• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.282-287
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• 2018

본 연구는 광물화된 탄소나노튜브를 고분자 기지재료의 강화재로 사용할 때, 계면 결합력이 기존 탄소나노튜브 강화재에 비해 어떤 차이를 보이는지 분자동역학 시뮬레이션을 통해 탐구한다. 최근 탄소나노튜브에 질소를 도핑한 후 표면을 광물화 하는 실험 연구가 보고되고 있다. 하지만 복합재료의 강화제로 첨가되었을 때 보일 수 있는 물성 증가 현상에 대한 연구는 아직 부족하다. 광물질로는 실리카($SiO_2$)를 사용했고 고분자 기지재료로는 열 가소성 수지인 poly(methyl metacrylate) (PMMA)를 사용했다. 계면 결합력과 계면 전단 응력을 계산하기 위해 강화재를 기지재료로부터 빼내는 pull-out 시뮬레이션이 진행되었다. 계산 결과, 실리카 광물화된 탄소나노튜브가 고분자 기지재료와 향상된 계면 상호작용을 가지는 것으로 조사되었다. 본 연구진은 향후 광물화된 탄소나노튜브 강화재가 첨가된 나노 복합재료의 열 기계적 물성을 분석하여 다양한 분야에서의 활용 가능성을 제시할 계획이다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권3호
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• pp.40-52
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• 2022

탄소광물화 기술은 석탄재와 이산화탄소를 반응시켜 건설재료 등으로 활용이 가능한 복합탄산염 등의 부산물을 생산함과 동시에 이산화탄소를 탄산염에 고정화하여 온실가스 감축효과를 얻을 수 있는 기술로, 이산화탄소 감축 및 경제적 잠재력을 고려하면 국가 온실가스 감축 목표를 실현하기 위한 유용한 방안이 될 수 있다. 그러나 아직까지는 해당 기술의 이산화탄소 감축 성능과 환경적인 이점, 경제성 등에 대한 자료가 적어서 기술의 상용화 가능성에 대해서는 명확하지 않은 상태이다. 본 연구는 국내 순환유동층 발전소에서 발생되는 이산화탄소와 석탄재를 이용하는 이산화탄소 투입량 기준 6,000 tonCO₂/년 규모의 탄소광물화 설비에 대해 이산화탄소 감축량 및 경제성 분석을 수행했다. 공정 분석 결과 1톤의 복합탄산염 생산 시 실질적인 이산화탄소 감축량은 약 45.8 kgCO₂eq, 연간 약 805.3 tonCO₂로 산정되었으며, 경제적 편익 분석 시 비용편익분석비(B/C Ratio)는 1.04, 내부수익률(IRR)은 10.65 %, 순현재가치(NPV)는 24,713,465 원으로 나타나, 탄소광물화 설비가 어느 정도 경제성을 확보하고 있는 것으로 분석되었다.

• 한국광물학회지
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• 제32권1호
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• pp.63-69
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• 2019

광물 구조에 분포하는 철의 산화수 정보는 유 무기적 퇴적광물형성 시 산화환원 조건 등 과거 퇴적 환경에 대한 정보를 제공한다. 특히, 생광물화작용에서 미생물의 역할을 규명하기 위해서는 고분해능 투과 전자현미경(HRTEM) 및 전자에너지 손실 분광기(EELS)를 활용한 나노스케일 분석이 필요하다. HRTEM-EELS를 이용한 광물구조 내 철의 산화수 및 탄소 결합 구조 분석, Fe(II)/Fe(III) 및 탄소 기원 분포영상으로부터 광물생성의 생물학적 요소를 판별할 수 있다. 이와 같은 나노스케일 분석을 통하여 지질미생물학자들은 미생물-광물작용의 증거를 직접적으로 얻을 수 있다.

• 자원리싸이클링
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• 제32권6호
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• pp.18-24
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• 2023

본 연구에서는 염소 바이패스 분진을 광물 탄산화하여 시멘트의 원료 및 콘크리트 혼화재로 적용하기 위한 초기 연구를 수행하였다. 염소 바이패스 분진의 물리적·화학적 특성을 확인하기 위해 수세 처리 유무 및 수세 횟수에 따른 XRD, XRF, 입도분포 분석을 수행하였으며 그에 따른 특성 변화를 확인하였다. 분진의 종류, 교반 온도, 시간 경과에 따른 염소 바이패스 분진의 광물 탄산화 결과 수세 미처리 샘플은 최대 24%이었으며 수세 처리 샘플은 27%이었으나 실험 조건에 따라 광물 탄산화의 속도 및 정도는 상이하였다. 수세 처리된 분진이 수세 미처리 분진에 비해 더 많은 광물 탄산화가 일어난 이유는 칼슘 함량이 더 높았기 때문이라고 판단되었다. 또한, 더 높은 교반 온도는 초기 광물 탄산화를 더 촉진시키지만 분진의 종류 및 시간 경과에 따라 상이한 결과가 도출되었다.

• 한국광물학회지
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• 제16권2호
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• pp.171-180
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• 2003

본 연구는 금속이 다량 함유된 석탄회(metal-rich fly ash, MRFA)를 이용, 이산화탄소 및 금속의 격리를 위한 생지화학적 과정을 연구하고자 한다 이를 위해 다양한 이산화탄소 분압과 중탄산염 이온 농도의 조건 하에서 MRFA를 이용, 미생물에 의한 이산화탄소의 난용성 탄산염 광물로의 전환 실험을 실시하였다. 시험관부터 4-L의 배양용기까지의 다양한 규모의 실험을 통해, 금속환원 박테리아와 MRFA를 이용하는 경우, 효과적인 이산화탄소 및 금속의 격리가 이루어지는 것으로 나타났다. MRFA를 이용하는 침전 기작을 통한 이산화탄소 격리는 화석연료를 이용하는 발전소에서 방출되는 이산화탄소의 제거 및 석탄회 폐기물의 안정화의 보완적 방법으로 유용하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.165-172
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• 2021

이 연구는 건설재료로 활용 가능성이 높은 다양한 무기계 재료의 탄소포집에 대한 성능 평가를 목적으로 한다. 이러한 목적을 위해 광물탄산화가 가능한 보통포틀랜드 시멘트(OPC), 고로슬래그 미분말(GGBS), 순환유동층 보일러 애시(CFBC)의 탄산화 반응에 대한 특성 변화를 분석하였다. 촉진 탄산화 실험을 통해 모든 재료에 대한 탄산화 양생을 수행하였으며, 탄산화 재령에 따라 열중량 분석에 의해 탄소포집량을 정량분석하였다. 모든 재료에서 탄소포집 효과가 확인되었고, 실험결과 탄소포집량은 CFBC, OPC, GGBS 순으로 나타났다. CFBC, OPC, GGBS의 28일 탄소포집량은 각각 9.4 wt.%, 3.9 wt.%, wt.1.3 %이다. 탄소포집은 탄산화 초기에 빠르게 발생하였으며, 재령이 증가함에 따라 느리게 발생하였다. SEM 이미지 분석을 통해, 모든 실험체에서 탄산화 양생에 의해 발생된 추가적인 생성물은 탄산칼슘(CaCO₃)으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제4권1호
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• pp.82-93
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• 1993

염소화 공정을 통해 batch-boat-system에서 회중석으로부터 텅스텐 성분을 추출하기 위해, 환원제인 탄소의 무게비, 반응온도, 반응시간, $Cl_2$ gas의 유량 그리고 시료입도와 같은 주요 반응 변수들에 대한 영향을 조사하였다. 이 염소화 공정들에 대한 적정조건들은 반응온도 $700^{\circ}C$ 이상, 광물시료에 대한 탄소의 무게비 0.08, 반응시간 20분, $Cl_2$ gas의 유량 $0.6{\ell}/min$, 광물시료의 입도 -200mesh였으며 위 조건하에서 광물중 99%의 tungsten성분이 추출되었다. 반응속도는 고온에서는 $Cl_2$ gas의 확산단계가, 저온에서는 화학반응단계가 속도결정단계로 보이며 각각의 단계에서 활성화 에너지는 고온 부분에서는 7.98kcal/mol이며 저온 부분에서는 31.2kcal/mol이었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제28권spc호
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• pp.40-54
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• 2023

산업혁명 이후 화석연료의 광범위한 사용, 삼림 벌채, 토지사용의 변화 등과 같은 인위적 활동은 대기 중 온실가스(GHGs, greenhouse gases) 농도를 지속적으로 증가시켜 지구의 기후위기를 유발하였다. 우리나라의 경우 최근 30년 사이 평균 온도가 1.4℃ 상승하였으며, 국제사회의 일원으로 책임을 다하기 위해 2016년 11월 3일 파리협정을 비준하였다. 이에 파리협정의 목표인 산업화 이전 대비 지구 평균온도 상승을 2℃ 아래, 가능한 1.5℃ 아래로 억제하기 위해 2050년까지 CO₂ 순배출량을 0으로 만들어야 하며, 이를 위해 다양한 정책 마련과 함께 경제 및 사회 전반에 걸쳐 많은 노력이 경주되고 있는 실정이다. 탄소중립을 달성하기 위해서는 첫 번째로 GHGs 배출을 줄이고, 두번째로 대기에서 CO₂ 포집을 촉진하기 위해 현재 가동되는 다양한 산업분야의 생산 시스템을 개혁하는 것이 가장 중요한 과제로 고려되고 있다. 그동안 지하수토양 관련 연구분야에서는 지속가능성(sustainability), 복원성(resilience), 녹색성장(green growth) 등과 같은 사회적 요구에 부응하여, 녹색정화(green remediation), 자연 저감(natural attenuation), 탄소포집저장(carbon capture and sequestration), 지열발전등의 기술이 초기단계로 개발이 되고 연구가 되어 왔다. 이러한 기존 연구들은 탄소중립2050의 달성을 위해 고도화되어야하며, 추가적으로 자연 및 인위기원 탄소배출 연구, 토양의 역할을 고려한 저탄소 토지이용 기술, 광물탄산화 등의 연구 및 기술개발이 필요하다고 판단된다. 본 논문에서는 탄소중립2050의 간단한 내용과 함께, 이를 달성하기 위한 지하수토양 분야의 혁신기술 및 선도연구를 소개하였다.

• 공업화학
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• 제19권5호
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• pp.526-532
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• 2008

이산화탄소는 산업의 발달과 더불어 배출이 증가되고 있는 온실가스 중에 하나로 발생되는 이산화탄소의 일부는 탄소순환과정에 의해 자연계로 순환되지만, 순환될 수 있는 범위를 넘어선 이산화탄소는 적절한 포획과 처리가 필요하다. 이산화탄소 처리 기술 중 광물고정화 방법은 영구적으로 이산화탄소를 처리할 수 있는 방법으로 인식되고 있다. 본 연구에서는 광물고정화의 효율을 높이기 위해, 화학적전처리법을 사용하였다. 화학적전처리법(leaching)은 규산염광물의 알칼리토금속성분(Mg, Ca)이 이산화탄소와 탄산염광물화 반응을 통해 광물고정화가 진행되는 방법임에 착안하여, 산(acid)을 이용해 알칼리토금속성분을 추출해 내 이산화탄소와의 반응 양을 증가시켜 고정화 효율을 높이는 방법이다. 다양한 농도(2 M, 4 M, 6 M)의 황산을 사문석과 반응온도(25, 50, $75^{\circ}C$)와 반응시간(1, 3, 5, 24 h)을 변화시켜 추출된 알칼리토금속성분(Mg, Ca)을 ICP-AES를 이용해 분석하였고 SEM과 BET를 이용하여 황산이 사문석 표면에 미치는 영향에 대해 알아보았는데, 사문석이 황산과 반응하여 표면이 거칠어지며, 비표면적이 $11.1209m^2/g$에서 $98.7903m^2/g$로 증가함을 알 수 있었다. 또 세 변수 모두 증가할수록 추출량도 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 $75^{\circ}C$의 경우에는 반응 시간이 1 h 이후에는 시간과 관계없이 포화 추출점에 이르는 것을 확인하였다. 화학적 전처리의 결과 고정화 효율이 23.24%에서 46.30%까지 향상됨을 확인 하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권5호
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• pp.342-351
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• 2014

본 논문에서는 $CO_2$ 포집 및 저장에 필요한 에너지 소비를 최소화하기 위해 $25-65^{\circ}C$ 범위의 온도 및 대기압에서 비교적 높은 $CO_2$ 조성을(15-50 vol%) 갖는 가스 중 $CO_2$를 고정화하기 위해 규회석($CaSiO_3$)-증류수 및 초산 현탁액을 이용한 직접적 습식 탄산염 광물화를 수행하여, 각 현탁액에서의 Ca 침출률과 $CO_2$ 흡수 특성 및 탄산화율에 대해 규명하였다. 규회석-증류수 현탁액의 탄산화 결과 규회석 표면에 고정화된 탄소를 확인하였고 $CO_2$ 조성이 높을수록 저장량은 선형적으로 증가하며 $CO_2$ 조성이 50%일 때 규회석 내 Ca 침출률은 13.2%, 탄산화율은 약 10.4%지만 같은 조건에서 규회석-초산 현탁액의 침출률은 약 63%, 탄산화율은 1.39%로 확인되었다.