• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.116-116
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• 2018

부식은 재료와 사용 환경과의 상호작용에 의한 결과로서 일반적으로 두께의 감소와 균열의 발생 및 파손 등의 문제로 나타난다. 특히 사용환경 중에서 해수 분위기는 금속의 부식에 가장 유리한 조건이다. 따라서 해양환경 중 항만이나 조선 및 해양 산업 등에 많이 이용되는 강 구조물은 이에 대응하기 위하여 도장방식이나 음극방식을 사용하고 있다. 여기서 음극방식은 피방식체를 일정전위로 음극 분극하는 원리로써 외부전원을 인가하거나 비전위의 금속을 전기적으로 연결하여 방식하는 방법이다[1]. 한편, 해수 중에서 이와 같은 원리로 음극방식 할 경우에는 피방식체인 강재표면에 부분적으로 칼슘 또는 마그네슘 화합물 등의 생성물이 부착하는 현상을 볼 수 있게 된다. 이와 같이 수산화마그네슘($Mg(OH)_2$)및 탄산칼슘($CaCO_3$)을 주성분으로 하여 석출되는 석회질 피막(calcareous deposits)은 피방식체에 유입되는 음극방식 전류밀도를 감소시켜 주거나 물리적 장벽의 역할을 함으로써 외부의 산소와 물 등 부식환경으로부터 소지금속을 보호한다[2]. 그러나 석회질 피막은 소지금속과의 결합력, 막의 균일한 분포, 내식성 및 제작시간의 단축 등 해결해야 할 과제가 있다. 또한 여러 가지 환경 조건 등의 영향을 받아 그 피막의 형성 정도도 가늠하기 어렵기 때문에 음극방식 설계 시 그 정도에 따른 영향을 고려-반영하기가 곤란하다. 따라서 본 연구에서는 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 전착프로세스를 통해 해수 중 기체를 용해시켜 석회질 피막을 제작하고 막의 결정구조 제어 및 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 강 기판(Steel Substrate)은 일반구조용강(KS D 3503, SS400)을 사용하였으며, 외부전원은 정류기(Rectifier, xantrex, XDL 35-5T)를 사용하여 3 및 $5A/m^2$의 조건으로 인가하였다. 양극의 경우에는 해수에 녹아있는 이온 이외에 다른 성분들이 환원되는 것을 방지하기 위해 불용성 양극인 탄소봉(Carbon Rod)을 사용하였다. 이때 석출속도, 밀착성 및 내식특성 향상을 위해 해수에 주입한 기체의 양은 0.5 NL/min였으며, 기판 근처에 고정하여 음극 부근에서의 반응을 유도하였다. 각 조건별로 제작된 막의 표면 모폴로지, 조성원소 및 결정구조 분석을 실시하였으며, 석회질 피막의 밀착성과 내식특성을 평가하기 위해 규격에 따른 테이핑 테스트(Taping Test, ISO 2409)와 3 % NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극 시험을 진행하여 제작된 막의 내구성과 내식성을 분석-평가하였다. 시간에 따른 전착막의 외관관찰 결과 전류밀도의 증가와 함께 상대적으로 많은 피막이 형성되었고, 용해시킨 기체에 의해 더 치밀하고 두터운 피막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 성분 및 결정구조 분석 결과 $Mg(OH)_2$ 성분의 Brucite 및 $CaCO_3$ 성분의 Calcite 및 Aragonite 구조를 확인하였으며, 용해시킨 기체의 영향으로 $CaCO_3$ 성분의 Aragonite 구조가 상대적으로 많이 검출되었다. 밀착성 및 내식성 평가를 실시한 결과 해수 중 용해시킨 기체에 의해 제작한 시편의 경우 견고하고 화학적 친화력이 높은 Aragonite 결정이 표면을 치밀하게 덮어 전해질로부터 산소와 물의 침입을 차단하는 역할을 하여 기체를 용해시키지 않은 3 및 $5A/m^2$ 보다 비교적 우수한 밀착성 및 내식 특성을 보이는 것으로 사료된다.

• 한국분말재료학회지
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• 제16권2호
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• pp.98-103
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• 2009

The ultrafine titanium carbonitride particles ($TiC_{0.7}N_{0.3}$) below 100nm in mean size were successfully synthesized by Mg-thermal reduction process. The nanostructured sub-stoichiometric titanium carbide ($TiC_{0.7}$) particles were produced by the magnesium reduction at 1123K of gaseous $TiC_{l4}+xC_2Cl_4$ and the heat treatments in vacuum were performed for five hours to remove residual magnesium and magnesium chloride mixed with $TiC_{0.7}$. And final $TiC_{0.7}N_{0.3}$ phase was obtained by nitrification under normal $N_2$ gas at 1373K for 2 hrs. The purity of produced $TiC_{0.7}N_{0.3}$ particles was above 99.3% and the oxygen contents below 0.2 wt%. We investigated in particular the effects of the temperatures in vacuum treatment on the particle refinement of final product.

• 한국분말재료학회지
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• 제18권4호
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• pp.359-364
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• 2011

Zr-Ti alloy powders were successfully synthesized by magnesium thermal reduction of metal chlorides. The evaporated and mixed gasses of $ZrCl_4+TiCl_4$ were injected to liquid magnesium and the chloride components were reduced by magnesium leading to the formation of $MgCl_2$. The released Zr and Ti atoms were then condensed to particle forms inside the mixture of liquid magnesium and magnesium chloride, which could be dissolved fully in post process by 1~5% HCl solution at room temperature. By the fraction-control of individually injected $ZrCl_4$ and $TiCl_4$ gasses, the final compositions of produced alloy powders were changed in the ranges of Zr-0 wt.%~20 wt.%Ti and their purity and particle size were about 99.4% and the level of several micrometers, respectively.

• 한국분말재료학회지
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• 제11권4호
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• pp.322-327
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• 2004

Ultrafine titanium carbide particles were synthesized by the reaction of liquid-magnesium and vaporized TiCl$_{4}$+C$_{x}$Cl$_{4}$(x = 1 and 2) solution. Fine titanium carbide particles with about 50 nm were successfully produced by combining Ti and C atoms released by chloride reduction of magnesium, and vacuum was then used to remove the residual phases of MgCl$_{2}$ and excess Mg. Small amounts of impurities such as O, Fe, Mg and Cl were detected in the product, but such problem can be solved by more precise process control. The lattice parameter of the product was 0.43267 nm, near the standard value. With respect to the reaction kinetics, the activation energy for the reactions of TiCl$_{4}$+C$_{2}$Cl$_{4}$and Mg was found to 69 kJ/mole, which was about half value against the use of TiCl$_{4}$+CCl$_{4}$, and such higher reactivity of the former contributed to increase the stoichiometry until the level of TiC$_{0.96}$ and decrease the free carbon content below 0.3 wt.%.

• 분석과학
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• 제11권3호
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• pp.151-155
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• 1998

100 mM NaCl+27 mM $MgCl_2$ 용액에서, 도데실황산나트륨 (SDS)의 유무에 따른 1.0 mM 메틸비올로겐 ($MV^{2+}$)의 전기화학적 거동을 연구하였다. ${\Delta}E_p$(산화와 환원 봉우리전위 값의 차이) 대 - log[SDS]로 도시한 그림에서 두 선의 교차점을 임계미셀농도 (CMC)로 결정하였다. $Mg^{2+}$가 첨가되면, 유리탄소전극에 대한 효과적인 $MV{\cdot}^+$의 접근이 가능해지고 미셀형성도 지연되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.155-155
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• 2011

용융탄산염 연료전지(MCFC)는 $650^{\circ}C$에서 작동하는 고온형 연료전지 시스템이다. 이 시스템은 천연가스 등을 개질하여 생산된 수소를 바로 전기로 생산할 수 있는 시스템으로 열효율이 높으며, 현재 대체 발전시스템으로 각광을 받고 있다. MCFC는 개질방식에 따라 내부개질 방식과 외부개질 방식이 있다. 내부개질 방식은 수소를 생산하는 개질기가 스택내부에 장착된 형식으로 천연가스를 스택내부에서 개질하여 바로 전기를 생산하는 방식이다. 이 내부개질반응에 사용되는 촉매로는 알루미나에 고함량 (약 50 wt.%)으로 담지된 니켈(Ni) 계열촉매이 주로 쓰이고 있다. 이 고함량으로 담지된 촉매는 대부분 높은 활성을 보인다. 비교적 낮은 온도 운전조건 (약 $580{\sim}620^{\circ}C$)을 가지는 MCFC 내부개질에 적용하기 위해서는 활성점인 니켈을 최대한 담지체에 고르게 분산 시켜야한다. 이를 위해서 MgO를 이용하여 촉매의 활성점을 높게 분산시키는 연구를 진행 하였다. 촉매를 제조하는 방법으로 요소(urea)를 이용한 균일용액침전법을 이용하였다. 니켈함량은 50 wt.%로 고정을 한 다음, MgO 양과 $Al_2O_3$ 양을 각각 0 ~ 45 wt.%와 5 ~ 50 wt.%로 조절하면서 촉매를 제조하여 그 특성들을 분석하였다. 물성을 비교하기 위해서, X-선 회절분석 (XRD) 및 TPR, 물리화학흡착 실험을 하였다. 촉매의 활성을 살펴보기 위해서, fresh 상태 및 피독 상태에서 메탄수증기 개질활성 실험을 실시하였다. MgO 함량이 없거나 적은 촉매에서는 높은 BET surface area와 작은 NiO, metallic Ni 결정 크기가 나타났다. 반면 MgO 함량이 높은 촉매에서 낮은 BET surface area와 비교적 큰 NiO, metallic Ni 결정 크기가 나타났다. 또한 XRD 분석에서 MgO 함량이 증가할 수 록 MgO 결정 피크가 명확히 나타났으며, $MgAl_2O_4$ 피크는 나타나지 않았다. TPR 분석에서 촉매들의 환원 피크를 측정한 결과, 저함량의 MgO를 포함한 촉매는 $700^{\circ}C$ 부근에 환원 피크가 관찰되었고 MgO가 고함량인 촉매는 환원 피크가 $400^{\circ}C$ 부근에서 관찰되었다. 촉매의 초기 fresh 상태에서의 활성은 고함량 MgO를 포함한 Ni-90M10A 샘플을 제외하고 모든 촉매가 거의 비슷하게 나타났다. 그러나 $K_2CO_3$ 피독 상태에서는 MgO 함량이 증가할 수 록 활성이 좋지 않았음을 알 수 있었다. 따라서 MgO가 소량 포함된 촉매의 경우 fresh 상태에서는 우수한 물성과 활성을 보이지만, 피독상태에서는 MgO가 포함되지 않은 Ni-$Al_2O_3$ 촉매가 우수한 활성을 보였다.

• 대한화학회지
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• 제32권1호
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• pp.22-29
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• 1988

알카리토류 금속-구리-산화아연계 촉매위에서 메탄올-물혼합물이 이산화탄소와 수소로가는 반응을 150$^{\circ}C$${\sim}\;300^{\circ}C$의 온도범위에서 연구하였다. 일반적으로 구리-아연계 촉매에 알카리토류 금속이 첨가되면 촉매의 활성도는 감소하고 이산화탄소 생성에 대한 선택성은 증가했다. 마그네슘-구리-산화아연 촉매에서는 200$^{\circ}C$부터, 바륨-구리-산화아연계 촉매에서는 250$^{\circ}C$부터 촉매활동을 관찰할 수 있었다. 그리고 250$^{\circ}C$에서 이산화탄소 형성에 대해 가장 높은 선택성을 나타낸 촉매는 바륨-구리-산화아연계 촉매이다. 알카리토류 금속과 산화아연이 반응성에 미치는 효과를 조사하기 위해 이들 촉매에 대해 각각 이산화탄소-승온탈착 실험과 수소-승온환원 실험을 실시하였다. 산화마크네슘, 산화칼슘, 산화바륨의 순서로 이산화탄소와의 상호작용이 증가하였으며, 산화아연은 산화구리의 환원온도를 감소시키는 작용을 했다. 이들 결과들로부터 산화아연은 구리의 산화환원과정에서 수소를 활성화시키는 역할을 하며, 알카리토류 금속은 이산화탄소를 흡착한다고 할 수 있겠다.

• 한국유기농업학회지
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• 제20권1호
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• pp.37-48
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• 2012

본 연구는 유기재배 배 과수원에서 녹비작물 재배에 의한 식물양분의 환원효과를 알아보기 위해서 수행되었다. 처리는 녹비작물 재배방법에 따라서, 1) 방임초생, 2) 겨울철 녹비작물 재배(호밀+헤어리베치), 3) 겨울철 녹비작물+여름철 녹비작물[그린솔고(수단그라스 품종($Sorghum$ $bicolor$ L.))+네마장황(클로타라리아 품종($Crotalaria$ $juncea$ L.))]으로 나누었다. 겨울철 녹비작물인 호밀과 헤어리베치는 각각 6.4kg/10a와 3.0kg/10a로 2008년 10월 17일에 파종하였으며, 여름철 녹비작물인 그린솔고와 네마장황은 각각 2.0kg/10a와 3.0kg/10a로 2009년 6월 4일에 전남 보성의 배 과수원 독농가에 처리하였다. 녹비작물의 건물중은 겨울+여름녹비작물>겨울녹비작물>방임초생 순으로 나타났다. 녹비작물의 건물중의 차이는 전질소와 인산 그리고 칼륨의 환원량에도 영향을 미쳤으며, 10-12년생 '신고' 배나무가 필요로 하는 질소와 인산 그리고 칼륨의 요구도에 비교해서 다소 많은 양을 공급한 것으로 판단되었다. 이러한 과다한 무기성분 공급량은 토양의 유기물과 칼륨 그리고 마그네슘 농도를 적정농도 이상으로 증가시켰다. 하지만 배나무의 영양상태의 지표인 잎의 무기성분은 녹비작물 연용에 따른 별다른 영향을 받지 않은 것으로 사료되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제26권5호
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• pp.54-60
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• 2017

본 연구에서는 $TiCl_4$ 투입시간의 효과가 $TiCl_4$ and Mg의 주어진 중량비율에서 Kroll반응에 미치는 효과를 조사하였다. 그리고 환원반응은 $TiCl_4$ 투입시간에 따라 온도변화를 측정하고, 반응 후 Ti 스폰지 단면과 외관을 관찰함으로써 조사되었다. Kroll 반응열 생성에 의한 온도 증분은 $TiCl_4$ 투입속도에 직선적으로 비례하는 것으로 파악되었다. $TiCl_4$ 투입시간과 환원조 온도 그래프를 보면, 초기 온도 피크가 주입조건에 무관하게 모두 관찰되었다. 이는 초기 Kroll 반응후 $MgCl_2$ 형성으로 인한 일시적인 반응 중단을 의미하는 것으로 해석된다. 또한 스폰지 단면을 관찰해보면, 구형 Mg 입자상이 $MgCl_2$ 내부에 다량으로 관찰되었다. 우리는 이것이 지속적인 Kroll 반응이 일어나도록 미반응 Mg 표면을 계속적으로 공급하는 과정이라 추론할 수 있다. 주사전자현미경으로 스폰지 외형을 관찰한 결과는 Kroll 반응된 Ti 입자들의 합체나 성장이 냉각속도에 의해 제어될 수 있음을 보여주었다.

• 한국환경농학회지
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• 제32권4호
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• pp.279-286
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• 2013

본 연구는 시설하우스 당근 연작장해 경감을 위한 녹비작물 재배가 당근의 생육특성 및 수량에 미치는 영향을 알아보기 위한 연구로서 하계녹비작물인 크로타라리아 및 수단글라스를 실제 당근 연작재배지에 단파 및 혼파로 구분하여 파종하였으며, 생육된 녹비작물의 양분공급량을 조사하였고, 녹비작물의 토양환원 후 토양의 이화학적 특성을 조사하였으며, 녹비작물 토양에 환원 후 후작물인 당근의 생육특성 및 당근의 장해율과 상품수량을 조사하여 녹비작물의 당근 연작장해 경감효과를 조사하였다. 시설하우스 당근 연작재배지서 생육된 녹비작물의 질소(N), 인($P_2O_5$), 칼륨($K_2O$), 칼슘(CaO) 및 마그네슘(MgO) 공급량은 크로타라리아의 경우 각각 8.3, 7.5, 4.4, 7.8 및 2.1 kg/10a이었으며, 수단글라스의 경우 각각 8.4, 8.6, 26.8, 0.3 및 2.7 kg/10a이었으며, 혼파의 경우는 단파와 유사한 경향이었다. 당근 연작재배지에서 녹비작물의 토양환원 전 후 토양의 물리학적 특성을 조사한 결과 용적밀도는 녹비작물 처리구가 대조구에 비해 감소하는 경향이었고, 공극률은 증가하는 경향이었다. 토양환원 전 후 토양의 pH는 대조구와 별다른 차이 없이 6.37-6.64 범위였으며, EC는 크로타라리아(2.86 dS/m) 및 수단글라스(2.24 dS/m) 처리구가 대조구(3.14 dS/m)에 비해 낮았다. 토양 중 유기물, T-N 및 avail. $P_2O_5$ 함량은 녹비작물 처리구가 대조구에 비해 증가하는 경향이었다. 녹비작물 토양환원에 따른 후작물인 당근의 총 생산량은 크로타라리아 처리구에서 7,916 kg/10a로 가장 높은 수량을 보였으며, 대조구의 경우는 6,869 kg/10a로 가장 낮았다. 장해율은 대조구, 관행처리구, 크로타라리아, 수단글라스, 수단글라스 + 크로타라리아 처리구에서 각각 34.9, 23.1, 21.4, 22.9 및 19.8%로 혼파 처리구에서 가장 낮은 장해율을 보였다. 당근의 상품수량은 크로타라리아 처리구(6,226 kg $10a^{-1}$)가 관행처리구(5,890 kg/10a) 및 대조구(4,473 kg/10a)에 비해 각각 5.7% 및 39.2%의 증수효과를 보였다. 이상의 결과를 미루어 볼 때, 당근 연작재배지에서 녹비작물의 시용은 비료로서 충분한 가치가 있으며, 녹비작물 토양환원 후 토양의 물리성 및 화학성을 개선함으로써 시설하우스 당근 연작재배지의 연작장해를 경감할 수 있을 것으로 사료된다.