• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제28권1호
• /
• pp.79-92
• /
• 1996

방사성폐기물 처분후 처분장내에서는 금속의 부식과 셀룰로스 물질의 미생물 분해에 의한 기체가 발생하게 된다. 이 논문에서는 금속부식과 미생물 분해에 의해 발생되는 기체의 발생률을 예측하는 수학적 모델을 검토하고, 그로부터 저준위 방사성폐기물 처분장에 대한 기체 발생률을 예측하여 보았다. 금속성 물질의 부식은 3단계로 일어나며 그중 마지막 단계에서 H$_2$가 발생하게 된다. 셀룰로스 물질의 미생물 분해는 8가지 형태의 박테리아에 의해 일어나는 화학반응에 따라H$_2$, $CO_2$, CH$_4$등이 발생하게 되는데 이는 처분장내의 pH 및 몇몇 화학종의 농도에 따라 반응률이 결정되게 된다. 이 논문에서는 처분후 약10,000년 동안 발생되는 주요 기체의 발생률 및 누적발생 량을 예측하여 보았다. 평가 결과, 중저준위 방사성폐기물 처분장내에서 발생되는 기체는 H$_2$가 가장 많이 발생되는 것을 알 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.121-121
• /
• 2016

치아는 인체중에서도 혹한 환경에서 부분으로 높은 하중과 타액과 같은 강 부식성 매체로 그 환경이 상상을 초월한다. 즉 반복적으로 가해지는 하중(응력)과 침식을 유발하는 타액과 음식물 등이다. 따라서 치아가 쉽게 파괴되거나 썩는 현상이 나타나게 된다. 이렇게 사용되다가 치아의 역할을 다하게 되면 인공치아를 사용하게 되는데 그 재료가 바로 타이타늄(Ti)이다. 생체매식재로 사용되는 Ti는 반응성이 높아 산소와 쉽게 결합하여 표면에 TiO, $TiO_2$, 및 $Ti_2O_3$와 같은 산화피막을 표면에 형성함으로써 뛰어난 부식저항성과 생체적합성을 가지며 생체에 독성이 없고 탄성계수가 골과 비슷하여 골과 임플란트 경계면에서 응력분산에 유리한 성질 등 물리적, 기계적 성질이 뛰어나 외과용 임플란트 재료로 가장 좋은 재료이다. 금속 임플란트의 생체적합도는 임플란트 재료 자체보다는 생체 내 산화막이 화학적으로 불안정할 때 부식이 발생하게 되고 그 결과 금속이온이 주위로 유리되어 조직반응을 일으키므로 금속의 표면을 덮고 있는 산화막에 의해 좌우된다. Ti는 생체불활성재료로서 매식재료로 사용할 경우 뼈와 잘 융합되는 골유착을 나타내나 골과 화학적결합은 하지 않고 골형성을 적극적으로 유도하지 못함으로 환자의 치유기간이 길어지게 된다. 이러한 이유로 골조직내 임플란트의 접합을 개선하기위한 연구가 이루어져 골과의 결합을 높이기 위해 골유착을 일으키는 Ti에 골성장을 유도하는 뼈성분인 하이드록시 아파타이트(HA)라는 물질을 플라즈마 코팅법을 사용하던가 아니면 Hanks' solution내에서 침적 후 HA도금을 하는 방법 등으로 처리하고 있다. 그러나 플라즈마 코팅법은 고온에서 처리를 행하고 Hanks' solution내에 침적할 경우 Ti표면에 밀착도가 저하되거나 합금의 상변화 등으로 인하여 표면처리 과정 중에서 내식성이 크게 감소될 수 있다. 이러한 여러 가지 코팅법을 통하여 골 유착을 증진시키기 위한 연구는 계속되고 있지만 임상적으로 사용 후 문제가 단시일에 발생되는 것도 아니고 수년이 지나야 나타나게 된다. 이러한 방법으로 코팅을 하게 되면 골과 잘 유착이 되어 자연차아와 같은 기능을 하게 된다. 따라서 이러한 문제를 최소화하는 방법이 나노구조를 표면에 형성시켜 골유착을 쉽게 함으로써 이를 개선할 수 있을 것으로 생각되어 본 강의에서는 임플란트의 문제와 사용되는 재료에 대하여 고찰하여 자연치아를 대체 할 수 있는지 알아보았다.

• 한국가스학회지
• /
• 제3권3호
• /
• pp.39-44
• /
• 1999

일반강구조물로 많이 사용되고 있는 SM20C, BsC3 및 STC4H에 대하여, 여러 가지 부식환경(지하수($6,000{\Omega}{\cdot}cm$), $0.5\%\;H_2SO_4$ 및 $0.5\%HNO_3$)침지하에서의 부식특성 및 건조상태에서의 찰과마멸특성실험에 의한 이종금속간의 찰과마멸특성을 고찰하였다. 침지시험의 경우, 이들 금속의 전위값은 $HNO_3$, 지하수, $H_2SO_4$ 순으로 크게 나타났으며, BsC3을 제외한 동재금속보다 이종금속의 전위가 높았다. 동종재인 SM20C의 마멸은 회전측의 경우가 이동측보다 약 1.9배 증가하였으며, 이는 마찰력에 의한 표면경화가 그 원인인 것으로 추측된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.23-30
• /
• 2019

섬유보강 시멘트계 복합재료 (이하 FRCC)는 균열 폭의 제어 등의 역학적인 효과뿐 아니라 철근방식에도 효과가 있는 것이 기존의 문헌으로부터 확인되고 있다. 본 연구에서는 아연섬유를 포함한 각종 금속섬유를 이용하여 철근의 방식효과를 부식 촉진 실험에 의해 검토했다. 더욱이 방식효과에 큰 영향을 미치는 염분침투, 희생양극 효과, 전기회로 형성에 주목하여, 각각의 요인에 있어서 검토를 실시했다. 그 결과, 금속섬유를 혼입한 FRCC의 방식효과를 확인할 수 있었으며, 특히 희생 양극효과가 높은 아연섬유의 경우, 염분침투 억제 효과가 뛰어나 내부식 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.135-140
• /
• 2022

대부분의 기계는 여러 종류의 금속으로 구성된다. 특히 선박의 축계는 프로펠러 날개의 황동과 스테인리스로 된 축으로 이루어져 있다. 이 이종금속이 바닷물의 전해액에 들어가면 볼타 전지를 이루고, 기전력이 발생된다. 이 기전력은 축계를 받치고 있는 베어링과 축을 전기부식 시키는 원인이 된다. 선박에서는 이 부식을 막기 위해 선박에서는 축 접지 시스템을 설치하여 운용하고 있다. 본 연구는 가변피치 프로펠러의 축기전력을 측정하기 위하여 추진축의 전압과 주기관의 회전수를 동시에 측정하였다. 측정장치는 내셔널인스트루먼트사의 24bit A/D컨버터를 사용하여 측정하였고, 프로그램은 LabVIEW를 사용하였다. 주기관의 회전수와 축기전력의 발생, 블레이드 각도에 따른 기전력과, 배의 항해 방향에 따른 축기전력을 측정하고 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제10권12호
• /
• pp.3731-3739
• /
• 2009

철, 황동, 아연, 구리 등 금속과 탄소섬유를 양전극으로 한 해양 퇴적물 전지를 구성하여 전기적 특성을 알아보았다. 금속 전극으로는 철, 황동, 아연, 구리판과 탄소전극으로는 graphite felt가 사용되고 환원부 전극은 graphite felt로 하였다. 해안 퇴적토에 서식하는 미생물군에 의해, 또는 빠른 금속 부식반응에 기초한 산화작용에 의해 전자가 방출되고 아연/철 전극에서 최대전류가 $7.7\;A/m^2$, 철 전극에서 최대 $6.9\;W/m^2$의 전력밀도가 형성되었다. 탄소 천을 감싼 복합금속전극 시험결과 금속전극만 사용한 경우보다 전기특성이 60%정도 향상되었고 이는 미생물 증식과 부식에 의한 산화피막 형성이 지연된 결과로 여겨진다. 산화전극부의 ORP는 실험시간 내내 일정하였으며 구리전극 사용시 유기산 형성으로 추정되는 약한 pH 강하가 일어났다. 전극부와 전해질 부분의 전기저항을 계산한 결과 전기 생산의 주 영향인자는 부식반응 조절과 미생물의 전자 이전활성에 있음을 알 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.32.2-32.2
• /
• 2011

반도체 생산공정에서 CMP (Chemical-mechanical planarization) 공정은 우수한 전기전도성 재료인 Cu의 사용과 다층구조의 소자를 형성하기 위해서 도입되었으며, 최근 소자의 집적도가 증가함에 따라 CMP 공정 비중은 점점 높아지고 있다. Cu CMP 공정에서 연마제인 슬러리는 금속 표면과의 물리적 화학적 반응을 동시에 사용하여 표면을 연마하게 되며, 연마특성을 향상시키기 위해 산화제, 부식방지제, 분산제 및 다양한 계면활성제가 첨가된다. 하지만 슬러리는 Cu 표면을 평탄화하는 동시에 오염입자, 유기오염물, 스크레치, 표면부식 등을 발생시키며 결과적으로 소자의 결함을 야기시킨다. 특히 부식방지제로 사용되는 BTA (Benzotriazole)은 Cu CMP 공정 중 Cu-BTA 형태로 표면에 흡착되어 오염원으로 작용하며 입자오염을 증가시시고 건조공정에서 물반점 등의 표면 결함을 발생시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 Cu 표면에서 식각과 부식반응을 최소화하며, 오염입자 제거 및 유기오염물을 효과적으로 제거하기 위한 Post-CMP 세정 공정과 세정액 개발이 요구된다. 본 연구에서는 오염입자 및 유기물 제거와 동시에 표면 거칠기와 부식현상을 제어할 수 있는 post Cu CMP 세정액을 개발 평가하였다. 오염입자 및 유기오염물을 제거하기 위해서 염기성 용액인 TMAH 사용하였으며, Cu 이온을 용해할 수 있는 Chelating agent와 표면 부식을 억제하는 부식 방지제를 사용하여 세정액을 합성하였다. 접촉각 측정과 FESEM(field Emission Scanning Electron Microscope) 분석을 통하여 CMP 공정에서 발생하는 유기오염물과 오염입자의 흡착과 제거를 확인하였으며 Cu 웨이퍼 세정 전후의 표면 거칠기의 변화와 식각량을 AFM(Atomic Force Microscope)과 4-point probe를 사용하여 각각 평가하였다. 또한 세정액 내에서의 연마입자의 zeta-potential을 측정 및 조절하여 세정력을 향상시켰다. 개발된 세정액과 Cu 표면에서의 화학반응 및 부식방지력은 potentiostat를 이용한 전기화학 분석법을 통해서 chelating agent와 부식방지제의 농도를 최적화 시켰다. 개발된 세정액을 적용함으로써 Cu-BTA 형태의 유기오염물과 오염입자들이 효과적으로 제거됨을 확인하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2000년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.535-542
• /
• 2000

전차선로 가선재료에는 순수구리로 이루어진 전차선, 카드뮴이 포함된 조가선, steel과 Al의 이종금속으로 이루어진 ACSR이 있고 이들 재료는 산성비와 같은 부식환경에 노출되어 있다. 따라서 다양한 부식환경에서의 이들 재료의 부식특성 및 부식속도를 규명하는 것은 매우 중요한 일이다 이에 본 실험에서는 pH, 용존산소 및 염소이온의 영향을 동전위분극시험, 선형분극시험, 교류임피던스시험 및 갈바닉시험 등의 전기화학적 분석기법을 통해 가선재료의 부식거동 및 부식속도를 조사하였다. 실험 결과 카드뮴이 함유된 재료의 부식저항성이 순수구리로 이루어진 재료에서의 부식저항성보다 낮은 것을 확인하였고, 염소이온이 내식성을 감소시킨다는 것을 관찰하였으며, 갈바닉시험 결과 산성용액에서 염소이온을 첨가하였을 경우 steel의 높은 갈바닉부식 전류밀도를 ZRA 법을 통해 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국지하수토양환경학회 2001년도 추계학술발표회
• /
• pp.120-123
• /
• 2001

국내 원전에서 배출되는 사용후핵연료의 안정한 장기 보관과 평화적 재활용을 위한 많은 연구중에서 금속저장체 연구는 사용후핵연료의 장기 보관에 따른 부식 문제 해결과 방사성 붕괴열 제거 관점에서 관심을 끌고 있다. 본 논문에서는 고준위 방사성폐기물로 분류되는 금속저장체를 국내 심지층 암반에 영구 처분했을 때 발생하는 처분장 요구 면적과 영구 처분에 따른 방사선적 안전성에 관한 고찰을 통해 금속 저장체를 이용한 사용후핵연료 관리의 장단점을 분석하였다. 예비 조사 결과 주어진 데이터 조건에서는 금속 저장체는 고준위 방사성폐기물 처분장의 면적을 5 배 정도 줄일 수 있을 것이며 방사선적 안전성 또한 우수한 것으로 판명되었으나 향후 경제성과 핵비확산성을 고려한 종합적인 타당성 연구가 수행되는 것이 바람직하다고 판명되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.19-20
• /
• 2014

연료전지 스택을 구성하는 핵심 부품 중 하나인 분리판(Bipolar plate)은 반응 연료인 수소와 산소를 분리하여 셀(cell)의 전면적에 균일하게 분배, 공급, 배기 및 전기화학반응에 의해 생성된 전류를 수집하며, 높은 가스밀폐성, 전기전도성 및 내식성이 요구된다. 분리판 소재로는 흑연, 고분자-탄소 복합체 및 금속 등이 사용되고 있으며, 이중 연료전지 스택의 부피, 무게 및 제조비용 감소를 위하여 금속분리판이 주목받고 있다. 그러나 금속분리판의 경우 연료전지 작동환경에서 부식반응에 의한 이온 용출로 인해 전극촉매나 고분자전해질막의 오염을 유발할 수 있다는 단점이 있어 최근 금속계 분리판의 코팅을 통하여 분리판의 내식특성 및 전기적 특성을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다.