca계열과 Mg계열 스카른 및 석회암을 교대한 Ca계열 스카른으로 구분된다. 철광화작용은 주로 Na-Ca계열 스카른대를 따라 배태되고 있으며, 후퇴 스카른 단계에 일부 동 광화작용이 중첩된다. Na-Ca계열 스카른은 주로 추휘석, 투휘석, 조장석, 석류석, 자철석, 매그헤마이트, 경석고, 인회석, 스핀의 공생관계를 보이며, 후퇴 스카른에서는 투각섬석, 금운모, 녹렴석, 견운모, 석고, 녹니석, 석영, 방해석, 황화광물로 구성된다. 한편 Mg계열 스카른은 주로 감람석과 투휘석의 단순한 광물조합을 보이며, 투휘석과 감람석은 투각섬석과 함께 소량 금운모, 사문석, 녹니석으로 교대된다. 반면에 Ca계열 스카른은 전진 스카른 단계에서 주로 단사휘석, 석류석, 규회석이 정출되며, 후퇴 스카른에서 녹렴석, 베수비아나이트, 각섬석, 흑운모, 녹니석, 자철석, 석영, 방해석, 황화광물이 수반된다. 전자현미분석 결과에 의하면 포천 스카른광물은 대부분 Na-Mg 성분이 부화되었으며, 높은 $Fe^{3+}/Fe^{2+}$비, $Mg^{2+}/Fe^{2+}$비, $Al^{3+}/Fe^{2+}$비의 조성 특징을 보인다. 즉 단사휘석은 추휘석과 투휘석 조성이 부화되어 있는 반면, 석류석은 상대적으로 그로슐라 조성이 부화된 경향을 보인다. 또한 각섬석은 투각섬석, 파가사이트, Mg-헤이스팅사이트로 조성변화를 보인다. 한편 전진 스카른 단계의 주요 광물조합은 약 0.5 kbar와 $X(CO_2)=0.10$ 조건에서 $400^{\circ}{\sim}500^{\circ}C$ 온도와 높은 산화 환경($fO_2=10^{-23}{\sim}10^{-26}$)을 지시하고 있다. 후퇴 스카른 단계에서는 물-암석반응이 증가됨에 따라 녹렴석, 베수비아나이트, 각섬석, 녹니석, 석영, 방해석은 $X(CO_2)=0.10$ 조건에서 $250^{\circ}{\sim}400^{\circ}C$ 온도 범위에서 정출되었다.

• 한국재료학회지
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• 제23권4호
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• pp.219-226
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• 2013

Activated magnetite ($Fe_3O_{4-{\delta}}$) has the capability of decomposing $CO_2$ proportional to the ${\delta}$-value at comparatively low temperature of $300^{\circ}C$. To enhance the $CO_2$ decomposition capability of $Fe_3O_{4-{\delta}}$, $(Fe_{1-x}Co_x)_3O_{4-{\delta}}$ and $(Fe_{1-x}Mn_x)_3O_{4-{\delta}}$ were synthesized and then reacted with $CO_2$. $Fe_{1-x}Co_xC_2O_4{\cdot}2H_2O$ powders having Fe to Co mixing ratios of 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, and 5:5 were synthesized by co-precipitation of $FeSO_4{\cdot}7H_2O$ and $CoSO_4{\cdot}7H_2O$ solutions with a $(NH_4)_2C_2O_4{\cdot}H_2O$ solution. The same method was used to synthesize $Fe_{1-x}Mn_xC_2O_4{\cdot}2H_2O$ powders having Fe to Mn mixing ratios of 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5 with a $MnSO_4{\cdot}4H_2O$ solution. The thermal decomposition of synthesized $Fe_{1-x}Co_xC_2O_4{\cdot}2H_2O$ and $Fe_{1-x}Mn_xC_2O_4{\cdot}2H_2O$ was analyzed in an Ar atmosphere with TG/DTA. The synthesized powders were heat-treated for 3 hours in an Ar atmosphere at $450^{\circ}C$ to produce activated powders of $(Fe_{1-x}Co_x)_3O_{4-{\delta}}$ and $(Fe_{1-x}Mn_x)_3O_{4-{\delta}}$. The activated powders were reacted with a mixed gas (Ar : 85 %, $CO_2$ : 15 %) at $300^{\circ}C$ for 12 hours. The exhaust gas was analyzed for $CO_2$ with a $CO_2$ gas analyzer. The decomposition of $CO_2$ was estimated by measuring $CO_2$ content in the exhaust gas after the reaction with $CO_2$. For $(Fe_{1-x}Mn_x)_3O_{4-{\delta}}$, the amount of $Mn^{2+}$ oxidized to $Mn^{3+}$ increased as x increased. The ${\delta}$ value and $CO_2$ decomposition efficiency decreased as x increased. When the ${\delta}$ value was below 0.641, $CO_2$ was not decomposed. For $(Fe_{1-x}Co_x)_3O_{4-{\delta}}$, the ${\delta}$ value and $CO_2$ decomposition efficiency increased as x increased. At a ${\delta}$ value of 0.857, an active state was maintained even after 12 hours of reaction and the amount of decomposed $CO_2$ was $52.844cm^3$ per 1 g of $(Fe_{0.5}Co_{0.5})_3O_{4-{\delta}}$.

• Composites Research
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• 제30권3호
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• pp.181-187
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• 2017

나노 및 마이크로 크기의 철(Fe), 마그네타이트($Fe_3O_4$) 및 니켈(Ni) 입자가 분산된 열가소성 폴리우레탄(TPU) 접착필름에서 각 금속의 크기 및 형상 그리고 피착재의 종류에 따른 접착필름의 유도가열 거동을 연구하였다. 연구결과 동일한 첨가량 및 유사한 입자 크기에서 철과 니켈이 분산된 열가소성 TPU 접착필름에 비해 마그네타이트가 분산된 TPU 접착필름의 발열이 높게 나타났다. 철과 니켈의 입자 크기가 자기장의 표면 침투 깊이(Penetration skin depth) 보다 클 경우 와전류에 의한 발열로 인해 입자 크기가 커질수록 초기 승온속도와 최고 온도가 증가하는 것을 확인하였다. 서로 다른 형태를 갖는 니켈 입자를 사용한 유도가열 실험 결과 편상(flake)의 입자가 TPU 접착필름에 분산되었을 때 자기이력(Magnetic hysteresis)에 의한 열 발생으로 가장 높은 발열이 나타남을 알 수 있었다. 또한 금속 입자가 분산된 TPU 접착필름이 서로 다른 피착재에 적용되었을 때 발열현상이 상이하게 나타났으며 피착재의 열전도도에 따른 결과를 확인하였다.