• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권1호
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• pp.182-188
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• 2016

In this paper, a feasible strategy for the recycling of nuclear graphite is reported, based on the formation mechanism and the removal of carbon-14 by micro-oxidation. We investigated whether ground micro-oxidation graphite could be used as a filler to make new recycled graphite and which graphite/pitch coke ratio will give the recycled graphite outstanding properties (e.g., apparent density, flexural strength, compressive strength, and tensile strength). According to the existing properties of nuclear graphite, the ratio of graphite to pitch coke should not exceed 3. The recycled reactor graphite has been proven superior in density, strength, and thermal conductivity. The micro-oxidation process enhances the strength of the recycled graphite because there are more pores and unsmooth surfaces on the oxidized graphite particles, which is beneficial for the access of the pitch binder and leads to efficient joint adhesion among the graphite particles.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.395-404
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• 2019

외단열 마감 공법에서 사용되는 바탕조정재는 화재가 발생하는 경우 얇은 마감과 폴리머의 연소로 인해 표면부가 급속하게 붕괴되어 화재에 취약한 소재이다. 본 연구에서는 열적 성능이 우수한 팽창 흑연을 사용할 경우 바탕조정재의 성능을 개선할 수 있을 것으로 기대하였다. 실험결과, 팽창흑연을 사용한 바탕조정재는 부착강도 저하 및 물흡수계수 등의 감소가 발생하는 문제점이 있으나 플라이애시와 실리카흄을 사용하여 물리적 성능이 향상되는 것으로 나타났다. 팽창흑연을 사용한 바탕조정재는 복합 단열 시험체 표면의 페놀폼은 화염에 의한 표면 뚫림이 나타나지 않아 열원의 투과를 감소시킬 수 있을 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권4호
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• pp.797-801
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• 2020

Most of irradiated graphite that should be disposed comes from moderators and reflectors of nuclear power plants. The quantity of irradiated graphite could be higher in the future if high-temperature reactors (HTRs) will be deployed. In this case noteworthy quantities of fuel pebbles containing semi-graphitic carbonaceous material should be added to the already existing 250,000 tons of irradiated graphite. Industry graphite is largely used in industrial applications for its high thermal and electrical conductivity and thermal and chemical resistance, making it a valuable material. Irradiated graphite constitutes a waste management challenge owing to the presence of long-lived radionuclides, such as ¹⁴C and ³⁶Cl. In the ENEA Nuclear Material Characterization Laboratory it has been successfully designed a procedure based on the exfoliation process organic solvent assisted, with the purpose of investigate the possibility of achieving graphite significantly less toxic that could be recycled for other purpose [1]. The objective of this paper is to evaluate the possibility of the scalability from laboratory to industrial dimensions of the exfoliation process and provide the prototype of a chemical plant for the treatment of irradiated graphite.

• 자원리싸이클링
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• 제26권1호
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• pp.16-21
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• 2017

본 연구는 SiC 결정 성장을 위한 원료 분말 합성법에 관한 것이다. ${\beta}-SiC$ 분말들은 높은 온도 조건(>$1400^{\circ}C$)에서 실리콘 분말과 탄소 분말의 반응에 의해서 합성 된다. 이 반응은 진공 상태(또는 Ar 가스 분위기)에서 실리콘+탄소 혼합물이 반응하고 다결정의 SiC 분말을 형성하기 충분한 횟수를 거쳐 그라파이트 도가니 안에서 진행된다. 최종 결과물의 특성들은 X-ray 회절, SEM/EDS, 입도 분석 및 ICP-OES을 통해 분석되었다. 또한, 최종 결과물의 순도는 the Korean Standard KS L 1612에 의거해서 분석했다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.199-205
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• 2015

이 연구에서는 고온의 축열재료로 사용하기 위한 알루미나 시멘트 복합재료의 역학적 및 열적 특성을 파악하고자 하였다. 알루미나 시멘트를 기본 바인더로 하고 플라이애시, 실리카퓸, CSA (calcium sulfo-aluminate) 및 그라파이트의 치환에 따른 고온에서의 물성을 파악하였다. 알루미나 시멘트 기반 복합재료의 역학적 특성으로서 열사이클 전과 후의 압축강도 및 인장강도를 측정하였다. 또한, 복합재료의 열적 특성으로서 열전도율과 비열을 측정하였다. 열사이클링 적용 이후의 잔류압축강도 측정결과, 알루미나 시멘트만을 사용한 배합과 알루미나 시멘트를 실리카퓸으로 치환한 배합의 압축강도가 크게 나타나며, 이 두 배합의 잔류강도 비는 65%를 상회한다. 그라파이트를 혼합한 복합재료의 비열이 가장 크고 이는 그라파이트의 비열이 크기 때문이다. 연구결과는 콘크리트를 고온조건에서의 축열매체로 활용하기 위한 실제적인 기초실험 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.40-46
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• 2024

본 연구에서는 제철공정에서 발생되는 산업폐기물인 폐 MgO-C 내화물로부터 고순도 흑연을 재생하기 위해 산화마그네슘(MgO)을 용해 할 목적으로 사용되는 강 산성용액을 대체하기 위해 상대적으로 약 산성용매인 아세트산 용매를 사용하는 새로운 접근 방식을 제시 하였다. 폐내화물에서 MgO만 선택적으로 킬레이트 하는 아세트산의 농도를 달리하고 초음파 부상분리법 통해 높은 실수율 재생 흑연을 정제 회수 할수 있었다. 특히 2 M 아세트산을 용매를 사용 한 경우 흑연의 회수율은 99.7 %를 나타내며 회수된 흑연의 순도는 72.7 %로 분석되었으며 물을 용매로 사용한 공정에 대비하여 상당한 개선방법을 확보하였다. 또한, 본 연구에서 제시된 기술은 폐내화물 내 MgO와 아세트산의 반응을 통해 아세트산마그네슘을 생산하는 방법을 제공하여 고효율의 흑연 정제 및 분리와 마그네슘 추출을 위한 자원을 함께 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.179-186
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• 2021

본 연구에서는 선박용 디젤 엔진에서 발생되는 크랭크케이스 수트(soot)의 재활용 가능성을 검토하기 위하여, 수트를 배기관에서 발생하는 수트와 크랭크케이스에서 발생한 수트로 분류하고, 열처리에 따른 수트의 구조적 특성을 분석하였다. 열처리는 아르곤 가스 분위기에서 2,000℃와 2,700℃로 열처리를 수행하였고, 샘플의 구조적 특성 분석을 위해 라만분광법(Raman spectroscopy)과 고분해능 전자현미경(HRTEM)을 활용하였다. 또한, 취득한 HRTEM 이미지를 정량적으로 분석하기 위해 디지털 이미지 처리(Digital Image Processing) 기법을 활용하였다. 라만 분석 결과, 배기 수트와 2,700℃로 열처리한 수트에서 상대적으로 높은 G/D ratio가 나타났다. HRTEM 이미지에서는 두 수트 모두 유사한 형태의 흑연화된 나노 구조를 확인할 수 있었으나, 수트의 종류와 열처리 온도차에 따른 흑연화 정도의 차이를 정량적으로 도출할 수 없는 한계가 있었다. 이에 Digital Image Processing을 통해 HRTEM 이미지의 fringe의 길이와 곡률을 정량적으로 분석하였으며, 라만 분석과 일치하는 결과를 도출할 수 있었다. 이는 배기 수트가 크랭크케이스 수트에 비해 더 흑연화 된 구조를 가지는 것을 의미하며, 더 높은 온도에서 열처리 할 경우 흑연의 구조로 더 잘 발달함을 의미한다. 본 연구의 결과로 크랭크케이스 수트 역시 배기 수트와 마찬가지로 흑연계 재료로 재활용이 가능함을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.138-144
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• 2023

본 연구에서는 알칼리 침출수의 수서환경 완화를 위한 전기화학적 처리에 대한 효과를 평가하였다. 시멘트 페이스트의 표면을 개질하기 위해 1,000 mA/m² 의 직류를 양극 graphite를 통해 외부 메쉬로 4주 동안 통전한 후, 물 속의 알칼리 침출이 자연적으로 치유되는 것을 방지하기 위해 시멘트 페이스트 시편을 밀폐된 상태의 정지된 물에 침지시켰다. 물 속에서 100일간의 모니터링 한 결과, 전기화학적 처리를 한 시편의 pH 값은 약간 증가한 반면, control 시편의 pH의 경우 13.2를 나타내어 훨씬 더 높은 pH값을 나타내었다. 또한, pH 모니터링 이후 시멘트 페이스트 시료에 대한 pH 프로파일은 전기화학적 처리가 시멘트 매트릭스의 높은 알칼리도 확보에 효과적임을 알 수 있었다. 알칼리 침출 공정에서 얻은 알칼리침출수는 다프니아 마그나의 생태학적 테스트에 사용되었다. Control 시편은 표준 Daphnia Magna를 대부분 고정시킨 반면, 전기화학적 처리기법의 경우 생태학적으로 매우 우수하다는 것을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권1호
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• pp.114-120
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• 2020

본 연구에서는 IMO의 향후 예상 규제 물질 중 하나인 수트를 선박용 엔진을 대상으로는 최초로 배기 수트와 엔진 수트로 구분하여 구조적 특성의 비교 분석을 시도하였다. 그리고 최근 발표되고 있는 배기 수트 재활용 연구의 연장선상에서 엔진 수트의 재활용 가능성 여부를 확인하기 위하여 2,000℃로 열처리를 시행하였고, 열처리 전·후의 수트를 고분해능 전자현미경과 라만분광법을 통해 분석하였다. 전자 현미경을 통한 분석 결과, 배기 수트와 엔진 수트는 유사한 형태의 나노 구조를 가지고 있으나, 배기 수트는 구형의 1차 입자가 체인형 결합구조를 가지고 있었고, 엔진 수트는 배기 수트에 비해 무정형한 구조가 확인되었다. 라만분광법 분석 결과, 배기 수트와 엔진 수트 모두 D peak(1,350 cm^-1)와 G peak(1,580 ~ 1,600 cm^-1)가 확인되었다. 다만, G/D ratio는 엔진 수트에 비해 배기 수트가 상대적으로 높게 나타나며, 이는 배기 수트가 더 흑연화 된 구조를 나타냄을 의미한다. 열처리 후의 분석 결과, 엔진 수트도 배기 수트와 유사하게 흑연화가 문제없이 진행됨을 확인하였고, 이를 통해 선박용 디젤엔진에서 발생하는 배기 수트와 엔진 수트 모두 흑연재료로 재활용이 가능함을 확인하였다.

• 한국자기학회지
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• 제27권3호
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• pp.87-91
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• 2017

물리적 기상합성법인 부양증발가스응축법을 이용하여 분말 제조 장치 내 아르곤(Ar)가스와 메탄($CH_4$)의 비를 조정하여 니켈(Ni) 금속분말과 탄소가 니켈(Ni) 금속 표면에 코팅 된 Ni@C 나노분말을 제조하였다. 제조된 금속분말은 약 20 nm의 평균입도를 가지는 반면, 탄소막이 코팅된 경우 10 nm 정도의 평균 입도를 가지며, 2~3 nm 두께의 그라파이트 다층막(multi-shell graphite)이 표면에 코팅된 분말이 제조되었다. Ni@C는 1 T 가해준 상태에서도 자화값이 포화되지 못하였다. Ni의 경우 표면에 부동태 산화피막(NiO)이 존재한다. 제조된 나노입자를 심혈관 질환 치료제인 디하이드로미리미딘(3,4-dihydropyrimidine)의 제조시 촉매제로 반응시켰으며, 자성분말 특성을 이용하여 촉매제를 회수하였다. Ni의 경우 S-이성질체(en-antiomer)가 ${\Delta}{\sim}7.4%$ 더 생성 되었으며, Ni@C의 경우 ${\Delta}{\sim}19.6%$였다. 탄소막이 코팅 된 Ni은 재활용 시에도 3,4-DHPM 수득율(yield)이 68 %로 양호하였다.