• 자원리싸이클링
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• 제22권1호
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• pp.64-71
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• 2013

지구온난화 원인으로 지목되고 있는 $CO_2$가스를 저감시키기 위한 방안 중의 하나로 칼슘이나 마그네슘 등을 함유하는 천연규산염 광물의 탄산염화가 제안되고 있다. 전기로제강슬래그는 칼슘, 마그네슘 등 을 주성분으로 하는 규산염들로 구성되고 있어, 이 슬래그를 천연규산염 광물 대신에 탄산염화의 대상원료로 사용하면 $CO_2$가스저감은 물론 탄산칼슘과 같은 산업원료를 제조, 활용할 수 있는 가능성이 있다. 전기로제강슬래그 탄산염화에 의한 탄산칼슘 제조공정은 칼슘성분의 분리단계와 분리된 칼슘성분의 탄산염화단계로 구성된다. 슬래그 중의 칼슘성분 분리를 위한 초산침출 연구결과는 이미 보고되어 있으며 분리된 침출용액 중의 칼슘이온의 탄산염화는 고압의 $CO_2$가스 하에서도 반응속도가 매우 느린 것으로 예측되고 있다. 본 연구에서는 보다 효율적인 침출 및 탄산염화 공정의 개발을 위하여 염산수용액 침출에 의한 칼슘성분 분리에 관한 실험을 수행하였으며 그 침출결과를 초산침출 실험결과와 비교, 분석하였다. 용액 중의 $Ca^{2+}$의 $CO_2$가스에 의한 탄산염화 반응에 대한 열역학적 자료를 통하여 용액의 pH에 따른 $Ca^{2+}$과 $CaCO_3$의 phase boundary를 고찰하였다. 슬래그 중의 칼슘성분 분리를 위해서는 염산이 초산에 비하여 더욱 효율적인 침출용매이며, 염산을 침출용매로 사용 시는 침출용액 중의 미반응산의 회수 및 재순환이 유리할 것으로 기대된다.

• 보존과학회지
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• 제38권3호
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• pp.217-233
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• 2022

경주 금척리 유적은 5세기 후반에서 6세기 전반에 조성된 금척리고분군(사적 제43호)과 매우 연접하며, 유적이 위치한 지역은 그 일대의 유력 지배세력의 무덤으로 알려져 있다. 신라성장에 일익을 담당했던 인근 유적과도 밀접한 관련성이 있을 것으로 추정되는 경주 금척리 유적에서 출토된 철기를 대상으로 금속학적 방법론을 도입한 연구를 진행하였다. 철기의 용도에 따른 제작기법 차이를 확인하기 위해 용도별로 분류하여 8점을 선정하고, 미세조직 및 비금속개재물을 연구하였다. 분석 결과 제작 공정은 탄소함량이 높은 소재를 사용하여 형상을 단조하는 방법과 탄소함량이 낮은 소재를 사용하여 형상 단조만을 하는 기법, 형상 단조 후 필요에 따라 강도를 높이기 위한 침탄작업을 실시하는 기법이 적용된 것으로 확인된다. 이후 부위별 기능을 고려한 제강법과 열처리기술을 선택적으로 적용하여 기계적 성질을 향상시켰으며 제련공정에는 저온환원법이 적용되었을 가능성이 크다. 또한 경주 중심부와 외곽에 위치한 유적에서 출토된 철기 유물과 비교해본 결과 제련 및 제작기술에서 상호 유사한 것이 확인된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제43권3호
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• pp.144-179
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• 2010

본고는 1970년대 이래 제철유적에 대한 조사가 꾸준히 증가되었음에도 불구하고 그 조사방법에 대한 연구는 이에 미치지 못하는 상황을 인식하는 데서 비롯되었다. 제철유적은 1990년대에 들어오면서 전국적으로 조사가 급증하였으며, 특히 최근에는 생산유적의 중요성이 부각되면서 더욱 주목받고 있는 유적의 하나이다. 하지만 분묘유적이나 취락, 성곽유적 등에 비해 제철유적의 조사방법에 대한 소개와 연구는 크게 부족하다고 할 수 있다. 그 이유는 제철조업의 프로세스는 매우 복잡하고 다양할 뿐 아니라, 공정의 이해를 위해서는 금속공학적인 기초지식까지 학습해야 하는 어려움이 있기 때문이다. 즉 고고학 조사와 연구에 있어 제철과 관련된 유구 유물의 성격이 이러한 프로세스와 어떠한 상관관계를 가지는지 밝히기가 몹시 어렵다는 이유 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 철생산 및 철기제작의 공정과 철재, 철괴 등 관련유물의 금속학적 특징에 대한 이해를 바탕으로, 제철유적 발굴조사의 순서와 방법, 유물의 분류 및 정리방법에 대한 시론을 제시함으로써 정밀한 조사와 심도 있는 분석이 이루어질 수 있도록 하는 것이 본 연구의 목적이다. 본고에서는 제철유적을 조업공정에 따라 채광, 제련, 정련, 단야, 용해, 제강유적의 6가지 유형으로 분류한 후, 사전조사와 지표${\rightarrow}$시굴${\rightarrow}$발굴조사로 이어지는 각 단계별 조사방법에 대해 정리하였다. 또한 가장 대표적인 제철관련유물인 철재의 분류 및 정리에 있어 새로운 방법을 모색해 보았다. 더불어 유적의 성격파악에 필요한 자연과학분석 및 제철로 복원실험의 필요성에 대해서도 언급하였으며, 내용의 구성에서는 사례 제시와 도면 사진자료를 최대한 활용하였다. 본고에서는 다양한 조사연구방법의 응용과 개발에 대해 심도 있게 논의하지는 못하였지만, 유구 유물의 세밀한 관찰을 통해 공정에 따른 다양한 제철유적의 조사연구 방법론 개발이 매우 시급한 과제임을 알 수 있었다. 그리고 유적의 종합적인 성격규명을 위해서는 고고학적 지식뿐만 아니라 자연과학 분야가 다양하게 응용되어야 하며, 더불어 실험고고학의 측면에서도 지속적인 제철로의 복원실험이 필요함을 알 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.781-797
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• 2023

최근 들어 첨단산업에 활용되는 핵심광물의 확보를 위한 광물수요국들의 대응이 빠르게 진행되고 있다. 흑연은 중국 생산량이 압도적 우위에 있지만, EV 배터리 부문의 기하급수적인 성장에 따라 글로벌 공급에서 변화가 초래되고 있으며, 동 아프리카에서의 활발한 탐사가 좋은 사례이다. 우리나라에서도 생산이 증가되고 있다. 희토류는 첨단산업에 폭넓게 사용되고 있는 핵심원료이다. 세계적으로 희토류를 생산하는 광상은 카보너타이트형, 라테라이트형 및 이온흡착형 광상이 개발 중에 있다. 중국의 생산이 다소 감소되는 추세이지만 여전히 압도적인 우위를 점하고 있다. 최근 수년간의 변화는 미얀마의 급부상과 베트남의 생산 증가이다. 니켈은 다양한 화학 및 금속 산업에 사용되어 온 금속이지만 최근 밧데리 비중이 점차 증가되고 있는 추세이다. 세계 니켈 광상은 초염기성암에서 유래된 유화형 광상과 라테라이트형 광상으로 크게 구분된다. 유화형 광상은 호주에서 개발이 지속적으로 증가 할 것으로 예측되며, 라테라이트형 광상은 인도네시아에서의 개발이 촉진 될 것으로 보인다. 리튬이온 배터리 수요에 따라 니켈 시장도 견인될 것으로 전망된다. 세계 리튬 광상은 염호형(78%)과 암석/광물형(스포듀민 19%), 점토형(3%)이 생산되고 있다. 암석형 광상이 염호형 광상보다 품위가 다소 높지만 매장량이 적고 페그마타이트에 함유된 스포듀민 리튬광물이 대상이다. 칠레, 아르헨티나, 미국에서는 염호형 광상을 주로 개발하고 있으며, 호주와 중국에서는 염호 및 암석/광물 두 근원으로부터 리튬을 추출하고 있고 캐나다에서는 암석/광물로부터만 생산한다. 바나듐은 전통적으로 강철 합금에 약 90% 이용되어 왔으나 최근 대규모 전력 저장을 위한 바나듐 레독스 흐름배터리 용도가 증가 추세에 있다. 세계 바나듐 공급원은 광산에서 생산하는 바나듐을 함유한 철광석(81%)과 부산물에서 회수하는 바나듐(2차 근원, 18%)으로 양대분 된다. 81%를 차지하는 바나듐-철광석 근원은 제강공정에서 유래된 바나듐 슬래그가 70%를 차지하고 광산에서 생산하는 1차 근원인 광석은 30%에 불가하다. 이러한 공급원으로부터 중간재인 바나듐 산화물이 제조된다. 바나듐 광상은 함바나듐 티탄자철석형 광상, 사암 모암형 광상, 셰일 모암형 광상과 바나듐산염형 광상으로 구분되는데 함바나듐 티탄자철석형 광상만이 현재 개발되고 있다.

• 한국산업보건학회지
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• 제23권2호
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• pp.164-168
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• 2013

Objectives: This study was aimed at the examination of the lead exposure status of smelting process workers in steelmaking using scrap iron. Methods: The study was conducted from July to September 2012 by means of measurements taken during the smelting process, with 45 minutes set for a one-time smelting work cycle when it comes to personal air sample and area air sample. As such, daily work hours were classified into 360 minutes for measurement. The analysis of lead concentration was conducted using AAs based on the NIOSH 7300 method. Results: In the case of the personal specimens that were subjected to periodical measurement 45 minutes per one session during the smelting process, 40 out of 42 specimens measured were found to contain lead, with an average concentration level of $0.028mg/m^3$ (Max: $0.182mg/m^3$, Min: $0.005mg/m^3$, TWA-more than 50%: 4 out of 6 units). In the case of regional specimens, lead was detected in 45 out of 48 specimens measured, with an average concentration level of $0.037mg/m^3$ (Max: $0.220mg/m^3$, Min: $0.007mg/m^3$ ). In the case of regional specimens subjected to measurement using a day as the work cycle, lead was detected in 15 out of 15 specimens measured, with an average concentration level of $0.049mg/m^3$ (Max: $0.478mg/m^3$, Min: $0.005mg/m^3$ ). Conclusions: It concluded that smelting process workers in steelmaking are exposed to lead because scrap iron is used as a raw material. It is thus necessary to introduce legal management to prevent occupation-related disease in smelting process workers in steelmaking.

• 보존과학회지
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• 제30권2호
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• pp.111-122
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• 2014

서천 봉선리유적은 백제의 중앙과 지방의 묘제가 혼재하고 있는 유적으로 백제 중앙에서 재지세력에세 사여한 것으로 추정되는 환두도가 다량 출토되었다. 이것은 재지세력이 백제 중앙의 관리 하에 놓이는 과정을 나타내는 부장유물로 추정된다. 이 중 4점의 환두도와 1점의 목병도를 대상으로 금속학적 분석을 실시하여 무기로서의 실용적 기능과 부장용 의장용으로써의 비실용적 기능에 대하여 연구하였다. 목병도 1점은 담금질과 고체침탄의 제강기술을 이용하여 제작되었으며 무기로서의 실용성을 가진다고 볼 수 있다. 반면 4점의 환두도는 인부에는 강도가 작은 미세조직이 나타나고 배부에서 충격을 흡수할 만큼의 미세조직이 나타나지 않으므로 목병도에 비해 무기로서의 기능은 떨어진다고 볼 수 있다. 즉, 서천 봉선리에서 출토된 목병도와 환두도는 실용기와 비실용기로 명확히 구분되는 것이 가장 큰 특징이라고 할 수 있다. 또한 미세조직 내에 존재하는 비금속개재물을 분석한 결과 우스타이트와 유리상이 함께 발견되므로 제련 공정에는 저온환원법이 적용되었을 가능성이 크다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.1-10
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• 2021

본 연구는 성토구조체 현장실험을 통해 포항 지역의 제3기 이암을 도로 노체 재료로 활용하기 위한 가능성을 검토하는 제시하는 것이다. 이 이암은 신생대 제 3기층인 연암퇴적층에 분포하고 있는 미고결화 암석으로 슬레이킹, 팽윤 현상, 전단강도 저하와 같은 물리적 문제와 산성배수라는 화학적 문제가 발생한다. 여러 복합적 문제 해결하기 위해 실내 배합 시험을 진행하였으며 제 3기 이암(90%)과 복합슬래그(제강 70%, 고로 30%)와 중화·코팅제 처리의 최적 배합 조건을 도출했으며, 이를 실증하기 위해 실제 규모의 도로 성토구조체를 시공하여 구간별 현장 시험을 진행했다. 사전처리구간은 최적 배합 조건 설계로 인해 안정이 유지되는 반면, 무처리구간은 자연 풍화가 빠르게 진행되어 구조적 문제 발생이 우려되었으며, 가적치구간은 중화·코팅제 효과가 확인됨에 따라 임시 적치 시기에 적용 가능함을 확인했다.

• 대한금속재료학회지
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• 제46권6호
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• pp.351-356
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• 2008

Thermally sprayed tungsten carbide-based powder coatings are being widely used for a variety of wear resistance applications. The coating deposited by high velocity processes such as high velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spraying is known to provide improved wear resistant property. In this study, optimal coating process (OCP) is obtained by the study of coating properties such as surface hardness, porosity, surface roughness and microstructure of 9 coatings prepared by Taguchi program for 3 levels of four spray parameters. The Friction and wear behaviors of HVOF WC-CoCr coating prepared by OCP, electrolytic hard chrome (EHC) plating and Inconel718 (In718) are investigated by reciprocating sliding wear test at $25^{\circ}C$, $450^{\circ}C$. Friction coefficients (FC) of all of the 3 samples are decreased as increasing sliding surface temperature from $25^{\circ}C$ to $450^{\circ}C$. FC of WC-CoCr decreases as increasing the surface temperature from $0.33{\pm}0.02$ at $25^{\circ}C$ to $0.26{\pm}0.02$ at $450^{\circ}C$, showing the lowest FC among the 3 samples. Wear trace (WT) and wear depth (WD) of WC-CoCr are smaller than those of EHC and In718 both at $25^{\circ}C$ and $450^{\circ}C$. These show that WC-CoCr is highly recommendable for protective coating on In718 and other metal components.

• 자원리싸이클링
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• 제31권4호
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• pp.12-18
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• 2022

우리나라는 철광석, 석탄 등 철강 산업에 사용되는 원료를 수입에 크게 의존하고 있다. 이러한 원자재는 글로벌 철강산업의 원가, 생산성, 품질경쟁력에 큰 영향을 미친다. 따라서 철강사의 경쟁력을 확보하기 위해서는 원자재의 수입 의존도를 줄이는 것이 필요하며, 원료 의존도를 낮추기 위해서는 Fe를 함유한 부산물을 활용하는 것이 좋은 방법이 될 수 있다. Fe 함유 부산물은 주로 철강 산업에서 발생하며 Fe 함량이 높으나(40~70%) 매우 미세한 분말 형태를 가지고 있다. 이러한 미세한 분말을 플랜트 공정에 직접 사용할 경우 부산물이 비산되어 조업과 환경에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 따라서 Fe 함유 부산물을 광범위하게 사용하기 위해서는 보다 큰 형태로 전처리할 필요가 있다. 이를 위해 펠렛 및 브리켓과 같은 더 큰 모양을 만들어 사용하는 것이다. 브리켓을 만드는 방법은 대표적으로 두 가지 방법이 있다. 첫번째는 열과 압력을 가하여 핫브리켓을 제조하는 방법이고, 두번째는 열을 사용하지 않고 소량의 바인더와 압력을 가해 냉간 브리켓을 제조하는 방법이다. 본 연구에서는 Fe 함유 부산물을 이용하여 고강도 냉간 브리켓을 가장 효율적으로 제조하기 위한 방법을 연구하였고, 다양한 조건에서 성형율과 브리켓 강도를 조사하여 최적의 제조 조건을 도출하였다.