• 제목/요약/키워드: metal recovery

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La이 혼입된 고유전체/메탈 게이트가 적용된 나노 스케일 NMOSFET에서의 PBTI 신뢰성의 특성 분석 (Analysis of Positive Bias Temperature Instability Characteristic for Nano-scale NMOSFETs with La-incorporated High-k/metal Gate Stacks)

  • 권혁민;한인식;박상욱;복정득;정의정;곽호영;권성규;장재형;고성용;이원묵;이희덕
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제24권3호
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    • pp.182-187
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    • 2011
  • In this paper, PBTI characteristics of NMOSFETs with La incorporated HfSiON and HfON are compared in detail. The charge trapping model shows that threshold voltage shift (${\Delta}V_{\mathrm{T}}$) of NMOSFETs with HfLaON is greater than that of HfLaSiON. PBTI lifetime of HfLaSiON is also greater than that of HfLaON by about 2~3 orders of magnitude. Therefore, high charge trapping rate of HfLaON can be explained by higher trap density than HfLaSiON. The different de-trapping behavior under recovery stress can be explained by the stable energy for U-trap model, which is related to trap energy level at zero electric field in high-k dielectric. The trap energy level of two devices at zero electric field, which is extracted using Frenkel-poole emission model, is 1,658 eV for HfLaSiON and 1,730 eV for HfLaON, respectively. Moreover, the optical phonon energy of HfLaON extracted from the thermally activated gate current is greater than that of HfLaSiON.

알루미나 제조 공정 산출물 레드머드의 재활용 현황과 기술개발 동향 분석 (Overview and Future Concerns for Red Mud Recycling Technology and Industry)

  • 홍현선;김예린;조현정;김대원;김대웅;김형준;김용;김성표
    • 자원리싸이클링
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    • 제26권5호
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    • pp.12-21
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    • 2017
  • 알루미나 제조공정 부산물인 레드머드는 여러 가지 유용한 자원을 포함하고 있음에도 불구하고 아직까지 재활용되지 않고 있어 환경문제를 야기하고 있다. 현재 우리나라에서 레드머드가 매년 약 20만 톤 이상을 생산하고 있으며 대부분이 야적되고 있는 실정이다. 글로벌하게 보면 최근 중국의 알루미나 생산량이 증가함에 따라 전 세계에서 발생하는 레드머드의 양은 1억 톤 이상으로 꾸준히 증가하고 있다. 레드머드의 재활용 기술은 우리나라를 비롯한 많은 국가에서도 개발되고 있지만, 재활용 및 처리 기술은 여전히 레드머드의 생산증가 속도에 비해 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 레드머드와 관련된 특허, 논문, 기술보고서를 내용별 연도별로 분석하였다. 또한 국내 산출 레드머드의 물성 분석을 통해 기초 소재특성 자료를 제공하였고 국내외 레드머드 재활용의 실용화 추진 사례를 분석하여 실용화 기술 개발 가능성을 제시하였다. 특히 레드머드에서 희토류를 회수하는 기술, 환경오염 방지제 기술 등은 수요가 높고 경제적 가치가 높기 때문에 전 세계적으로 개발되고 있는 것으로 파악되었다. 이처럼 본 연구에서 도출된 레드머드의 기술개발 사례 등의 자료는 향후 고부가가치의 실용적 연구 및 기술 개발에 기여할 것으로 판단된다.

인듐 수산화물(In(OH)3)의 공동침전을 이용한 미량의 중금속 회수 및 분석방법 연구 (A Study on Co-precipitation of Indium Hydroxide (In(OH)3) for the Recovery and Determination of Trace Heavy Metals)

  • 권슬우;손성훈;이만승;남상호
    • 자원리싸이클링
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    • 제26권4호
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    • pp.50-55
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    • 2017
  • 복잡한 모체를 갖는 시료에 존재하는 미량의 원소들은 모체방해효과로 인하여 분석이 어렵다. 따라서 시료모체로부터 미량의 원소들을 분리해서 분석할 수 있다면 그 방해 요인을 줄일 수 있어 분석에 많은 도움이 된다. 시료모체와 미량의 원소들을 분리하기 위하여 인듐 수산화물($In(OH)_3$)을 이용하여 시료 내에 존재하는 미량의 원소들을 공동침전시킴으로서 분석물질을 분리시킨 후에 유도 결합 플라즈마-원자 방출 분광법을 이용하여 분석하는 방법에 대한 연구를 하였다. 이 연구에서는 공동침전의 발생과 회수율을 높일 수 있는 최적의 조건을 실험을 통해 설정하였다. 공동침전물을 석영섬유필터를 사용하여 걸러내고, 공침이 발생하는 시료의 pH를 9.5로 조정하였다. 또한 필터의 침전물을 ICP-AES로 측정하기 위해 질산 30% 용액에 1분 동안 담궈 침전물을 녹였고, 침전물이 녹은 질산용액은 온도변화 없이 농축을 진행하는 최적의 조건을 설정하였다. 이 최적조건을 소금시료에 적용하여 분석한 결과, 신안 증도에서의 소금에서는 중금속이 거의 검출 되지 않았지만 전남 영광 소금의 경우 카드뮴을 제외하고 여러개의 중금속이 미량 검출되었다.

Acidithiobacillus ferrooxidans와 Acidithiobacillus thiooxidans를 활용한 고농도 비소 함유 광석 내 중금속 용출 거동 연구 (Leaching Behavior of Heavy Metals from an Ore Containing High Concentration as Utilizing Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans)

  • 김가희;김리나;김관호;유광석
    • 자원리싸이클링
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    • 제30권2호
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    • pp.14-23
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    • 2021
  • 실제 광산 현장에서 적재된 광석으로부터 미생물에 의한 중금속 용출 가능성을 알아보고자 호산성 미생물인 Acidithiobacillus ferrooxidans와 Acidithiobacillus thiooxidans를 이용하여 초기 산성조건에서 복합금속광(Pb-Zn-As 광석)을 대상으로 60일에 걸쳐 중금속 용출실험을 진행하였다. 용출 시험 초기에는 초기 산성 조건에 의해 용출되는 소량의 중금속 이외에 미생물의 활성화로 인한 중금속의 용출은 거의 검출되지 않았다. 그러나 A. thiooxidans이 시료의 환경에 적응한 20일 이후, 중금속 용출량이 급격히 증가하였으며, 독성 물질로 위험성이 높은 비소와 철, 아연이 각각 최대 2800 mg/L, 3700 mg/L, 그리고 2050 mg/L로 용출되는 것을 확인하였다. 반면 A. ferrooxidans을 주입한 반응기와 미생물을 주입하지 않은 대조실험 결과에서는 약간의 아연을 제외한 기타 중금속 용출이 전혀 발생하지 않았다. 이를 통해 산성조건의 광산 현장에서 토착 미생물에 의한 황화광 산화 및 중금속의 용출 가능성을 확인할 수 있었고, 본 연구에 사용된 고농도 비소를 함유한 광석 시스템에서는 A. ferrooxidans 보다 A. thiooxidans에 의한 중금속 용출이 더욱 위협적이라는 것을 확인하였다.

국내 유통 식품용 유리제의 중금속 노출 평가 (Exposure Assessment of Heavy Metals Migrated from Glassware on the Korean Market)

  • 김은비;황정분;이정은;최재천;박세종;이종권
    • 한국포장학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.15-21
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    • 2022
  • 본 연구는 국내 유통 되는 식품용 유리제 총 110개 제품을 대상으로 유리제에서 식품으로 이행될 우려가 있는 납, 카드뮴 및 바륨에 대하여 이행량을 조사하고 안전성 평가를 실시하였다. 납, 카드뮴 및 바륨은 ICP-OES로 측정되었고, 시험법은 직선성, 검출한계, 정량한계, 회수율, 정밀도 및 측정불확도 추정에 의해 검증되었다. 납과 바륨의 이행량은 각각 불검출 ~ 0.7949 mg/L 및 불검출 ~ 0.1823 mg/L 이었으며, 카드뮴은 모든 시료에서 검출되지 않았다. 식이를 통한 이행물질의 일일추정섭취량 및 위해도를 확인한 결과 국내 유통되는 식품용 유리제는 안전하게 관리되고 있음을 확인하였다.

fs LA-ICP-MS를 이용한 메주의 유해중금속(Cd, Pb) 신속 분석법 개발 (Development of Rapid Analytical Method for Heavy Metals (Cd, Pb) in Meju using fs LA-ICP-MS)

  • 신희창;최지혜;김용경;김대중;안재민;김성연
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제37권3호
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    • pp.129-135
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    • 2022
  • 국내 유통되는 메주의 유해중금속 분석을 위한 기존의 분석법은 강산을 사용하여 유기물을 분해하기 때문에 분석시간이 장시간 소요되며, 사용자 또는 환경에 유해한 영향을 끼친다. 이러한 단점을 개선하기 위해서 강산을 사용하지 않고 신속하게 분석할 수 있는 laser ablation 전처리 기술을 활용하여 신속 분석법을 개발하였다. 개발된 분석법의 유효성 검증을 실시한 결과, 식품의약품안전평가원 가이드라인의 화학적 검증 요소들을 모두 만족하였다. 또한 기존 분석법과 개발된 신속 분석법을 비교 평가하였다. 메주 시료 55점에 대한 분석 시간은 기존 분석법 대비 96% 이상 단축시킬 수 있었고, 분석 결과는 90-120% 범위의 회수율로 유의적 차이가 없었다. 개발된 신속 분석법은 메주 중 유해중금속 관리에 적합할 것으로 판단된다.

폐배터리 블랙 매스(black mass) 회수를 위한 파쇄/분급 공정 분석 및 2종 혼합물의 수학적 분쇄 모델링 (Analysis of Crushing/Classification Process for Recovery of Black Mass from Li-ion Battery and Mathematical Modeling of Mixed Materials)

  • 김관호;이훈
    • 자원리싸이클링
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    • 제31권6호
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    • pp.81-91
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    • 2022
  • 리튬이온 배터리의 사용은 전자기기 및 전기차 등의 생산량 증가로 인해 사용량이 크게 증가하고 있으며, 이와 맞물려 향후 폐배터리의 발생량 증가도 예상된다. 따라서 폐배터리를 구성하고 있는 여러 유가 자원 중 Ni, Co, Mn, Li 등이 함유되어 있는 양극 활물질이 매우 중요한 유가 자원으로, 이를 재활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 양극 활물질 회수를 위해서 일반적으로 폐배터리로부터 블랙 매스(Black mass)를 회수하고, 이를 처리하여 주요 금속 자원을 회수한다. 블랙 매스를 회수하는 공정은 폐배터리를 수거-방전-해체-파쇄-분급의 순서로 이루어지며, 본 연구에서는 블랙 매스 회수를 위한 파쇄/분급 공정을 분석하였다. 파쇄/분급 공정을 통해 다양한 공정 산물의 입도 특성을 분석하고, 이 과정에서 생산된 산물의 입도별 형상을 현미경 및 SEM(Scanning Electron Microscopy)-EDS(Energy Dispersive Spectrometer)로 분석하였다. 분석 결과 블랙 매스로 회수되는 입자 중 74 ㎛의 미세한 입자들은 양극/음극 활물질이 전극으로부터 단체분리되어 존재하였지만, 100 ㎛ 이상의 입자들은 전극과 활물질이 붙어있는 상태에서 파쇄에 의해 입도가 감소되어 존재함을 확인하였다. 또한 배터리의 특징인 2종 혼합물(전극과 활물질)이 결합되어 있는 시료에 대해 파분쇄 특성을 모사할 수 있는 PBM(Population Balance Model) 을 개발하였으며, 2종 혼합물의 분쇄 상수를 도출하고 입도 분포 예측 성능을 검증하였다.

불확도 추정을 통한 토마토 페이스트에서 카드뮴 및 납 분석의 오차 발생 요인 규명 (A Study on the Factors Causing Analytical Errors through the Estimation of Uncertainty for Cadmium and Lead Analysis in Tomato Paste)

  • 김지영;김영준;류지혁;이지호;김민지;강대원;임건재;홍무기;신영재;김원일
    • 한국환경농학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.169-178
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    • 2011
  • 본 연구에서는 국내 농산물 중 중금속의 기준규격 설정이 증가되고 있는 추세이므로 농산물 중 미량의 중금속을 분석함에 있어 발생될 수 있는 측정불확도 및 오차 요인을 규명하는 것은 매우 중요한 업무이다. 따라서 이들을 평가하고, 분석 방법 등을 개선하며 오차를 최소화하여 신뢰성 있는 결과를 얻기 위해서는 측정불확도의 산출이 요구된다. 본 연구에서는 측정불확도 인자로 표준품의 무게, 순도, 분자량, 표준용액 제조, 시료무게, 검정곡선, 회수율 등을 불확도 인자로 선택하였으며 이들은 저울 및 피펫, 부피플라스크의 안전성, 분해능, 재현성, 표준품의 순도, 분석기기의 재현성 등이 결과에 영향을 미칠수 있었다. 측정불확도 산출 시 GUM과 EURACHEM에 근거하여 결과를 확인하였으며 각 인자들을 A-type 또는 B-type으로 산출된 표준불확도 값을 확인하여 합성불확도를 산출하였다. 토마토 페이스트를 분석한 결과 카드뮴은 $0.106{\pm}0.015$(mg/kg), 납은 $0.302{\pm}0.029$(mg/kg)로 산출되었다. 확장불확도(U)는 카드뮴 0.015(k=2.09, 신뢰수준 95%), 납 0.029(k=2.16, 신뢰수준 95%)의 결과를 나타내었다. 토마토 페이스트 중 중금속을 분석함에 있어 불확도에 영향을 줄 수 있는 인자는 회수율과 반복측정, 검량곡선, 샘플농도 순으로 확인되었으며, 이를 통해서 시험원들은 분석 시 불확도가 높게 나오는 실험과정에 좀더 세심한 주의가 요구된다. 측정불확도 결과 판단 시 측정된 불확도 값과 더불어 표준시약의 소급성유지, 시험기구의 교정, 실험자의 숙련도 향상 등을 통해 실험결과의 오차를 줄이는 노력이 필요하며, 측정불확도에 영향을 미치는 요인들이 축적된다면 오차 등을 감소시키는 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

제철소 전노 dust로부터 철분강 회수에 관한 연구 (Recovery of $\alpha$-iron from converter dust in a steelmaking factory)

  • 김미성;김미성;오재현;김태동
    • 자원리싸이클링
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    • 제2권2호
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    • pp.27-38
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    • 1993
  • 본 연구에서는 제철소에서 발생하는 전로 dust를 사용하여 심강법(분급)에 의한 철산화물을 분리하여 고순도의 철분말을 회수하였으며, 아래와 같은 결론을 얻었다. 가. 전로 dust의 물성 1) 재항의 1제강, 2제강 C/F(Clarifier) dust, 광장의 E/C(Evaporation coolar), dust, 중국강철공사(C.S.C) OM(Clarifier underflow) dust 금철분이 63~72%로 높고, Metal Fe 가 21~50% 함유되어 있으며, 기타 산화물로는 CaO, MgO, Al$_{2}O_{3}$, SiO$_{2}$ 등이 있다. 2) 재항의 1제강, 2제강 C/F dust, 광양의 E/C, E/P dust, 중국강철공사(C.S.C), OM(clarifier underflow) dust 입자의 형상은 청입이 주로 구형으로 응고된 모양이었으며, 일반적으로는 출립의 외각부는 magnetite, hematite 등으로 산화가 진해되어 있다. 3) 전로 dust 들에 대한 X-ray 회절분석결과, 재항의 1제강, 2제강, C/F dust, 광양의 E/C, E/P dust는 ${\alpha}$-Fe, FeO(wusute)가 중성분으로 존재하며 그 밖에 FE$_{3}O_{4}$9magnetite), Fe$_{2}O_{3}$ CaO가 소량으로 존재하고 있었으며, 중국강철공사(C.S.D) OM(underflow) dust는 ${\alpha}$-Fe, ${\alpha}Fe_{2}O_{3}$, graphite가 주성분으로 존재하며, 그 밖에 $Fe_{3}O_{4}$, Fe$_{2}O_{3}$, ZnO이 소량으로 존재하고 있었다. 4) 순수한 순철분말과 전로 dust를 구성하고 있는 순철은 마광에 따른 입자의 분쇄보다는 마광시 구형의 입자가 소성변형으로 인해 flake형상으로 변하여 체질입도분석시 입도의 증가를 초래하였으며, 반면 철산화물은 마광에 따른 입자의 미세화가 발생함을 볼 수 있었다. 나. 철분구 외수 실험 1) 광양의 dust를 40분간 마광하여 심강(분급)실험을 행했을 때 Fe 99.17% 품위 철분말을 37.8% 회수할 수 있었다. 2) 재항의 C/F dust를 40분간 마광하여 심강(분급)실험을 행했을 때 Fe 98.38% 품위의 철분말을 44.42% 회수할 수 있었다. 3) 70 gauss 자석을 사용하여 자력선별을 행했을 때 +65-200 mesh 사이에서 Fe 품위 98% 이상의 철분말을 회수 할 수 있으나 회수율(14%)이 낮다.

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설비공학 분야의 최근 연구 동향: 2014년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air-Conditioning and Refrigeration Research: A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2014)

  • 이대영;김사량;김현정;김동선;박준석;임병찬
    • 설비공학논문집
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    • 제27권7호
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    • pp.380-394
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    • 2015
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2014. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) The research works on the thermal and fluid engineering have been reviewed as groups of heat and mass transfer, cooling and heating, and air-conditioning, the flow inside building rooms, and smoke control on fire. Research issues dealing with duct and pipe were reduced, but flows inside building rooms, and smoke controls were newly added in thermal and fluid engineering research area. (2) Research works on heat transfer area have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, pool boiling and condensing heat transfer and industrial heat exchangers. Researches on heat transfer characteristics included the results for thermal contact resistance measurement of metal interface, a fan coil with an oval-type heat exchanger, fouling characteristics of plate heat exchangers, effect of rib pitch in a two wall divergent channel, semi-empirical analysis in vertical mesoscale tubes, an integrated drying machine, microscale surface wrinkles, brazed plate heat exchangers, numerical analysis in printed circuit heat exchanger. In the area of pool boiling and condensing, non-uniform air flow, PCM applied thermal storage wall system, a new wavy cylindrical shape capsule, and HFC32/HFC152a mixtures on enhanced tubes, were actively studied. In the area of industrial heat exchangers, researches on solar water storage tank, effective design on the inserting part of refrigerator door gasket, impact of different boundary conditions in generating g-function, various construction of SCW type ground heat exchanger and a heat pump for closed cooling water heat recovery were performed. (3) In the field of refrigeration, various studies were carried out in the categories of refrigeration cycle, alternative refrigeration and modelling and controls including energy recoveries from industrial boilers and vehicles, improvement of dehumidification systems, novel defrost systems, fault diagnosis and optimum controls for heat pump systems. It is particularly notable that a substantial number of studies were dedicated for the development of air-conditioning and power recovery systems for electric vehicles in this year. (4) In building mechanical system research fields, seventeen studies were reported for achieving effective design of the mechanical systems, and also for maximizing the energy efficiency of buildings. The topics of the studies included energy performance, HVAC system, ventilation, and renewable energies, piping in the buildings. Proposed designs, performance performance tests using numerical methods and experiments provide useful information and key data which can improve the energy efficiency of the buildings. (5) The field of architectural environment was mostly focused on indoor environment and building energy. The main researches of indoor environment were related to the evaluation of work noise in tunnel construction and the simulation and development of a light-shelf system. The subjects of building energy were worked on the energy saving of office building applied with window blind and phase change material(PCM), a method of existing building energy simulation using energy audit data, the estimation of thermal consumption unit of apartment building and its case studies, dynamic window performance, a writing method of energy consumption report and energy estimation of apartment building using district heating system. The remained studies were related to the improvement of architectural engineering education system for plant engineering industry, estimating cooling and heating degree days for variable base temperature, a prediction method of underground temperature, the comfort control algorithm of car air conditioner, the smoke control performance evaluation of high-rise building, evaluation of thermal energy systems of bio safety laboratory and a development of measuring device of solar heat gain coefficient of fenestration system.