The present paper summarizes the results of an experimental program on the influence of using waste lathe scraps in the concrete mixture on the shear behavior of RC beams with different amounts of shear reinforcement. Three different volumetric ratios (1, 2 and %3) for the scraps and three different stirrup spacings (160, 200 and 270 mm) were adopted in the tests. The shear span-to-depth ratios of the beams were 2.67 and the stirrup spacing exceeded the maximum spacing limit in the building codes to unfold the contribution of lathe scraps to the shear resistances of shear-deficient beams, subject to shear-dominated failure (shear-tension). The experiments depicted that the lathe scraps have a pronounced contribution to the shear strength and load-deflection behavior of RC beams with widely-spaced stirrups. Namely, with the addition of 1%, 2% and 3% waste lathe scraps, the load-bearing capacity escalated by 9.1%, 21.8% and 32.8%, respectively, compared to the reference beam. On the other hand, the contribution of the lathe scraps to the load capacity decreases with decreasing stirrup spacing, since the closely-spaced stirrups bear the shear stresses and render the contribution of the scraps to shear resistance insignificant. The load capacity, deformation ductility index (DDI) and modulus of toughness (MOT) values of the beams were shown to increase with the volumetric fraction of scraps if the stirrups are spaced at about two times the beam depth. For the specimens with a stirrup spacing of about the beam depth, the scraps were found to have no considerable contribution to the load capacity and the deformation capacity beyond the ultimate load. In other words, for lathe scrap contents of 1-3%, the DDI values increased by 5-23% and the MOT values by 63.5-165% with respect to the reference beam with a stirrup spacing of 270 mm. The influence of the lathe scraps to the DDI and MOT values were rather limited and even sometimes negative for the stirrup spacing values of 160 and 200 mm.
Naeun Ha;Chaehun Lim;Seongmin Ha;Seongjae Myeong;Young-Seak Lee
Applied Chemistry for Engineering
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v.34
no.5
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pp.515-521
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2023
In this study, waste carbon fiber obtained by pyrolysis of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) was used to produce carbon fluoride through vapor phase fluorination and recycled as a reducing electrode material for lithium primary batteries. First, the physicochemical properties of the waste carbon fiber obtained by pyrolysis were determined, and the structural and chemical properties of carbon fluoride were analyzed to evaluate the effect of vapor phase fluorination on the waste carbon fiber. XRD analysis confirmed that the hexagonal network carbon laminated structure (002 peak) of the waste carbon fiber was gradually converted into a carbon fluoride structure (CFX, 001 peak) as the temperature of gas phase fluorination increased. The discharge capacity of the lithium primary battery produced using this carbon fluoride was up to 862 mAh/g. This was compared to the discharge capacity of carbon fluoride-based Li-ion batteries made of other carbon materials. These results suggest that carbon fluoride made from waste CFRP-based carbon fibers can be used as a reducing electrode material for Li-ion batteries.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.37
no.1
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pp.33-40
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2024
The volume of shells, a prominent form of marine waste, is steadily increasing each year. However, a significant portion of these shells is either discarded or left near coastlines, posing environmental and social concerns. Utilizing shells as a substitute for traditional aggregates presents a potential solution, especially considering the diminishing availability of natural aggregates. This approach could effectively reduce transportation logistics costs, thereby promoting resource recycling. In this study, we explore the feasibility of employing wasted shell aggregates in 3D concrete printing technology for marine structures. Despite the advantages, it is observed that 3D printing concrete with wasted shells as aggregates results in lower strength compared to ordinary concrete, attributed to pores at the interface of shells and cement paste. Microstructure characterization becomes essential for evaluating mechanical properties. We conduct an analysis of the mechanical properties and microstructure of 3D printing concrete specimens incorporating wasted shells. Additionally, a mix design is proposed, taking into account flowability, extrudability, and buildability. To assess mechanical properties, compression and bonding strength specimens are fabricated using a 3D printer, and subsequent strength tests are conducted. Microstructure characteristics are analyzed through scanning electron microscope tests, providing high-resolution images. A histogram-based segmentation method is applied to segment pores, and porosity is compared based on the type of wasted shell. Pore characteristics are quantified using a probability function, establishing a correlation between the mechanical properties and microstructure characteristics of the specimens according to the type of wasted shell.
According to the IEA (2022), global rechargeable battery demand is expected to reach 1.3 TWh in 2040. EV batteries will account for about 80% of this demand, and used EV batteries are expected to be discharged after 30 years. Used EV batteries can be recycled and reused to create new value. They can also resolve one of the most vulnerable parts of the battery supply chain: raw material insecurity. In this study, we analyzed the amount of used batteries generated by EV in Korea and their potential for reuse and recycling. As a result, it was estimated that the annual generation of used batteries for EV began to increase to more than 100,000 in '31 and expanded to 810,000 in '45. In addition, it was found that the market for recycling EV batteries in '45 could be expected to be equivalent to the production of 1 million batteries, and the market for reuse could be expected to be equivalent to the production of 36 Gwh of batteries. On the other hand, according to the plan standard disclosed by the recycling company, domestic used EV batteries can account for 11% of the domestic recycling processing capacity (pre-treatment) ('30). So it will be important to manage the import and export of used batteries in terms of securing raw materials.
Dong Hyun Kim;Su-Hyun Yang;Sung Sik Joo;Seung Oh Lee
Journal of Korean Society of Disaster and Security
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v.16
no.4
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pp.9-18
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2023
Climate change affects the safety of river revetments, especially those associated with external flooding. Research on slope reinforcement has been actively conducted to enhance revetment safety. Recently, technologies for producing embankment blocks using recycled materials have been developed. However, it is essential to analyze the impact of block shapes on the flow characteristics of exclusion zones for revetment safety. Therefore, this study investigates the influence of revetment block shapes on the hydraulic characteristics of revetment surfaces through 3D numerical simulations. Three block shapes were proposed, and numerical analyses were performed by installing the blocks in an idealized river channel. FLOW-3D was used for the 3D numerical simulations, and the variations in maximum flow velocity, bed velocity beneath the revetment, and maximum shear stress were analyzed based on the shapes of the revetment blocks. The results indicate that for irregularly sized and spaced revetment blocks, such as the natural stone-type vegetation block (Block A), when connected to the revetment in an irregular manner, the changes in flow velocity in the revetment installation zone are more significant than those for Blocks B and C. It is anticipated that considering the topographical characteristics of rivers in the future will enable the design of revetment blocks with practical applicability in the field.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.32
no.1
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pp.21-29
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2024
In this study, EMC(Epoxy molding compound) waste from the semiconductor molding process is recycled and synthesized into silica nanoparticles, which are then applied as abrasive materials contains CMP(Chemical mechanical polishing) slurry. Specifically, silanol precursor is extracted from EMC waste according to the ultra-sonication method, which provides heat and energy, using ammonia solution as an etchant. By employing as-extracted silanol via a facile sol-gel process, uniform silica nanoparticles(e-SiO2, experimentally synthesized SiO2) with a size of ca. 100nm are successfully synthesized. Through physical and chemical analysis, it was confirmed that e-SiO2 has similar properties compared to commercially available SiO2(c-SiO2, commercially SiO2). For practical CMP applications, CMP slurry is prepared using e-SiO2 as an abrasive and tested by polishing a semiconductor chip. As a result, the scratches that are roughly on the surface of the chip are successfully removed and turned into a smooth surface. Hence, the results present a recycling method of EMC waste into silica nanoparticles and the application to high-quality CMP slurry for the polishing process in semiconductor packaging.
Greenhouse gas (GHG) emissions are a major cause of global warming and climate change, and are currently emerging as serious environmental problems worldwide. Among them, glass bottles do not decompose naturally, and a lot of resources and energy are input into the production and processing processes, so recycling of glass bottles is important in terms of resource conservation, minimizing environmental pollution, and reducing GHG. Therefore, this study created a material flow diagram of glass bottles using related statistical data such as domestic glass bottle production and processing volume. In addition, the US EPA WARM model, Germany Prognos calculation method, and Denmark Christensen's calculation method were used to estimate the greenhouse gas reduction amount of glass bottles. As a result of the study, out of about 490,000 tons of waste glass bottles discharged as municipal waste, about 300,000 tons (61.2%) were recycled, and the rest were incinerated (22.1%) and landfilled (17.3%). As of 2022, it is estimated that approximately 73,399 tons CO2eq/yr will be reduced when applying the US EPA WARM model, approximately 52,847 tons CO2eq/yr when applying the Prgonos calculation method, and approximately 135,201 tons CO2eq/yr when applying the Christensen's calculation method. Further research is warranted that the methodology and GHG saving emission factors by reflecting glass recycling conditions and processes in Korea should be developed to reduce uncertainty of the results.
Jung Won Park;Kyoung Joo Yu;Jun Beom Kwon;Hyukjae Lee
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.34
no.5
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pp.149-155
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2024
Gallium, a key material in TFT (Thin-Film Transistor) targets and LED (Light Emitting Diode), is highly sought after due to its scarcity, making the recovering and recycling from waste resources. This study develops a process to recover high-purity gallium contained in an alkaline electrolyte and to produce gallium oxide nanopowder for IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide) targets. Through an investigation of the electrowinning process conditions, the effects of various process factors and the optimal conditions are identified. It is found that the concentration of NaOH significantly affects purity. By employing two rounds of electrowinning followed by acid washing, gallium with a purity of over 99.995 % is successfully recovered. Using this recovered gallium as a starting material, gallium oxide is produced via a gas-phase synthesis. It is observed that while higher temperatures increase the yield, the purity decreases. Ultimately, at 1,260℃, gallium oxide nanopowder with a purity exceeding 99.995 % is obtained with a yield close to 90 %. The gallium oxide nanopowder predominantly exhibits a size of approximately 2 ㎛ and a spherical shape, suggesting favorable characteristics for subsequent processes such as sintering.
Sang Hun An;Dong-Hun Kim;Sung Pil Hyun;Soo Min Song;Hee Sun Moon;Byung Yong Yoon;Yong Hoon Cha;Kyoungphile Nam
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.29
no.5
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pp.14-26
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2024
This study investigated the effectiveness of calcium polysulfide (CPS; CaSx) injection for the in-situ immobilization of cadmium and zinc-contaminated groundwater. The research focused on the impact of CPS injection on groundwater quality parameters, such as dissolved oxygen (DO), oxidation-reduction potential (ORP), and pH, as well as heavy metal precipitate formation and aquifer's microbial community dynamics on a field scale. The results demonstrated that the injected CPS formed a reactive zone, effectively reducing cadmium and zinc concentrations for a limited period. However, contaminant rebound occurred over time, necessitating repeated CPS injections. A single injection of CPS achieved a removal efficiency of 70~99%, lasting approximately 20 days. In contrast, repeated injections sustained the removal effects up to 37 days. Chemical analyses confirmed the precipitation of cadmium and zinc sulfide (CdS and ZnS), which remained stable in the aquifer even 86 days post-injection. Elemental sulfur (S) was detected in a significant quantity, contributing to the observed low DO levels. Microbial community exhibited a shift from an initial prevalence of sulfur-oxidizing and iron-oxidizing bacteria to a later dominance of sulfate-reducing bacteria following the cessation of high DO recycled water inflow, potentially enhancing the formation of CdS and ZnS.
Han-Byul Kang;Jae-Won Lee;Ju-Hyi Yim;Byung-Cheol Ahn;Young Jin Shin
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.26
no.5
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pp.449-461
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2024
The use of tunnel boring machine (TBM), a mechanized excavation method with low noise and vibration and high safety compared to NATM method, has increased globally. In particular, slurry shield TBMs are used in subsea and submarine sections because they have an advantage in high pressure compared to EPB (earth pressure balanced) methods. As such, the used water of slurry shield TBMs is discharged through wastewater treatment facilities. In the case of large-scale TBMs, the amount of water used is enormous, so it should be recycled to reduce costs and protect the environment. Various types of additives are used to improve the performance of the slurry treatment plant (STP) and filter press. Among them, coagulants improve the productivity of the filter press by neutralizing the charges on particles. In this study, lab tests were conducted to evaluate the reusability of the used water through the filter press after flocculants were added.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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