• 자원환경지질
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• 제49권2호
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• pp.77-88
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• 2016

백석면[Chrysotile, $Mg_3Si_2O_5(OH)_4$]은 사문석군 광물에 속하는 1:1 층상규산염광물로 섬유상의 형태와 구조적 특성으로 인해 다양한 이용과 연구가 진행되었으나, 근래에는 1급 발암물질로 선정되면서 백석면의 분해에 따른 본질적인 무해화를 위한 연구의 관심도가 높아졌다. 따라서 이 연구는 열처리에 따른 백석면의 광물학적 특성 변화를 관찰하여 열분해에 따른 무해화 과정을 알아보고자 하였다. 실험은 캐나다 LAB Chrysotile 광상에서 산출되는 백석면을 이용하여 $600-1,300^{\circ}C$ 범위에서 2시간 동안 열처리를 하였으며, TG-DTA, XRD, FT-IR, SEM-EDS, TEM-EDS 분석을 통해 백석면의 결정구조, 형태 및 화학성분의 변화를 확인하여 광물학적 특성변화를 관찰하였다. 열분해 실험 결과, 섬유상의 hollow tube 구조를 가지는 백석면은 약 $600-650^{\circ}C$에서 흡열반응이 일어남에 따라 팔면체판(MgOH)에서 수산기(OH)가 제거되면서 백석면은 비정질 광물의 형태로 변화하였다(탈수화 1단계). 약 $820^{\circ}C$에서는 발열반응이 관찰되었으며 이는 Mg, Si, O의 재배열 결과 주상의 고토감람석(forsterite, $Mg_2SiO_4$)으로 상전이에 영향을 준 것으로 사료된다(탈수화 2단계). 또한 $800^{\circ}C$ 이상으로 열처리한 일부 시료에서 고토감람석 내 결정구조의 변화가 시작되었고, $1,000^{\circ}C$ 이상에서는 온도 상승에 따라 점진적인 재결정 작용 결과 3차원적으로 성장하여 구형광물로 형태 변화가 나타나며 완화휘석(enstatite, $MgSiO_3$)을 형성하였다. 따라서 이 연구는 다양한 분석법의 적용과 2시간 동안의 열처리를 통하여 백석면의 탈수화 반응에 따른 결정구조의 붕괴와 섬유상 형태의 변형을 확인하였으며, 백석면은 무해 광물인 고토감람석과 완화휘석으로 상전이 됨을 통해 백석면의 무해화 과정을 제시 할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.94-101
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• 2016

본 연구는 플라이애시 및 고로슬래그를 활용하여 알칼리 활성화 결합재로 제조된 모르타르 및 페이스트 샘플의 황산염 저항성을 평가하고 황산염 침투에 대한 고저항성 결합재를 제시하는 것이다. 이를 위하여 플라이애시 및 고로슬래그미분말 등의 광물질 혼화재를 결합재로 활용하여 고로슬래그미분말 치환율을 0, 30, 50 및 100%로 제작하였다. 규산나트륨 모듈 $Ms[SiO_2/Na_2O]$은 1.0, 1.5 및 2.0으로 조정하였으며, 초기 24시간 양생조건을 $23^{\circ}C$ 및 $70^{\circ}C$로 하고, 10% 황산나트륨 및 10% 황산마그네슘 용액에 각각 침지시키고, 황산염 저항성을 평가하기 위하여 압축강도, 질량변화율, 길이변화율 및 X선 회절분석을 측정하였다. 그 결과 고로슬래그미분말 치환량 및 Ms비가 증가할수록 재령 28일 압축강도 발현이 우수한 결과가 나타났다. 10% 황산나트륨에 침지한 경우에는 모든 시험조건에서 장기적인 강도발현과 질량 및 길이변화율이 작아 황산나트륨 침투에 대한 저항성이 우수한 것으로 나타났으나, 10% 황산마그네슘에 침지한 경우에는 장기적인 강도저하와 질량 및 길이변화가 크게 나타났으며, 그 경향은 고로슬래그미분말 치환량 및 Ms비가 증가할수록 현저하였다. 이것은 황산마그네슘의 경우 규산마그네슘수화물의 생성으로 인한 열화가 지배적으로 작용한 결과로 판단된다. 또한, X선 회절분석 결과 $MgSO_4$ 용액 침지에서의 알칼리 활성화 결합재의 팽창은 Gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$) 생성 반응에 의한 것으로 확인되었으며, 침지 6개월까지는 Gypsum의 생성이 지속적으로 증가되는 것을 알 수 있다.

• 한국작물학회지
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• 제48권6호
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• pp.484-489
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• 2003

무기질 비료 및 퇴비를 36년간 장기 시용한 논 토양에서 벼 뿌리의 분포양상을 구명하기 위하여 무비, 퇴비단용, 삼요소, 삼요소+퇴비, 삼요소+규산구의 벼 뿌리 관련 특성을 조사하였다. 본 시험은 평택통에 화삼벼를 주당 3본씩 손이앙 하였으며 삼요소구의 시비량은 N-$\textrm{P}_2\textrm{O}_5$-$\textrm{K}_2\textrm{O}$ kg $\textrm{ha}^{-1}$=150-100-100를 시용하였고 규산은 ha당 500kg, 퇴비는 ha당 10,000kg를 시용하였다. 근계특성 분포 특성을 요약하면 다음과 같다. 지상부의 건물중은 시비량이 많을수록 높은 경향이었다 그러나 뿌리 건물중은 삼요소구에 비하여 삼요소+퇴비에서 많았으며, 총근장은 무비에서 컸다. 뿌리 건물중은 삼요소+퇴비구에서 높았다 토심별 근장밀도(cm $\textrm{cm}^{-3}$)는 무비구의 주간하 0-5cm에서 가장 높았고 토심이 깊어질수록 적어지는 경향이었고 주하와 주간하의 차이는 심토로 갈수록 적어지는 경향이었으나 퇴비단용구는 토심 15-20cm의 주간하에서 주하와 차이가 컸다. 토심별 근중밀도(mg $\textrm{cm}^{-3}$)는 삼요소+회비구에서 가장 높았다. 비근장은 삼요소+규산구에서 가장 낮았다. 뿌리깊이 지수는 퇴비단용구가 높았으며 근장으로 계산한 지수가 근중으로 계산한 지수보다 높았다.

• 원예과학기술지
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• 제31권2호
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• pp.153-158
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• 2013

본 실험은 인공배지가 담긴 용기에서 재배되는 6가지 분식물의 지상부와 지하부에 흡수된 규소의 양과 각 양액에 첨가된 규소의 농도에 따른 흡수 경향을 구명하고자 수행되었다. 화훼농가에서 주로 재배되고 있는 분식물 중에서 국화, 스파티필럼, 칼랑코에, 아이비, 카네이션, 그리고 포인세티아를 선정하고 균일한 묘를 선별하여 350mL 마젠타 박스에서 재배하면서 $K_2SiO_3$를 이용하여 Si를 0, 2.7 또는 5.4mM 농도로 첨가하였다. 각 마젠타 박스에 에어펌프에 1m 길이의 polyethylene 튜브를 연결하여 전체 실험기간 동안 $2L{\cdot}h^{-1}$(노즐당 $143mL{\cdot}h^{-1}$)로 양액에 통기하면서 재배하였다. 양액의 EC는 $1.5mS{\cdot}cm^{-1}$로, pH는 5.6으로 실험 시작 전에 조정하였다. 모든 환경 조건이 동일한 조건에서 재배한 작물을 15일째에 수확하여 지하부와 지상부의 규소 함량을 몰리브덴청법을 이용하여 측정하였다. 이를 바탕으로 규소 흡수 정도와 농도에 따른 규소 함량 변화를 알아보기 위해 단순회귀분석을 통해 검정하였으며, 양액 내에 남아 있는 규소 함량은 ICP-AES을 이용하여 측정하였다. 6가지 분식물 중 지하부의 규소 함량은 카네이션에서 가장 높고 포인세티아에서 가장 낮았다. 그리고 지상부의 규소 함량은 카네이션에서 가장 높았고 칼랑코에에서 가장 낮았다. 지상부와 지하부를 합친 식물체의 총규소 함량은 포인세티아, 칼랑코에 및 국화 는 규소 흡수 정도가 낮았고, 스파티필름은 중간 그리고 아이비와 카네이션은 높게 나타났다. 본 연구의 결과에서 규소 흡수 정도는 식물마다 달랐고 회귀분석이 식물에 따라 다양하게 나타났다.

• Advances in concrete construction
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• 제6권4호
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• pp.345-362
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• 2018

In this paper, mechanical and short-term durability properties of fly ash and slag based geopolymer concretes (FAGPC-SGPC) were investigated. The alkaline solution was prepared with a mixture of sodium silicate solution ($Na_2SiO_3$) and sodium hydroxide solution (NaOH) for geopolymer concretes. Ordinary Portland Cement (OPC) concrete was also produced for comparison. Main objective of the study was to examine the usability of geopolymer concretes instead of the ordinary Portland cement concrete for structural use. In addition to this, this study was aimed to make a contribution to standardization process of the geopolymer concretes in the construction industry. For this purpose; SGPC, FAGPC and OPC specimens were exposed to sulfuric acid ($H_2SO_4$), magnesium sulfate ($MgSO_4$) and sea water (NaCl) solutions with concentrations of 5%, 5% and 3.5%, respectively. Visual inspection and weight change of the specimens were evaluated in terms of durability aspects. For the mechanical aspects; compression, splitting tensile and flexural strength tests were conducted before and after the chemical attacks to investigate the residual mechanical strengths of geopolymer concretes under chemical attacks. Results indicated that SGPC (100% slag) is stronger and durable than the FAGPC due to more stable and strong cross-linked alumina-silicate polymer structure. In addition, FAGPC specimens (100% fly ash) showed better durability resistance than the OPC specimens. However, FAGPC specimens (100% fly ash) demonstrated lower mechanical performance as compared to OPC specimens due to low reactivity of fly ash particles, low amount of calcium and more porous structure. Among the chemical environments, sulfuric acid ($H_2SO_4$) was most dangerous environment for all concrete types.

• 한국표면공학회지
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• 제50권5호
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• pp.308-314
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• 2017

Anodic film formation behavior of AZ31 Mg alloy was studied as a function of NaOH concentration in 1 M $Na_2CO_3$ + 0.5 M $Na_2SiO_3$ solution under the application of a constant anodic current density, based on the analyses of voltage-time curves, surface appearances and morphologies of the anodically formed PEO (plasma electrolytic oxidation) films. The anodic film formation voltage and its fluctuations became largely lowered with increasing added NaOH concentration in the solution. Two different types of film defects, large size dark spots indented from the original surface and locally extruded white spots, were observed on the PEO-treated surface, depending on the concentration of added NaOH. The large size dark spots appeared only when added NaOH concentration is less than 0.2 M and they seem to result from the local detachments of porous PEO films. The white spots were observed to be very porous and locally extruded and their size became smaller with increasing added NaOH concentration. The white spot defects disappeared completely when more than 0.8 M NaOH is added in the solution. Concludingly it is suggested that the presence of enough concentration of $OH^-$ ions in the carbonate and silicate ion-containing electrolyte can prevent local thickening and/or detachment of the PEO films on the AZ31 Mg alloy surface and lower the PEO film formation voltage less than 70 V.

• 광물과 암석
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• 제33권4호
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• pp.407-417
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• 2020

국내 폐슬레이트 발생량은 매년 증가 추세로 지정매립장 용량이 한계에 다다르고 있어 슬레이트를 대용량으로 안전하고 저렴하게 처리함과 동시에 재활용할 수 있는 방법이 필요하다. 이에 대한 대안으로 시멘트 소성로를 이용한 폐슬레이트 열처리 방법을 들 수 있다. 이 연구에서는 플라즈마를 이용하여 시멘트 소성로의 고온 환경을 모사할 수 있는 중간 규모(pilot scale)의 장치를 개발하고 이를 이용하여 폐슬레이트 내석면의 비활성화 및 시멘트 원료로의 재활용 가능성을 확인하고자 하였다. 중간규모 실험 장치는 플라즈마 토치를 이용하여 실제 소성로와 동일한 조건을 가지도록 1/50로 축소·제작하였다. 실험조건은 시멘트 소성로의 소성 시간과 동일하게 20분간 200-2,000℃까지 100℃ 간격으로 온도를 상승시키며 폐슬레이트의 비활성화 실험을 실시하였다. 플라즈마 고온반응기를 이용하여 열처리한 폐슬레이트의 XRD, PLM, TEM-EDS 분석결과, 1,500℃ 이상의 온도에서 슬레이트 내 백석면이 고토감람석으로 광물 상전이가 일어나 비활성화되고 시멘트 구성 광물인 라나이트(Ca2SiO4)가 형성됨을 확인하였다. 이 연구 결과는 추후 시멘트 소성로를 이용하여 대용량의 슬레이트를 경제적이고 안전하게 처리함과 동시에 시멘트 원료로 재활용할 수 있는 방안에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제13권4호
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• pp.351-359
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• 2013

고로슬래그는 콘크리트의 적용시 효율적인 가치향상과 관련하는 많은 장점도 있으나, 고로슬래그의 사용량 증대에 따른 부작용도 나타나고 있다. 따라서 고로슬래그 미분말의 활용성 증대를 위해 High Volume Slag를 자극제 종류별, 치환율별, 조강제 혼입율별, NaOH, $Na_2SiO_3$ 혼합사용시, 폐알칼리자극제 혼입율별 특성을 알아보기 위해 실험하였다. 실험결과, 압축강도의 경우 수산화나트륨을 제외한 모든 알칼리자극제에서 치환율이 증가함에 따라 강도가 증진되었다. 알칼리자극제 중 규산나트륨이 동탄성계수와 흡수율 등에서 높게 나타났으며, 조강제의 경우 혼입율 1.5%와 고로슬래그 치환율 75%가 높은 강도증진을 나타내었다. 폐알칼리 자극제의 경우 모든 실험에서 각기 다른 결과를 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제18권2호
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• pp.77-83
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• 2008

Green-emitting $Ba_{1.468}Sr_{0.5}SiO_4\;:\;Eu_{0.012},\;Y_{0.02}$ phosphor powders under long-wavelength ultraviolet light were prepared via high-temperature flame spray pyrolysis from spray solutions with and without $NH_4Cl$ flux. The effects of the temperature of the diffusion flame and the $NH_4Cl$ flux on the morphologies, crystal structures and photoluminescence intensities of the $Ba_{1.468}Sr_{0.5}SiO_4\;:\;Eu_{0.012},\;Y_{0.02}$ phosphor powders were investigated. The phosphor powders obtained from the spray solution with the $NH_4Cl$ flux had higher photoluminescence intensities compared to phosphor powders obtained from the spray solution without the flux. The photoluminescence intensity of the phosphor powders obtained from the spray solution without the flux decreased as the flow rate of the fuel gas increased. On the other hand, the photoluminescence intensity of the phosphor powders obtained from the spray solution with the flux increased as the flow rate of the fuel gas increased. The difference of in the phase purity and morphology of the powders affected the photoluminescence intensities of the phosphor powders.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2003년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.679-684
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• 2003

급속한 경제성장과 산업발달로 인해 국내외 에너지 소비량은 매년 크게 증가하고 있으며 이에 따라 화석연료의 사용도 증가하는 추세이다. 연소반응을 통한 화석연료의 사용은 GHG 중 가장 큰 요인인 $CO_2$를 배출한다. 따라서 막대한 양으로 배출되고 있는 $CO_2$ 발생을 억제하기 위하여 다양한 이산화탄소 고정화 기술이 연구 중에 있다. 그 중에서 경제성이 있고, 환경친화적이며 대량의 $CO_2$를 안정적이고 영구적으로 처리할 수 있는 기술로 주목되고 있는 연구가 광물질을 이용한 $CO_2$ 미네랄 Carbonation 처리기술에 대하여 반응특성을 고찰하였다. 대상 광물질로 Ca 보다 $CO_2$ 처리 시 친화적인 것으로 알려진 Mg가 많이 함유된 Silicate 계열의 사문석(Serpentine[Mg$_3$Si$_2$O$_{5}$(OH)$_4$])을 대상으로 Carbonation 반응특성을 실험을 통하여 고찰하였다. 실험은 TGA를 이용한 분석실험과 200cc 급 Autoclave를 이용한 $CO_2$의 직접주입실험을 수행하였다. TGA분석과 200cc 급 Autoclave를 이용한 실험을 통해서 Serpentine 의 경우 실험에서 정한 운전조건에서 $CO_2$와의 Carbonation 반응에 적합한 물질로 판단된다는 결론을 도출하였다.