• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권4호
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• pp.1300-1309
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• 2023

Simulated debris was synthesized using UO₂, Zr, and stainless steel and a heat treatment method under inert or oxidizing conditions. The primary U solid phase of the debris synthesized at 1473 K under inert conditions was UO₂, whereas a (U, Zr)O₂ solid solution formed at 1873 K. Under oxidizing conditions, a mixture of U₃O₈ and (Fe, Cr)UO₄ phases formed at 1473 K, whereas a (U, Zr)O_2+x solid solution formed at 1873 K. The leaching behavior of the fission products from the simulated debris was evaluated using two methods: the irradiation method, for which fission products were produced via neutron irradiation, and the doping method, for which trace amounts of non-radioactive elements were doped into the debris. The dissolution behavior of U depended on the properties of the debris and aqueous solution for immersion. Cs, Sr, and Ba leached out regardless of the primary solid phases. The leaching of high-valence Eu and Ru ions was suppressed, possibly owing to their solid-solution reaction with or incorporation into the uranium compounds of the simulated debris.

• Design & Manufacturing
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• 제17권2호
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• pp.55-61
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• 2023

With femtosecond (fs) laser pulse irradiation on metals, various types of nano- and micro-scale structures can be naturally induced at the surface through laser-matter interaction. Two notable structures are laser-induced periodic surface structures (LIPSSs) and cone/spike structures, which are known to significantly modify the optical and physical properties of metal surfaces. In this work, we irradiate fs laser pulses onto various types of metals, cold-rolled steel, pickled & oiled steel, Fe-18Cr-8Ni alloy, Zn-Mg-Al alloy coated steel, and pure Cu which can be useful for precise molding and imprinting processes, and adjust the morphological profiles of LIPSSs and cone/spike structures for clear structural coloration and a larger range of surface wettability control, respectively, by changing the fluence of laser and the speed of raster scan. The periods of LIPSSs on metals used in our experiments are nearly independent of laser fluence. Accordingly, the structural coloration of the surface with LIPSSs can be optimized with the morphological profile of LIPSSs, controlled only by the speed of the raster scan once the laser fluence is determined for each metal sample. However, different from LIPSSs, we demonstrate that the morphological profiles of the cone/spike structures, including their size, shape, and density, can be manipulated with both the laser fluence and the raster scan speed to increase a change in the contact angle. By injection molding and imprinting processes, it is expected that fs laser-induced surface structures on metals can be replicated to the plastic surfaces and potentially beneficial to control the optical and wetting properties of the surface of injection molded and imprinted products.

• 한국표면공학회지
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• 제56권5호
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• pp.289-298
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• 2023

In this study, the effect of drying temperature on characteristics of the trivalent chromate film on electroplated zinc was investigated. An zinc-electroplated iron specimen with a thickness of 5 ㎛ was used for chromate treatment. Chromate treatment was conducted in a solution diluted 10 times from a mixture of Cr(NO₃)₃·9H₂0 360 g/L, Co(NO₃)₂·6H₂O 60 g/L, Na₂SO₄ 60 g/L, NH₄F·HF 25 g/L, and NaOH 20 g/L. The zinc electroplated specimen was treated using the chromate solution with pH 2.0 at 25 ℃ for 60 s. Subsequently, chromate-treated samples were dried in an electric furnace for 2h with temperature varied from 25 to 125 ℃. The corrosion rate increased with the increase in the drying temperature, and the surface morphology of the chromate-treated film was observed using FE-SEM. When the drying temperature changed, the color of the chromate film changed from green to yellow, and the thickness of the film changed from 362 to 241 nm, respectively. Additionally, corrosion resistance was evaluated via a salt spray test.

• Corrosion Science and Technology
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• 제22권5호
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• pp.359-367
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• 2023

The localized corrosion resistance of the Ni-based Inconel 718 alloy after solution heat treatment was evaluated using electrochemical techniques in a solution of 25 wt% NaCl and 0.5 wt% acetic acid. Solution heat treatment at 1050 ℃ for 2.5 hours resulted in an increased average grain diameter. Both Ti carbides (10 ㎛ diameter) and Nb-Mo carbides (1 - 9 ㎛ diameter) were distributed throughout the material. Despite heat treatment, the shape and composition of these carbides remained consistent. An increase in solution temperature led to a decrease in pitting potential value. However, the pitting potential value of solution heat-treated Inconel 718 was consistently higher than that of as-received Inconel 718 at all tested temperatures. Localized corrosion initiation occurred at 0.4 V_SSE in a temperature environment of 80 ℃ for both as-received and solution heat-treated Inconel 718 alloys. X-ray photoelectron spectroscopic analysis indicated that the composition of the passive film formed on specimen surfaces remained largely unchanged after solution heat treatment, with O1s, Cr2p_3/2, Fe2p_3/2, and Ni2p_3/2 present. The difference in localized corrosion resistance between as-received and solution heat-treated Inconel 718 alloys was attributable to microstructural changes induced by the heat treatment process.

• 한국표면공학회지
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• 제56권6호
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• pp.401-411
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• 2023

This study investigates the synthesis, characterization, and application of zinc oxide (ZnO) nanoparticles for corrosion resistance and stress corrosion cracking (SCC) mitigation in high-temperature and high-pressure environments. The ZnO nanoparticles are synthesized using plasma discharge in water, resulting in rod-shaped particles with a hexagonal crystal structure. The ZnO nanoparticles are applied to Alloy 600 tubes in simulated nuclear power plant atmospheres to evaluate their effectiveness. X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy analysis reveals the formation of thermodynamically stable ZnCr₂O₄and ZnFe₂O₄ spinel phases with a depth of approximately 35 nm on the surface after 240 hours of treatment. Stress corrosion cracking (SCC) mitigation experiments reveal that ZnO treatment enhances thermal and mechanical stability. The ZnO-treated specimens exhibit increased maximum temperature tolerance up to 310 ℃ and higher-pressure resistance up to 60 bar compared to non-treated ZnO samples. Measurements of crack length indicate reduced crack propagation in ZnO-treated specimens. The formation of thermodynamically stable Zn spinel structures on the surface of Alloy 600 and the subsequent improvements in surface properties contribute to the enhanced durability and performance of the material in challenging high-temperature and high-pressure environments. These findings have significant implications for the development of corrosion-resistant materials and the mitigation of stress corrosion cracking in various industries.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제24권6호
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• pp.200-206
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• 2024

Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) technique has been used for the elemental composition of the soils. In this technique, a high energy laser pulse is focused on a sample to produce plasma. From the spectroscopic analysis of such plasma plume, we have determined the different elements present in the soil. This technique is effective and rapid for the qualitative and quantitative analysis of all type of samples. In this work a Q-switched Nd: YAG laser operating with its fundamental mode (1064 nm laser wavelength), 5 nanosecond pulse width, and 10 Hz repetition rate was focused on soil samples using 10 cm quartz lens. The emission spectra of soil consist of Iron (Fe), Calcium (Ca), Titanium (Ti), Silicon (Si), Aluminum (Al), Magnesium (Mg), Manganese (Mn), Potassium (K), Nickel (Ni), Chromium (Cr), Copper (Cu), Mercury (Hg), Barium (Ba), Vanadium (V), Lead (Pb), Nitrogen (N), Scandium (Sc), Hydrogen (H), Strontium (Sr), and Lithium (Li) with different finger-prints of the transition lines. The maximum intensity of the transition lines was observed close to the surface of the sample and it was decreased along the axial direction of the plasma expansion due to the thermalization and the recombination process. We have also determined the plasma parameters such as electron temperature and the electron number density of the plasma using Boltzmann's plot method as well as the Stark broadening of the transition lines respectively. The electron temperature is estimated at 14611 °K, whereas the electron number density i.e. 4.1 × 10¹⁶ cm^-3 lies close to the surface.

• 한국지구과학회지
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• 제25권6호
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• pp.428-442
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• 2004

본 연구는 낙동강 하류역 강하먼지의 조성 특성을 파악하기 위하여, 광구병형 Dust jar를 사용하여 2002년 6월부터 2003년 5월까지 1년간 낙동강 하류역의 5개 지점에서 시료를 채취하였다. 채취된 강하먼지에 함유된 불용성 성분(Al, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Si, V, Zn) 및 수용성 성분($Cl^-$, $NO_3^-$, $SO_4^{2-}$, $NH_4^+$, $Ca^{2+}$, $K^+$, $MG^{2+}$)들은 ICP/AES, AAS, IC 및 UV를 이용하여 정량하었다. 성분에 대한 지각농축계수를 지역별로 비교한 결과 인위적인 오염원인 Cd, Cu, Pb, Zn에서 10 이상의 높은 값을 보였다. 특히 Pb는 감전동, 원동, 신라대, 삼랑진 및 물금 지점 순으로 감소하는 것으로 조사되었다. 계절별 토양입자의 기여율은 겨울철에 16.3 %로서 가장 높았으며, 1년간 평균 기여율은 11.2%이었다. 계절별[$SO_4^{2-}/NO_3^-$] 당량비는 겨울철(5.12)이 가장 높았고, 가을철(3.30)이 가장 낮게 나타났다. 지역별로는 신라대, 감전동, 물금, 원동 및 삼랑진 순으로, 특히 도심에 인접한 지점의 경우가 높게 나타났으며, 평균 당량비는 4.28이었다. 총 강하먼지에 대한 수용성 이온성분의 총 침적량의 비율은 봄철(71.6%), 여름(61.2%), 가을(49.2%) 및 겨울철(48.6%)의 순으로 나타났으며, 평균은 57.6%이었다. 해염입자의 지역별 기여율 분포는 신라대(34.5%), 감전동(28.3%), 원동(17.3%), 삼랑진(17.2%) 및 물금(13.8%)의 순으로 나타났으며, 평균 기여율은 22.1%로 나타났다.

• 전기화학회지
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• 제8권4호
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• pp.172-176
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• 2005

차세대 5V급 양극활물질로 각광받고 있는 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$는 기존의 $LiMn_2O_4$ spinel 물질의 $Mn^{3+}$을 $Ni^{2+}$으로 치환하여 5V 영역에서 $Ni^{2+}/Ni^{4+}$ 산화/환원 반응이 가능하게 한 물질이다. 기존의 $LiMn_2O_4$는 낮은 초기 용량과 충 방전에 따른 빠른 용량감소를 보이는 단점을 가지고 있어 이 문제를 극복하기 위해 Mn의 일부를 다른 금속으로 치환하여 $LiM_yMn_{2-y}O_4$ (M=Cr, Al, Ni, Fe, Co, Cu, Ca)을 만드는 방법이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 기계 화학적 합성법을 이용하여 합성한 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$의 전기화학적 특성에 대해 연구하였다. 이 물질은 기존의 $LiMn_2O_4$보다 에너지 밀도가 높으며 저가 및 친환경성 등으로 앞으로 HEV 등에서 그 활용성이 크게 기대된다. 볼밀을 이용하여 여러가지 조건(출발물질 조건, 볼밀조건, 열처리조건 등)에서 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$을 합성한 결과 기계화학적 방법으로는 $Ni^{2+}$가 $Mn^{3+}$를 완전히 치환하지 못하여 $4.0{\sim}4.1V$의 전압에서 $Mn^{3+}/Mn^{4+}$의 산화/환원과 관련된 peak가 발생하였다. Ni 원료 물질로써 수산화 물질을 사용하고 열처리 온도를 $800^{\circ}C$로 하였을 때 최상의 성능을 나타내었다.

• 자원환경지질
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• 제38권2호
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• pp.113-127
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• 2005

한반도 남서부 지역은 고태평양판의 섭입에 의한 화성활동이 매우 활발했던 지역으로 백악기 화강암류와 이와 성인적으로 밀접한 관련이 있는 것으로 추정되는 화산암이 넓게 분포하고 있다. 백악기 화강암류를 형성시킨 마그마의 특성 및 지구조적 환경을 규명하고자 이미 보고 된 185개의 자료와, 야외 지질 조사를 통해 얻은 시료 중 신선한 36개의 시료에 대해 주성분 원소, 미량원소에 대한 지화학 분석을 실시하였다. 본 역 화강암류들은 전형적으로 I-type의 비알칼리암 중 칼크-알칼리 계열에 속하며 ANK vs. ACNK도에 도시해볼 때 대부분 메타알루미나질에 해당된다. 주성분 및 미량원소의 변화경향은 일반적인 화강암류의 분화경향과 유사하지만 지역별 주성분 및 미량원소의 특성을 살펴보면 이들 화강암류가 동원마그마 기원이 아님을 시사한다. 연구 지역의 동쪽에 분포하는 화강암체들은 서부에 비해 높은 Li, Co, Sr Sc의 함량과 낮은 Rb, Nb의 함량을 나타낸다. 미량원소의 함량은 화강암의 세계 평균값보다 전반적으로 높게 나타나는 경향이 있으며, 특히 Cr, Co, Ni, V, Sc등의 철-마그네슘 계열 원소의 함량이 더 높게 나타났다. 희토류원소는 모두 LREE가 HREE 보다 부화되어 화강암류의 전형적인 패턴과 일치하며, 서부 지역이 동부 지역보다 더 뚜렷한 Eu(-)이상을 갖는다. 지구조 판별도에서도 VAG와 syn-COLG 환경에 점시된다. 본 연구지역의 화강암류들은 대륙연변부에서 나타나는 화강암류의 희토류원소의 총량($60{\~}499ppm$)과 $(La/Lu)_{CN}=8.9{\~66}$의 범위에 해당되며 모든 지화학적 자료를 종합해보면 이지역의 화강암류들은 고태평양판의 섭입에 의한 압축장이 작용하는 대륙 연변부에서 생성되었음을 알 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제40권6호
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• pp.727-738
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• 2007

운봉지역 하상퇴적물에 대한 지구화학적 특성규명을 통해, 주성분원소 및 미량원소에 대한 자연 배경치를 제시하고, 그 기반암(압쇄상화강암, Kim et al., 1992)과의 비교를 통해 지구화학적 재해에 대해 예견하고자 한다. 73개의 하상퇴적 물시료를 물이 흐르고 있는 1차 수계를 대상으로 채취하였고, XRD, XRF ICP-AES, NAA를 이용하여 주성분원소 및 미량성분원소를 분석하였다. 운봉지역의 주성분원소 함량은 $SiO_2\;36.94{\sim}65.39 wt.%,\;Al_2O_3\;10.15{\sim}21.77wt.%,\;Fe_2O_3\;3.17{\sim}10.90wt.%,\;CaO\;0.55{\sim}5.27wt.%,\;MgO\;0.52{\sim}4.94wt.%,\;K_2O\;1.38{\sim}4.54wt.%,\;Na_2O\;0.49{\sim}3.36wt.%,\;TiO_2\;0.39{\sim}1.27wt.%,\;MnO\;0.04{\sim}0.22wt.%,\;P_2O_5\;0.08{\sim}0.54wt.%$의 범위를 보이며, 미량성분 및 희토류원소 함량은, $Cu\;4.8{\sim}134ppm,\;Pb\;24.2{\sim}82.5ppm,\;Sr\;95.9{\sim}739ppm,\;V\;19.9{\sim}124ppm,\;Zr\;52.9{\sim}145ppm,\;Li\;25.2{\sim}3.3ppm,\;Co\;3.87{\sim}50.0ppm,\;Cr\;17.4{\sim}234ppm,\;Hf\;3.93{\sim}25.2ppm,\;Sc\;4.60{\sim}20.6ppm,\;Th\;3.82{\sim}36.9ppm,\;Ce\;45.7{\sim}243ppm,\;Eu\;0.89{\sim}2.69ppm,\;Yb\;1.42{\sim}5.18ppm$의 범위를 보인다. 주성분원소의 함량비교에서 CaO, $Na_2O,\;K_2O$ 함량은 하상퇴적물에서 기반암(압쇄상화강암류, Kim et al., 1992)인 압쇄상화강암류보다 높게 나타난다. 그리고 $Al_2O_3$와 $SiO_2$는 하상퇴적물과 기반암(압쇄상화강암류, Kim et al., 1992) 모두에서 높은 상관관계를 보인다. 하상퇴적물에서는 $SiO_2$ 함량이 높아질수록 희토류원소 함량도 같이 증가하는 특징을 보이나, 압쇄상화강암류에서는 $SiO_2$ 함량이 높아질수록 희토류원소 함량은 감소하는 특징을 보인다.