• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권6호
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• pp.2174-2181
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• 2024

In this work, Sr_0.5Zr₂(PO₄)₃-SmPO₄ dual-phase ceramics were prepared via in-situ synthesis process, which is a potential novel nuclear waste form for immobilizing the fission product ⁹⁰Sr and the trivalent actinide radionuclides in high-level waste (HLW). And the preparation technology, microstructure and chemical durability of Sr_0.5Zr₂(PO₄)₃-SmPO₄ dual-phase ceramics were systematically investigated. It was confirmed that the optimum microwave-sintering temperature (1050 ℃) and heat preservation time (1.5 h) is estimated by Archimedes method. Besides, the as-prepared samples that were consisted of strontium zirconium phosphate (SrZP) and monazite showed the remarkable densification, in which the two crystalline phases were intermixed well with each other. Meanwhile, the formation and evolution of microstructure was also consistent with the variational rule of Sr_0.5Zr₂(PO₄)₃/SmPO₄, indicating that there was not mutual reaction during the in-situ synthesis process. The PCT and MCC-1 experimental results demonstrated that the elemental normalized leaching rates of tested samples are all at a low level (LR_Sr ~10^-4 g·m^-2·d^-1, LR_Zr ~10^-8-10^-6 g·m^-2·d^-1, LR_Sm ~10^-7-10^-5 g·m^-2·d^-1 and LR_P ~10^-4 g·m^-2·d^-1). It is indicated that Sr_0.5Zr₂(PO₄)₃-SmPO₄ dual-phase ceramics possesses excellent chemical durability for HLW disposal.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권6호
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• pp.245-251
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• 2015

본 연구에서는 $Fe_2O_3$-Mg계 혼합분말을 사용하여 연자성 복합재료를 제조하기 위하여 기계적 합금화법(MA)을 적용하였다. 초미세 조직을 가진 연자성 ${\alpha}$-Fe/MgO 복합재료를 얻기 위하여 X선 회절, 열분석 및 자기특성 측정을 통하여 최적 볼밀조건 및 열처리 조건을 조사하였다. $Fe_2O_3$와 순금속 Mg의 혼합분말을 30분 동안 MA 처리한 결과. ${\alpha}$-Fe 기지에 MgO가 분산된 ${\alpha}$-Fe/MgO 복합분말을 얻을 수 있었다. MA 분말시료의 자화값은 볼밀처리 시간에 따라 증가하여 MA 5시간 시료에서 69.5 emu/g의 최대값이 관찰되었다. 또한 MA 처리에 의하여 ${\alpha}$-Fe의 결정립 미세화와 함께 보자력이 증가하는 자기경화 현상이 관찰되었다. MA 분말시료의 벌크화를 위하여 소결온도 $800{\sim}1000^{\circ}C$, 압력 60 MPa에서 SPS 소결을 실시하였다. X선 회절 결과로부터, 5시간 MA 처리한 분말을 $800^{\circ}C$에서 SPS 소결시킨 ${\alpha}$-Fe/MgO 연자성 복합재료의 경우 ${\alpha}$-Fe상 평균 결정립 크기가 110 nm임을 알 수 있었다.

• Advances in concrete construction
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• 제10권5호
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• pp.403-416
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• 2020

This study investigated the effect of alkaline activators - NaOH_aq (NH) (NH: 0-16 M) and Na₂SiO_3aq (NS) (NS/NH: 0-3.5) in the synthesis of silico-manganese fume (SMF) and ground blast furnace slag (BFS) blended alkali-activated mortar (AASB). The use of individual activator was ineffective in producing AASB of sufficient fresh and hardened properties, compared to the synergy of both activators. This may be attributed to incomplete dissolution and condensation of oligomers required for gelation of the binder. An inverse relationship was noted among the fresh properties and the NH concentration or NS/NH ratio. This was influenced by the dissolution and condensation of silicate monomers under polymerization process. The maximum 28-day strength of ~45 MPa, setting time of 60 min and flow of 182 mm was obtained with the use of combined activators (10M-NH and NS/NH=2.5). The combined activators at NS/10M-NH=2.5 constituted SiO₂/Na₂O, H₂O/Na₂O and H₂O/SiO₂ molar ratio of 1.61, 17.33 and 10.77, respectively. This facilitated the formation of C-S-H, C/K-A-S-H and C-Mn-S-H in the framework together with an increase in the crystallinity due to more silicate re-organization within the aluminosilicate chain. On comparison of the high concentrated with mild alkali synthesized product, it revealed that the concentration of OH^- and Si monomers together with alkali metals influenced the dissolution of precursors and embedment of the constituent elements in the polymeric matrix. These factors eventually contributed to the microstructural densification of the mortar prepared with NS/10M-NH=2.5 thereby enhancing the compressive strength.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.53-60
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• 2017

화력발전의 부산물인 플라이 애쉬는 포졸란 반응을 통하여 조직구조를 개선하고 장기 강도 및 염화물 저항성에 매우 효과적이다. 본 연구에서는 28일 및 180일 재령의 보통 포틀랜트 시멘트 및 FA를 혼입한 콘크리트에 대하여 압축강도 및 염화물 저항성을 평가하였으며, 재령의 증가에 따른 상관성을 평가하였다. 이를 위해, 물-결합재비(W/B)를 37%, 42%, 47%의 3가지 수준, Fly Ash를 시멘트 중량의 0%, 30%, 50%의 3가지 수준으로 나누어 총 9가지 배합을 설정하였으며, 28일 및 180일 재령 시, 압축강도, Tang's method에 의한 촉진확산계수, 그리고 ASTM C 1202, KS F 2711을 통한 통과전하량을 측정하였다. Fly Ash 혼입율이 클수록, W/B가 낮을수록 염화물 저항성(확산계수 및 통과전하량)이 개선되었는데, 모든 FA 50 배합에서 염화물 저항성은 재령 28일 대비 재령 180일에서 약 15% 수준으로 감소하였다. 이는 FA의 포졸란 반응으로 인해 공극구조가 더 치밀해져 나타난 결과이며, 염해 저항성이 강도보다 시간에 더욱 의존적임을 알 수 있다. 재령 180일 이후, FA를 혼입한 배합에서 강도와 염해저항성의 뚜렷한 선형관계가 관측되었다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제55권10호
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• pp.467-474
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• 2006

The effect of pressureless-sintered temperature on the densification behavior, mechanical and electrical properties of the $SiC-TiB_2$ electroconductive ceramic composites was investigated. The $SiC-TiB_2$ electroconductive ceramic composites were pressureless-sintered for 2 hours at temperatures in the range of $1,750{\sim}1,900[^{\circ}C]$, with an addition of 12[wt%] $Al_2O_3+Y_2O_3(6:4\;mixture\;of\;Al_2O_3\;and\;Y_2O_3)$ as a sintering aid. The relative density, flexural strength, vicker's hardness and fracture toughness showed the highest value of 84.92[%], 140[MPa], 4.07[GPa] and $3.13[MPa{\cdot}m^{1/2}]$ for $SiC-TiB_2$ composites of $1,900[^{\circ}C]$ sintering temperature at room temperature respectively. The electrical resistivity was measured by the Pauw method in the temperature ranges from $25[^{\circ}C]\;to\;700[^{\circ}C]$. The electrical resistivity showed the value of $5.51{\times}10^{-4},\;2.11{\times}10^{-3},\;7.91{\times}10^{-4}\;and\;6.91{\times}10^{-4}[\Omega{\cdot}cm]$ for ST1750, ST1800, ST1850 and ST1900 respectively at room temperature. The electrical resistivity of the composites was all PTCR(Positive Temperature Coefficient Resistivity). The resistance temperature coefficient showed the value of $3.116{\times}10^{-3},\;2.717{\times}10^{-3},\;2.939{\times}10^{-3},\;3.342{\times}10^{-3}/[^{\circ}C]$ for ST1750, ST1800, ST1850 and ST1900 respectively in the temperature ranges from $25[^{\circ}C]\;to\;700[^{\circ}C]$. It is assumed that because polycrystallines, such as recrystallized $SiC-TiB_2$ electroconductive ceramic composites, contain of porosity and In Situ $YAG(Al_5Y_3O_{12})$ crystal grain boundaries, their electrical conduction mechanism are complicated. In addition, because the condition of such grain boundaries due to $Al_2O_3+Y_2O_3$ additives widely varies with sintering temperature, electrical resistivity of the $SiC-TiB_2$ electroconductive ceramic composites with sintering temperature also varies with sintering condition. It is convinced that ${\beta}-SiC$ based electroconductive ceramic composites for heaters or ignitors can be manufactured by pressureless sintering.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.878-885
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• 2012

In this study we aims to examine the co-doping effects of 1/3 mol% $Mn_3O_4+Co_3O_4$ (1:1) on the reaction, microstructure, and electrical properties such as the bulk defects and grain boundary properties of $ZnO-Bi_2O_3-Sb_2O_3$ (ZBS; Sb/Bi=0.5, 1.0, and 2.0) varistors. The sintering and electrical properties of Mn,Co-doped ZBS, ZBS(MCo) varistors were controlled by Sb/Bi ratio. Pyrochlore ($Zn_2Bi_3Sb_3O_{14}$) was decomposed and promoted densification at lower temperature on heating in Sb/Bi=1.0 by Mn rather than Co. Pyrochlore on cooling was reproduced in all systems however, spinel (${\alpha}$- or ${\beta}$-polymorph) did not formed in Sb/Bi=0.5. More homogeneous microstructure was obtained in $Sb/Bi{\geq}1.0$ In ZBS(MCo), the varistor characteristics were improved drastically (non-linear coefficient, ${\alpha}$=30~49), and seemed to form $Zn_i^{..}$(0.17 eV) and $V_o^{\bullet}$(0.33 eV) as dominant defects. From impedance and modulus spectroscopy (IS & MS), the grain boundaries have divided into two types, i.e. the one is tentatively assign to $ZnO/Bi_2O_3(Mn,Co)/ZnO$ (0.47 eV) and the other ZnO/ZnO (0.80~0.89 eV) homojunctions.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권12호
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• pp.929-932
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• 2004

페로브스카이트 단일상의 PMN 계 복합화합물을 제조하기 위하여 일반적으로 소량의 MgO가 과잉으로 사용되며, 잉여 MgO는 주로 입내에 석출되며 소결을 저해하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 MgO 대신 $(MgCO_3)_4{\cdot}Mg(OH)_2{\cdot}5H_{2}O$을 사용하여 고상법으로 제조한 PMN-PT-BT(PBT) 전구체 분말을 $500^{\circ}C/1h$에서 열처리한 후, MgO 졸로 표면 개질하여, 과잉의 MgO가 소결 및 물성에 미치는 영향을 조사하였다. 소량의 MgO 졸($0.5{\sim}1.0wt\%$)은 $1000^{\circ}C$ 이하의 온도에서 소결을 크게 촉진시켰다. $0.5wt\%$의 졸이 사용된 PBT 분말은 $900^{\circ}C/2h$ 소결로 소결밀도 $7.62g/cm^3$, 유전율 14800, 유전손실 $1.1\%$를 나타내었으며, 이는 PBT의 $1000^{\circ}C/2h$ 소결체의 물성과 흡사하였다. 또한 MgO 졸로 첨가된 과잉의 MgO는 삼중점과 입계에 주로 석출되어 입성장을 제어함을 알 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제12권2호
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• pp.161-168
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• 2012

본 연구는 지반매립재 용도를 대상으로 무 시멘트 상태에서, RA 사용 FA 모르타르의 특성에 미치는 RP 치환율의 영향을 검토하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, W/B 및 공기량은 RP 치환율이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다. 압축강도는 재령 14일 이전 초기 재령에서는 강도가 거의 발휘되지 못하였으나, 재령 14일을 기점으로 28일에 이르러서는 약 1.5~2.0 MPa 정도의 강도 값을 나타내었다. 양생온도 $20^{\circ}C$의 경우 RP 치환율 100 %를 제외한 모든 수준에서 순수 FA에 비해 RP 치환율이 증가할수록 강도는 증가하였는데, RP 25 %에서 최고 강도값을 나타내었다. 양생온도 $35^{\circ}C$에서는 $20^{\circ}C$보다 RP 치환율이 작을수록 온도의존성이 큰 것으로 나타났다. 한편, SEM분석결과, 순수 FA에서도 일정 재령이 경과하면 RA의 알칼리 자극으로 포졸란 반응이 생성되어 조직이 치밀화됨을 확인할 수 있었고, RP 치환율 25 %일 때 RP의 미수화 시멘트 입자의 수화 및 FA의 포졸란 반응으로 수화물이 가장 밀실하게 생성되었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권2호
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• pp.119-128
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• 2008

본 연구에서는 사용후핵연료 회수성과 처분밀도를 향상시킨 새로운 CANDU 사용후핵 연료처분시스템의 열해석을 수행하였다. 제안된 CANDU 사용후핵연료 처분방식 에서는 사용후핵연료의 회수성을 향상시키기 위해 일정 기간 동안 터널에 자연대류를 이용하여 저장하며, 처분밀도 향상을 위해 개선된 CAHDU 사용후핵연료 처분용기를 이용하고 있다. 제안된 CANDU 사용후핵연료 처분방식의 열적 안전성을 검토하고자 ANSYS 10.0 CFX 코드를 사용하여 시스템 전체의 정상상태 열 해석을 2단계로 나누어 수행하였다. 1단계에서는 터널간격이 처분터널 내부 온도에 미치는 영향을 분석하기 위해 터널 간격에 따른 처분터널 내벽온도 변화를 계산하였다. 계산 결과 99%의 붕괴열이 대류에 의해 냉각되는 것을 확인하였고, 이로 인해 터널 간격은 처분터널 내부 온도에 거의 영향을 주지 않았다. 2단계 계산에서는 터널간격 60 m에서 환기 설비를 고려한 처분터널의 내벽온도를 계산하였고, 이 결과는 처분터널 내부 처분용기의 표면온도를 구하기 위해 사용되었다. 계산결과, 처분용기의 표면온도는 최대 $119^{\circ}C$, 평균 $79.9^{\circ}C$로 계산되었다. 처분용기 최대온도에 따른 처분용기 내부 바스켓 피복재 최대온도는 $140.9^{\circ}C$로 계산하였으며, 이는 피복재 열적 특성을 고려하였을 때 충분한 열적 안전성을 가지고 있다고 판단되었다.

• 한국표면공학회지
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• 제56권6호
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• pp.412-419
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• 2023

Anion exchange membrane electrolysis is considered a promising next-generation hydrogen production technology that can produce low-cost, clean hydrogen. However, anion exchange membrane electrolysis technology is in its early stages of development and requires intensive research on electrodes, which are a key component of the catalyst-system interface. In this study, we optimized the pressure conditions of the hot-pressing process to manufacture cobalt oxide electrodes for the development of a high uniformity and high adhesion electrode production process for the oxygen evolution reaction. As the pressure increased, the reduction of pores within the electrode and increased densification of catalytic particles led to the formation of a uniform electrode surface. The cobalt oxide electrode optimized for pressure conditions exhibited improved catalytic activity and durability. The optimized electrode was used as the anode in an AEMWE single cell, exhibiting a current density of 1.53 A cm^-2 at a cell voltage of 1.85 V. In a durability test conducted for 100 h at a constant current density of 500 mA cm^-2, it demonstrated excellent durability with a low degradation rate of 15.9 mV kh^-1, maintaining 99% of its initial performance.