• 자원리싸이클링
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• 제31권3호
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• pp.27-39
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• 2022

리튬이차전지의 수요는 1990년대 이후로 휴대용 전자 기기 시장과 함께 지속적으로 증가되어 왔으며, 최근 전기 자동차 시장의 급격한 확장에 따라 리튬이차전지 또한 전 세계적으로 수요가 급증하였다. 이는 가까운 미래에 천연자원으로부터의 리튬 공급량을 앞설 것이며, 리튬 자원 수급의 불안정을 초래할 수 있다. 지속적으로 축적되는 수명이 다 한 폐전지 또한 환경적으로 큰 문제를 야기할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 사용된 리튬이차전지의 재활용은 매우 중요한 기술적 과제이다. 본 연구에서는 건식 공정을 이용한 리튬이차전지의 재활용 공정과 함께 리튬 회수를 위한 추가 공정에 대해 조사하였다. 전지 재활용을 위한 건식 제련의 지속적인 연구는 리튬 및 유가 금속의 회수율을 크게 향상시켜 전기 자동차 및 휴대용 전자기기의 필수 부품인 리튬이차전지의 시장 안정화에 크게 기여할 것이다.

• 자원리싸이클링
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• 제22권2호
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• pp.29-36
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• 2013

국내의 디스플레이 산업규모는 2007년 기준으로 48조원, 판매대수로는 324만대 이상으로 세계 최대 임에도 불구하고 폐 디스플레이 대부분은 소각 및 매립되어 처리되는 실정이다. 평판 디스플레이의 제품 순환 주기가 매우 짧은 것을 감안하면 대략 5년 사용 후 폐기 시 2015년부터는 약 400~500만대의 폐 디스플레이가 국내에 발생할 것으로 예측된다. 2003년부터 EU의 WEEE 재활용 관련 입법의 영향으로 폐 제품의 재활용 및 재자원화는 어느 때 보다 국가적으로 절실한 경제 사회적 이슈가 되었다. 폐 디스플레이에는 금, 은 등의 귀금속이 함유되어 있어 재활용의 경제적 부가가치도 크다. 이와는 별도로 최근 중국의 희소 금속과 희토류의 수출 제한으로 대두된 자원 확보의 측면에서도 폐 디스플레이의 재활용을 통한 인듐 등의 희소금속 소재화는 필수 불가결하다. 그러므로 우리나라에서도 환경적, 사회 경제적, 국가 전략적 측면에서의 파급효과를 종합적으로 고려한 통합 재활용 기술관련 연구 개발 및 이의 상용화가 시급하게 이루어져야만 할 것이다. 이에 본 연구에서는 특별히 LCD의 해체, 분리 공정의 최적화를 통한 해체/분해 절차서 작성, 모듈/부품의 유가 소재 비율 조사를 체계적으로 실시하였다. 이러한 해체/분리 공정 최적화 연구를 통하여 최종적으로 폐 디스플레이 통합 재활용 전체 공정도를 제안하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제17권5호
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• pp.28-36
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• 2008

자동차 폐촉매로부터 백금족 금속(PGMs)의 회수를 위한 어트리션 스크러빙의 효과를 조사하였다. 자동차 폐촉매를 2mm이하로 분쇄한 후 60분 범위내에서 어트리션 스크러빙하였으며 이를 체가름하였다. 스크러빙을 통해 촉매층은 촉매 지지체 표면으로부터 탈리되어 $45{\mu}m$이하의 미립자로 분리되었다. $45{\mu}m$ 이하 미립자의 양은 스크러빙 시간이 증가함에 따라 증가하였으며, 스크러빙 시간 40분에서 미립자의 유가물 함량은 $CeO_2$ 19.3%, $ZrO_2$ 1.9%, PGMs 419ppm을 나타내었다. 미립자에서 감마 알루미나의 회수율은 스크러빙 시간이 증가함에 따라 증가하였으며, 동시에 $CeO_2$, $ZrO_2$ 및 PGMs의 회수율도 $CeO_2$ 82.9%, $ZrO_2$ 78.7%, PGMs 78.9%로 증가하였다. 시료의 고액비 및 초기 투입 입자 크기가 증가할 때 미립자의 양 및 감마알루미나의 회수율은 증가하였다. 어트리션 스크러빙은 분쇄 및 분리 기술로서 스크러빙 용기내에서 입자들 사이의 충격 및 전단 운동에 의해 코디어라이트 촉매 지지체로부터 감마알루미나의 분리에 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권3호
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• pp.115-122
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• 2019

제강분진(Electric arc furnace dust)은 제강공정에서 발생하는 분진폐기물로서 중금속을 다량 포함하고 있어 관리가 매우 중요하다. 제강분진은 아연, 철 등의 유가금속을 다량 함유하고 있기 때문에 최근 이를 재활용하는 연구가 활발하게 진행 중이며, 본 연구에서는 전처리 과정 없이 제강분진을 청색 계열의 세라믹 안료의 코발트를 대체할 수 있는 원료로 사용하였다. 또한 합성된 청색 세라믹 안료를 잉크젯 프린팅용 세라믹 잉크로 개발하기 위해 미립화 과정에서의 입도 분포, 결정 구조 및 발색 특성 변화에 대해 고찰하였다. 제강분진이 첨가된 $Co_{0.75}Zn(EAFD)_{0.25}Al_2O_4$ 세라믹 안료는 우수한 청색 발색 특성을 보이며, 어트리션 밀링(Attrition Milling)을 이용한 미립화 공정을 통하여 단정(monomodal) 분포의 입도를 확보할 수 있었다. 3시간 밀링 후 $Co_{0.75}Zn(EAFD)_{0.25}Al_2O_4$ 세라믹 안료의 평균 입도는 $0.271{\mu}m$로 제강분진이 첨가되지 않은 $CoAl_2O_4$ 세라믹 안료의 5시간 밀링 후의 평균 입도인 $0.303{\mu}m$보다 더욱 작은 것을 확인하였다. 특히, $Co_{0.75}Zn(EAFD)_{0.25}Al_2O_4$ 세라믹 안료는 미립화 공정 중 발색 변화(${\Delta}E{^*}_{ab}$) 값이 5.67로 $CoAl_2O_4$ 보다 작아서 더 우수한 발색 특성을 보이는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 분진폐기물인 제강분진을 어떠한 전처리 과정 없이 고가의 코발트를 대체하여 청색 계열의 세라믹 안료의 원료로 사용할 수 있다는 것을 보여주고 있다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제31권3호
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• pp.211-215
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• 2003

고함량 RMh 효모인 Saccharomyces cerevisiae MTY62를 당밀과 com steep liquor를 공급하는 유가배양에서, 세포농도는 45g-DCW/L 이하, RNA 함량은 140mg/g-cell 로 얻어졌다. 이는 균체증식과 RMh축적에 당밀 내에 존재하는 저해물질 때문으로 생각되어 이를 제거하기 위해 다양한 당밀 전처리제의 효과를 조사하였다. 당밀로부터 금속이온 제거 효과는 Na2HPO4와 EDTA를 혼합 처리했을 때 $Ca^{++}$ 는 90% 이상 $Cu^{++}$ 는 약 80% 제거하는 결과를 나타내었고, Na2HPO4와 EDTA, IonClear BigBead 등의 3가지를 혼합 처리했을 때는 $Ca^{++}$ , $Cu^{++}$ 둘 다 90% 이상 제거되는 결과를 나타내었다. Na2HPO4+EDTA처리 당밀의 경우세포내 invertase활성을 크게 증가시켰다. 전처리 당밀로 회분배양한 결과, 세포농도는 18.6g-DCW/L, RNA농도는 3127mg/l, 최대비증식속도($\mu_{max}$ )는 0.459 $h^{-1}$ , 환원당 비소모속도(g-sugar/g-cell$.$h)는 1.28로,대조구에 비해 각각 10%, 17%, 47%, 36%로 증가한 값을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.109-110
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• 2014

주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy: SEM)은 고체상태에서 미세조직과 형상을 관찰하는 데에 가장 다양하게 쓰이는 분석기기로서 최근에 판매되고 있는 고분해능 SEM은 수 나노미터의 분해능을 가지고 있다. 그리고 SEM의 초점심도가 크기 때문에 3차원적인 영상의 관찰이 용이해서 곡면 혹은 울퉁불퉁한 표면의 영상을 육안으로 관찰하는 것처럼 보여준다. 활용도도 매우 다양해서 금속파면, 광물과 화석, 반도체 소자와 회로망의 품질검사, 고분자 및 유기물, 생체시료 nnnnnnnnn와 유가공 제품 등 모든 산업영역에 걸쳐 있다(Fig. 1). 입사된 전자빔이 시료의 원자와 탄성, 비탄성 충돌을 할 때 2차 전자(secondary electron)외에 후방산란전자(back scattered electron), X선, 음극형광 등이 발생하게 되는 이것을 통하여 topography (시료의 표면 형상), morphology(시료의 구성입자의 형상), composition(시료의 구성원소), crystallography (시료의 원자배열상태)등의 정보를 얻을 수 있다. SEM은 2차 전자를 이용하여 시료의 표면형상을 측정하고 그 외에는 SEM을 플랫폼으로 하여 EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), WDS (Wave Dispersive X-ray Spectroscope), EPMA (Electron Probe X-ray Micro Analyzer), FIB (Focus Ion Beam), EBIC (Electron Beam Induced Current), EBSD (Electron Backscatter Diffraction), PBMS (Particle Beam Mass Spectrometer) 등의 많은 분석장치들이 SEM에 부가적으로 장착되어 다양한 시료의 측정이 이루어진다. 이 중 결정구조, 조성분석을 쉽고 효과적으로 할 수 있게 하는 X선 분석장치인 EDS를 SEM에 일체화시킨 장비와 EDS 및 PBMS를 SEM에 장착하여 반도체 공정 중 발생하는 나노입자의 형상, 성분, 크기분포를 측정하는 PCDS(Particle Characteristic Diagnosis System)에 대해 소개하고자 한다. - EDS와 통합된 SEM 시스템 기본적으로 SEM과 EDS는 상호보완적인 기능을 통하여 매우 밀접하게 사용되고 있으나 제조사와 기술적 근간의 차이로 인해 전혀 다른 방식으로 운영되고 있다. 일반적으로 SEM과 EDS는 별개의 시스템으로 스캔회로와 이미지 프로세싱 회로가 개별적으로 구현되어 있지만 로렌츠힘에 의해 발생하는 전자빔의 왜곡을 보정을 위해 EDS 시스템은 SEM 시스템과 연동되어 운영될 수 밖에 없다. 따라서, 각각의 시스템에서는 필요하지만 전체 시스템에서 보면 중복된 기능을 가지는 전자회로들이 존재하게 되고 이로 인해 SEM과 EDS에서 보는 시료의 이미지의 차이로 인한 측정오차가 발생한다(Fig. 2). EDS와 통합된 SEM 시스템은 중복된 기능인 스캔을 담당하는 scanning generation circuit과 이미지 프로세싱을 담당하는 FPGA circuit 및 응용프로그램을 SEM의 회로와 프로그램을 사용하게 함으로 SEM과 EDS가 보는 시료의 이미지가 정확히 일치함으로 이미지 캘리브레이션이 필요없고 측정오차가 제거된 EDS 측정이 가능하다. - PCDS 공정 중 발생하는 입자는 반도체 생산 수율에 가장 큰 영향을 끼치는 원인으로 파악되고 있으며, 생산수율을 저하시키는 원인 중 70% 가량이 이와 관련된 것으로 알려져 있다. 현재 반도체 공정 중이나 반도체 공정 장비에서 발생하는 입자는 제어가 되고 있지 않은 실정이며 대부분의 반도체 공정은 저압환경에서 이루어지기에 이 때 발생하는 입자를 제어하기 위해서는 저압환경에서 측정할 수 있는 측정시스템이 필요하다. 최근 국내에서는 CVD (Chemical Vapor Deposition) 시스템 내 파이프내벽에서의 오염입자 침착은 심각한 문제점으로 인식되고 있다(Fig. 3). PCDS (Particle Characteristic Diagnosis System)는 오염입자의 형상을 측정할 수 있는 SEM, 오염입자의 성분을 측정할 수 있는 EDS, 저압환경에서 기체에 포함된 입자를 빔 형태로 집속, 가속, 포화상태에 이르게 대전시켜 오염입자의 크기분포를 측정할 수 있는 PBMS가 일체화 되어 반도체 공정 중 발생하는 나노입자 대해 실시간으로 대처와 조치가 가능하게 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권4호
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• pp.535-541
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• 2017

Ag 200 ppm과 총유량 120 l/h의 기준으로 이온 교환 섬유 시스템을 제작하였다. 이 시스템은 이온교환 섬유로서 강염기성인 FIVAN A-6을 이용하였고, 이온교환 섬유의 교환이 용이하고 고정틀이 필요 없도록 고안된 이중관 형 이온 교환 섬유조로 구성되어있다. 이 시스템의 이온교환섬유의 Ag에 대한 이온교환 용량은 4.6 meq/g 이었으며, 공정조건별로는 다음과 같은 결과를 얻었다. 흡착공정의 경우 유속의 영향을 확인한 후 40~90 l/h의 범위에서 운전하였으며, pH 7~12 범위에서는 Ag의 착이온 형성에 대한 pH의 영향이 없는 것으로 나타났다. 역세공정의 경우 60~120 l/h의 범위에서 Ag 회수율 실험을 수행하였으며, 역세용 화학물질로는 NaOH, $NH_4Cl$, NaCl을 이용하여 비교실험을 하였고, 역세 화학물질이 고농도 일수록 탈착시간은 짧아지지만 몰당 탈착 효율은 저하되는 경향이었으므로 탈착시간과 농도의 균형을 잘 맞추어 운전해야 경제적 운전이 될 수 있음을 확인하였다. 강염기성 음이온 섬유인 FIVAN A-6와 이중관형 이온교환 섬유조를 이용하여 Ag 흡착율은 99.5% 이상, 총 Ag회수율은 96% 이상의 결과를 얻을 수 있었으며 상용화 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권1호
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• pp.89-95
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• 2009

현행 "건설폐기물의 재활용 촉진에 관한 법률" 시행령 별표1에서는 다양한 성상으로 배출되는 건설폐기물의 종류를 17가지로 구분하고 이중 제17호의 혼합폐기물은 건설폐토석을 제외한 나머지 15가지 성상의 건설폐기물중 둘 이상의 건설폐기물이 혼합된 것으로 정의하고 있다. 이중 폐콘크리트, 폐아스콘과 같은 건설폐재류는 대부분이 순환골재와 같이 재활용되고 있으며 폐금속과 같은 유가성 자재류는 대부분 분리 판매되어 2차 제품 제조등에 활용되고 있다. 그러나 폐목재, 폐합성수지, 폐섬유 등과 같은 가연성 폐기물의 경우 발열량이 높고 인체에 해로운 중금속 함유량이 적어 RDF나 RPF와 같은 에너지 연료로 활용이 가능하지만 상당량이 혼합폐기물 형태로 배출되어 단순 소각 및 매립되고 있는 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 단순하게 외관상의 분류만을 고려하여 설정한 현행 "건폐법"과는 달리 최초 발생단계에서부터 최종처리까지 건설폐기물의 흐름을 보다 효율적으로 제어할 수 있도록 건설폐기물의 분류를 크게 가연성, 불연성, 가연성 불연성 혼합, 기타 등으로 분류하였다. 가연성 폐기물의 경우 기존의 소각 폐기물을 중심으로 폐목재, 폐섬유 등 기존의 소각 폐기물을 중심으로 분류를 하고 불연성은 재활용이 원활한 건설폐재류와 기타로 구분, 혼합건설폐기물은 발생 자체부터 서로 다른 물질이 결합되어 있어 분리 자체가 어려운 폐기물을 대상으로 하였다. 또한 이상에서 폐기물은 지정폐기물을 제외하고 모든 기타 폐기물로 분류하도록 하였으며 기본적으로 건설현장에서 발생하는 폐기물은 1차적으로 가연성, 불연성, 혼합폐기물로 분류하여 배출하는 시스템이 되도록 폐기물의 분류를 실시하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제26권3호
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• pp.244-249
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• 1998

Methylobacterium organophilum을 사용하여 메탄올로부터 세포외 고점도 다당류, 메틸란의 생산을 특정 배양조건에서 수행하였다. C/N 비율이 미치는 영향을 살펴본 결과 균체의 비성장속도는 C/N 비율에 대하여 큰 차이가 없었고, 단위 균체당 메틸란 생산수율은 C/N 비율 약 30부근에서 최적이었다. 여러 가지 금속염 중에서 Mn$^{++}$과 Fe$^{++}$ 이온이 결핍하면 메틸란의 생산이 현저히 저해됨을 보였다. 균체 농도와 메틸란 생산은 pH는 7근처에서 최적을 나타내었다. 균체 성장의 최적온도는 37$^{\circ}C$이었으나 메틸란 생산의 최적 온도는 3$0^{\circ}C$이었다. 메탄을 농도가 증가할수록 비성장속도가 감소하였고, 4% 이상의 농도에서는 균체 성장이 완전히 저해되었다. 메틸란 생산을 위한 최적 메탄올 농도는 초기농도로 0.5%(v/v)이었고 그 이상의 농도에서는 메틸란 생산이 급격히 감소하였다. 메탄올의 독성과저해를 극복하기 위하여 최적 배양조건에서 메탄올의 유가식 배양을 수행하여 최종 균체 농도와 최종 메틸란 농도가 각각 12.4 g/l 및 8.7 g/l이었다.

• 자원리싸이클링
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• 제33권3호
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• pp.21-29
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• 2024

전 세계적으로 탄소 중립 전략에 따른 탈탄소화와 관련하여 전기자동차의 수요가 급증하고 있다. 전기자동차의 주요 부품인 리튬이온 배터리의 수요 또한 급증하게 되었고, 이는 폐배터리의 발생으로 이어진다. 이에 폐배터리를 재활용하여 유가 금속을 회수하기 위한 연구가 수행되고 있으며, 본 연구에서는 폐LFP 배터리의 양극재로부터 리튬을 선택적으로 선침출 및 회수하고자 하였다. 양극재 분말 내 포함된 바인더를 제거하여 반응 표면적 증대 및 반응성을 높이기 위하여 대기 및 질소 분위기 그리고 다양한 온도 범위에서 열처리하였고, 이후 기계화학적(Mechanochemical) 공정을 통하여 수침출 하였다. 먼저, 열처리 후 분말을 과황산나트륨(Na₂S₂O₈)과 기계화학적 반응을 이용하여 가용성 리튬화합물로 전환하였고, 이후 증류수를 이용하여 수침출 하였다. 본 연구에서 열처리를 통한 양극재 분말의 특성 변화를 확인하였고, 최종 질소 분위기에서 열처리하여 모든 온도 범위에서 리튬의 침출율은 약 100%로 선침출할 수 있었다.