• 대한토목학회논문집
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• 제30권3C호
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• pp.159-165
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• 2010

최근 산업발전에 따른 천연자원 고갈, 공해물질 배출, 폐기물 발생 등과 같은 부가적인 문제는 세계적으로 이슈화되고 있다. 현재 국내 산업부산물은 연간 600만 톤이 발생하며, 매립, 소각, 저장과 같은 1차원적인 처리에도 한계가 발생하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 산업폐기물인 플라이애시 재활용 연구의 일환으로 플라이애시와 실리카퓸을 숏크리트에 활용하여 자원의 재활용 문제뿐만 아니라 숏크리트에 적용함으로써 플라이애시의 사용을 확대하고자 한다. 그러나 숏크리트에 적용하기에 앞서 최근 범지구적으로 이슈화되고 있는 환경문제에 보다 적극적으로 대처하기 위하여 환경유해성 평가가 반드시 필요하며, 본 연구에서는 예비 배합 및 압축강도 시험을 통해 도출한 10가지 배합에 대하여 화학성분 분석시험과 중금속 용출시험을 통해 환경 영향평가를 실시하였다. 압축강도 시험결과, 모든 배합에서 국내외 기준을 만족하는 것으로 나타났으며, 중금속 용출시험의 경우 Cr, Cd, Hg 성분은 검출되지 않고 Pb 성분은 플라이애시가 함유된 일부분의 경우에서만 검출되었다. 그리고 Cu, As 성분이 모든 배합에서 검출되었으나 국내외 기준에 모두 만족하는 결과를 얻을 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제33권1호
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• pp.58-68
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• 2024

핵심광물인 니켈, 코발트, 리튬은 NCM계 리튬이온배터리(이하 LIB)의 양극소재로 알려져 있다. 탄소중립 기조에 따라 전기자동차의 보급량 증가로 핵심광물 수요도 증가할 것으로 예상된다. 하지만, LIB용 핵심광물 Li, Co, Ni의 수요대비 공급 부족으로 인해, 폐리튬이온배터리(EOL LIB)의 리싸이클링 수요가 증가할 것으로 예상된다. EOL LIB(폐 LIB) 재활용은 유해화학물질 무기산 침출제인 염산(HCl), 질산(HNO₃), 황산(H₂SO₄)을 침출공정에 적용하여 재활용한다. 본 연구에서는 친환경 대체침출제 메탄술폰산(이하 MSA)의 적용 가능성을 검토하였다. 또한, 침출제 농도, 환원제 농도, 침출시간, 광액농도(P/D), 온도 등의 침출인자가 NCM Black mass 침출에 미치는 영향을 연구하였다. 침출실험 결과, 침출제와 환원제 농도, 침출시간, 침출온도가 증가함에 따라 목적금속 Ni, Li, Co, Mn의 침출률이 향상됨을 확인하였고, 금속의 최대 침출률은 80℃에서 99% 이상으로 나타났다. 또한, MSA는 NCM Black mass 대상 침출에 적용하여 Ni, Li, Co, Mn을 회수할 수 있음을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권6호
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• pp.81-91
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• 2022

리튬이온 배터리의 사용은 전자기기 및 전기차 등의 생산량 증가로 인해 사용량이 크게 증가하고 있으며, 이와 맞물려 향후 폐배터리의 발생량 증가도 예상된다. 따라서 폐배터리를 구성하고 있는 여러 유가 자원 중 Ni, Co, Mn, Li 등이 함유되어 있는 양극 활물질이 매우 중요한 유가 자원으로, 이를 재활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 양극 활물질 회수를 위해서 일반적으로 폐배터리로부터 블랙 매스(Black mass)를 회수하고, 이를 처리하여 주요 금속 자원을 회수한다. 블랙 매스를 회수하는 공정은 폐배터리를 수거-방전-해체-파쇄-분급의 순서로 이루어지며, 본 연구에서는 블랙 매스 회수를 위한 파쇄/분급 공정을 분석하였다. 파쇄/분급 공정을 통해 다양한 공정 산물의 입도 특성을 분석하고, 이 과정에서 생산된 산물의 입도별 형상을 현미경 및 SEM(Scanning Electron Microscopy)-EDS(Energy Dispersive Spectrometer)로 분석하였다. 분석 결과 블랙 매스로 회수되는 입자 중 74 ㎛의 미세한 입자들은 양극/음극 활물질이 전극으로부터 단체분리되어 존재하였지만, 100 ㎛ 이상의 입자들은 전극과 활물질이 붙어있는 상태에서 파쇄에 의해 입도가 감소되어 존재함을 확인하였다. 또한 배터리의 특징인 2종 혼합물(전극과 활물질)이 결합되어 있는 시료에 대해 파분쇄 특성을 모사할 수 있는 PBM(Population Balance Model) 을 개발하였으며, 2종 혼합물의 분쇄 상수를 도출하고 입도 분포 예측 성능을 검증하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.36-43
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• 2024

폐어망은 해양 플라스틱 폐기물의 50% 이상을 차지하며, 해양생태계를 파괴하는 주요 원인으로 지목되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 폐어망은 소각, 매립, 기계적 재활용 등의 방법으로 처리되고 있으나, 부가가치가 낮은 제품으로 재활용되며, 오염 물질을 배출한다는 한계가 존재한다. 하지만 플라스틱 고분자로 구성된 폐어망은 열분해 방법을 통해 처리할 경우, 합성가스 및 열분해유와 같은 유용한 자원으로 재활용할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 CO₂ 기반에서 폐어망을 촉매 열분해하여 고순도의 H₂를 생산하는 공정을 제안하였다. 제안된 공정은 다음 3단계로 구성된다. 첫째, 전처리 된 폐어망을 CO₂ 기반 하 Ni/SiO₂ 촉매 열분해 반응을 통해 합성가스 및 열분해유를 생산한다. 둘째, 생성된 열분해유를 연소시켜 열분해 반응의 에너지원으로 재사용한다. 마지막으로, 합성가스를 WGS (Water-Gas-Shift) 및 PSA (Pressure Swing Adsorption)를 통해 고순도의 H₂로 전환한다. 본 연구에서는 제안된 공정의 열분해 결과를 일반적인 열분해 조건인 기존 N₂ 기반 열분해 결과와 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 폐어망 500 kg/h을 열분해 시 N₂ 기반에서는 2.933 kmol/h의 고순도 H₂를, CO₂ 기반에서는 3.605 kmol/h 의 고순도 H₂를 생산 가능했다. CO₂ 기반 폐어망 열분해에서 CO 생산이 향상되어 최종적으로 H₂ 생산량이 증대된 결과가 도출되었다. 또한 폐어망 열분해 시 CO₂ 기반에서는 공정 운전 과정에서 배출되는 CO₂를 포집 후 활용함으로써, N₂ 기반 열분해에 비해 CO₂ 배출량을 89.8% 줄일 수 있었다. 연구 결과를 바탕으로 CO₂ 기반에서의 제안 공정은 폐어망 재활용과 더불어 친환경적인 수소 연료생산이라는 목표를 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권12호
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• pp.3971-3976
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• 2009

본 연구에서는 버려지는 굴패각을 상수도관 내부의 부식방지를 위한 세라믹 코팅제의 원료물질로 활용하고자 굴패각의 물리화학적 특성 및 소성가공 특성에 관한 연구를 수행하였다. 굴패각은 92.08%가 탄산칼슘($CaCO_3$)으로 이루어져 있었으며, 분쇄된 굴패각 입자의 형태는 대부분 타원형 형태를 나타내었다. 그리고 소성 처리된 굴패각의 특성은 소성온도가 높고 소성시간이 경과할수록 무게감소량 및 칼슘함량이 증가하는 경향을 나타내어 소성온도를 높이고 입자크기를 작고 균일하게 할수록 소성가공이 효율적인 것으로 나타났다. 이에 소성가공 처리된 굴패각은 정수장 및 상하수도관의 내부 부식방지를 위한 세라믹 코팅제의 원료물질로써 재활용이 가능할 것으로 판단하였다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2012년도 제46차 학술발표회
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• pp.119-119
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• 2012

섬유염색산업 중 면섬유의 염색과정에서 발생되는 머서라이징 폐액은 폐수처리장의 pH(수소이온농도)를 올리는 주원인이 되고 있어, 높은 pH에 따른 폐수처리 부과금이나 황산을 이용한 폐수 중화에 사용되는 약품비용이 과다하게 소요되고 있으며, 머서라이징공정에 사용되는 약품인 가성소다 비용이 계속 증가하고 있어, 기업의 환경처리비용 및 약품소모비용에 대한 부담이 매우 큰 실정이다. 본 기술은 머서라이징 폐액에 멤브레인 공정에 적용하여 폐가성소다로부터 가성소다를 회수할 뿐만 아니라, 회수된 가성소다를 다시 머서라이징 공정에 재이용할 수 있도록 하여 약품 절감효과 뿐만 아니라 폐수의 발생량과 오염물질의 농도의 획기적인 저감이 가능한 것이다. 본 연구에서는 서로 다른 기공크기를 갖는 막을 적용하여 투과플럭스, 부피회수율, 부유물질 및 유기물 제거율, 가성소다회수율, 파울링지수 등을 고려하여 폐수 특성에 맞는 가장 적합한 막을 선정하고, 각각의 막에 대하여 온도조건, 압력조건, 화학세정 등의 운전변수를 최적화, 고효율 폐알카리 회수 장치의 경제성 및 기술적 타당성 평가를 통한 가성소다 회수공정을 구성하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.581-584
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• 2007

(HFC(hydrofluorocarbon, 수소불화탄소)는 오존층 파괴 지수가 낮기 때문에 CFC(chlorofluorocarbon)의 대체 물질로 냉매와 발포제로 널리 사용되고 있는 물질이다. 하지만 HFC는 지구온난화 지수가 높은 기체이므로 대기중으로 방출되는 것을 막기 위해 분리/회수하여 재활용하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 공기와 HFC의 혼합기체로부터 HFC만을 분리해 내는 방법으로 가스 하이드레이트 형성법을 제안하였다. 이 방법의 열역학적 타당성을 검증하기 위하여 질소+HFC-134a 혼합기체에 대하여 275-285 K의 온도 범위와 1-27 bar의 압력범위에 걸쳐서 가스 하이드레이트 상평형을 측정하였다. 질소는 가스 하이드레이트를 형성하기 위하여 0 $^{\circ}C$에서 150 bar 이상의 높은 압력이 필요한 반면 HFC-134a는 대기압에 가까운 낮은 압력이 필요하다. 두 기체의 평형 압력의 차가 크다는 것은 가스 하이드레이트 형성법을 이용할 경우 기체의 분리 효율이 매우 높다는 것을 나타낸다. 그리고, 본 실험을 통해서 얻어진 혼합기체의 하이드레이트상(H)-액상($L_W$)-기상(V)의 3상 평형선이 순수한 HFC-134a의 3상 평형선에 가깝게 위치하였다. 이는 가스 하이드레이트를 이용한 분리법이 낮은 압력에서 운전될 수 있음을 나타낸다. 이 분리법은 낮은 압력에서 운전되어 경제적일 뿐만 아니라 물 이외의 다른 매개체를 사용하지 않기 때문에 환경 친화적인 공정이라 할 수 있다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.220-228
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• 2010

리인커네이션은 불교와 도교의 중심철학인 윤회라는 가치관으로 우리의 생활의식 속에 뿌리 깊게 존재해 왔다. 예술의 보편적 가치인 리인커네이션은 오랫동안 오브제로서의 표현의 대상이 되어져 왔으며 팝아트에 이르러서는 특별한 관심을 받았다. 시각디자인교육에서의 리인커네이션은 교육의 도구(Tool)로서 새로운 기능적 가치를 지니며 특히 디지털디자인 영역에서는 수업의 기본적 재료인 교재로서 필수적 콘텐츠가 되고 있다. 리인커네이션을 활용한 디자인교육은 에듀테인먼트적 특성이 두드러지며, 혁신적인 교육기법이라 주목받고 있는 에듀테인먼트 교육은 학습자에게 유희성과 흥미성을 자극하여 내적동기를 유도한다. 리인거네이션이 갖는 정서적 흥미와 인지적 흥미는 학습의 능동적 활동으로 이어져 창의성을 향상시키는 궁극적 목표에 도달하게 한다. 물질의 환생을 전제로 한 리인커네이션 교육은 물질의 재활용, 재사용이라는 단순한 지속성을 넘어 사물에 대한 본질과 철학적 가치를 이해해야하며 이러한 연구와 교육활동들이 수반되었을 때 디자인교육의 창의적 아이디어를 기대할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.554-554
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• 2009

지구온난화는 범지구적 환경문제로 매우 빠른 속도로 진행되면서 그 심각성을 더해가고 있다. 특히 해수면 상승이나 대형 태풍, 홍수, 가뭄 등의 이상기후가 빈번하게 발생되며 생태계에도 심각한 타격을 주고 있다. 이러한 지구온난화를 유발하는 물질들에 대해 도쿄의정서(Annex A)에 6대 온실가스($CO_2$ (이산화탄소), 메탄($CH_4$), $N_2O$(아산화질소), PFC(불화탄소), HFC(수소화불화탄소), $SF_6$(육불화황))로 정의 하여 규제대상으로 분류하고 있다. $CO_2$를 제외한 Non-$CO_2$ 온실가스들은 배출량이 $CO_2$에 비해 매우 낮지만 GWP(지구온난화지수)가 매우 커 지구온난화에 미치는 영향이 상당하다. 최근 이산화탄소 이외에 지구온난화 문제를 일으키는 온실가스에 대한 많은 관심으로 대상가스의 처리 또는 재활용을 위한 신기술 및 신공정 개발에 박차를 가하고 있다. 온실가스 중 HFCs는 GWP가 1300으로 미량의 배출로도 심각한 기후변화를 일으킬 수 있는 물질로, 우리나라의 경우 1990년 이후 HFCs 배출량 증가율은 연 평균 4.9% ~ 13.8%이다. 국내외 온실가스 처리기술은 대부분 CO2에 대한 연구개발 및 실증화가 지배적이고, non-CO2에 대한 처리기술 개발수준은 미흡할 뿐만 아니라 본 연구 대상인 HFCs 의 경우에는 처리기술 연구개발이 전무하다. 특히 HFCs는 냉매 또는 발포제로 사용되는데 일반적으로 사용 후 특별한 처리과정 없이 대기중으로 배출된다. 본 연구에서는 non-CO2 가스인 HFC-134a 를 대상으로 혼합가스에서 분리 회수를 위해 하이드레이트 기술을 접목시켜 경제적, 친환경적인 기술개발을 목적으로 한다. kinetic 반응장치와 고압반응기 및 magnetic drive system 을 이용하여 stirring speed와 driving force에 따른 HFC-134a 하이드레이트 형성속도의 상관관계를 제시하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.98.1-98.1
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• 2018

소듐냉각 고속로 (SFR)는 원자력 발전의 가장 시급한 문제점으로 부각되고 있는 사용 후 핵연료를 재활용 하여 가동하는 원자로 이다. Generation IV로 명명되는 차세대 원자로 중에 하나로 국제 공동연구와 자체 연구를 통해 우리나라 고유의 기술이 축적되고 개발되고 있다. 현재 소듐냉각 고속로의 가장 큰 문제점 중의 하나는 금속핵연료와 피복관의 상호반응이다. 상호반응이 일어나면 공융현상을 일으켜 피복관의 녹는점이 낮아지고 피복관의 두께가 얇아져 원자로의 안전에 치명적인 위협이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전해도금 (electro-plating)을 활용하여 HT9 피복관 내면에 크롬을 도금하여 금속핵연료와 피복관의 상호반응을 억제하는 연구가 본 연구팀에서 진행되고 있다. 크롬과 전해도금을 코팅 물질과 코팅 방법으로 선정한 이유는 튜브 내면에 적용하기 용이하고 경제적인 코팅 방법이기 때문이다. 본 연구에서는 여러 가지 전해도금 인자 중 온도와 pulse 전류의 파형이 상호반응 방지 효과에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 도금액의 온도를 $50{\sim}80^{\circ}C$, 전류 파형 중 on/off time을 1:1, 10:1, 1:10으로 하여 여러 HT9 시편을 도금하였고 모의 금속 핵연료 합금인 Ce-Nd와 확산 반응 실험을 수행하여 상호반응 방지 효과를 분석하였다. 광학현미경과 전자현미경을 이용한 미세구조 분석 결과 도금액의 온도가 $65^{\circ}C$ 이하인 시편에서는 미세균열이 심하게 발생하였고 그 균열을 통해서 물질이 확산하고 상호반응을 한다는 것이 관찰되었다. $65^{\circ}C$보다 높은 도금액의 온도에서 형성된 크롬막은 균열이 없고 상호반응 방지 효과가 좋은 것이 확인되었다. 특히 전류 파형의 on/off time이 1:1일 때 상호반응 방지 효과가 가장 좋은 것을 확인하였다. 이러한 결과는 크롬 전해도금의 코팅 조건이 상호반응 방지 효과에 매우 중요한 요인으로 작용한다는 것을 말해주고 있다.