• 한국환경농학회지
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• 제26권2호
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• pp.131-140
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• 2007

Phospho-gypsum a primary waste by-product in phosphate fertilizer manufacturing industry and a potential source of electron acceptors, such as mainly of sulfate and a trace amount of iron and manganese oxides, was selected as soil amendment for reducing methane $(CH_4)$ emissions during rice cultivation. The selected amendment was added into potted soils at the rate of 0, 2, 10, and 20 Mg $ha^{-1}$ before rice transplanting. $CH_4$ flux from the potted soil with rice plant was measured along with soil Eh and floodwater pH during the rice cultivation period. $CH_4$ emission rates measured by closed chamber method decreased with increasing levels of phospho-gypsum application, but rice yield markedly increased up to 10 Mg $ha^{-1}$ of the amendment. At this amendment level, total $CH_4$ emissions were reduced by 24% along with 15% rice grain yield increment over the control. The decrease in total $CH_4$ emission may be attributed due to shifting of electron flow from methanogenesis to sulfate reduction under anaerobic soil conditions.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.197-201
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• 2009

A lot of work is carried out concerning to acicular ferrite formation in the weld metal of high strength and low-alloy steel. Those results are suggesting that oxides that contain titanium elements provides nucleation site of intragranular ferrite, referred as acicular ferrite. Thus, when intragranular ferrite is expected to form in heat-affected zone, oxide containing titanium element should be formed in the steel. However, normal steel is deoxidized by using aluminum element (Al-killed steel) with little oxygen content. It means almost oxygen is deoxidized with aluminum elements. In the present work, in order to form the acicular ferrite in the heat affected zone, with the same concept in the case of weld metal, the steel deoxidized with titanium element (titanium killed-steel) is prepared and the acicular ferrite formation is observed in detail by using laser-conforcal microscopy technique. The confocal technique makes it possible that the morphological change along the phase transformation from austenite to ferrite is in-situ tracked. Thus, the inclusion that stimulated the ferrite nucleation could be directly selected from the observed images, in the HAZ of the Ti-killed steel. The chemical composition of the selected inclusion is analyzed and the nucleation potential is discussed by changing the nucleation site with boron element. The potency for the ferrite nucleation is summarized and the existence of effective and ineffective manganese sulfide for nucleation is made clear.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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• 제68권
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• pp.180-186
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• 2018

We report the discovery of Li-rich $Li_{1+x}[(Ni_{0.225}Co_{0.15}Mn_{0.625})_{1-y}V_y]O_2$ as a cathode material for rechargeable lithium-ion batteries in which a small amount of tetravalent vanadium ($V^{4+}$) is selectively and completely incorporated into the manganese sites in the lattice structure. The unwanted oxidation of vanadium to form a $V_2O_5-like$ secondary phase during high-temperature crystallization is prevented by uniformly dispersing the vanadium ions in coprecipitated $[(Ni_{0.225}Co_{0.15}Mn_{0.625})_{1-y}V_y](OH)_2$ particles. Upon doping with $V^{4+}$ ions, the initial discharge capacity (>$275mA\;h\;g^{-1}$), capacity retention, and voltage decay characteristics of the Li-rich layered oxides are improved significantly in comparison with those of the conventional undoped counterpart.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제12권1호
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• pp.67-73
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• 2021

Nickel-rich lithium nickel-cobalt-manganese oxides (NCM) are viewed as promising cathode materials for lithium-ion batteries (LIBs); however, their poor cycling performance at high temperature is a critical hurdle preventing expansion of their applications. We propose the use of a functional electrolyte additive, triphenyl phosphate (TPPa), which can form an effective cathode-electrolyte interphase (CEI) layer on the surface of Ni-rich NCM cathode material by electrochemical reactions. Linear sweep voltammetry confirms that the TPPa additive is electrochemically oxidized at around 4.83 V (vs. Li/Li+) and it participates in the formation of a CEI layer on the surface of NCM811 cathode material. During high temperature cycling, TPPa greatly improves the cycling performance of NCM811 cathode material, as a cell cycled with TPPa-containing electrolyte exhibits a retention (133.7 mA h g-1) of 63.5%, while a cell cycled with standard electrolyte shows poor cycling retention (51.3%, 108.3 mA h g-1). Further systematic analyses on recovered NCM811 cathodes demonstrate the effectiveness of the TPPa-based CEI layer in the cell, as electrolyte decomposition is suppressed in the cell cycled with TPPa-containing electrolyte. This confirms that TPPa is effective at increasing the surface stability of NCM811 cathode material because the TPPa-initiated POx-based CEI layer prevents electrolyte decomposition in the cell even at high temperatures.

• 전기화학회지
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• 제15권3호
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• pp.172-180
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• 2012

리튬이온전지의 양극소재인 $LiMn_2O_4$를 다양한 모양과 크기의 망간산화물 및 망간수산화물 전구체를 사용해서 합성하였다. 첫 번째 단계로 수열합성법이나 침전법을 사용하여 ${\alpha}-MnO_2$, ${\beta}-MnO_2$, $Mn_3O_4$, amorphous $MnO_2$ 및 $Mn(OH)_2$ 등의 전구체를 합성하였고, 두 번째 단계로 이들 전구체로부터 고상법을 사용하여 다양한 형태의 $LiMn_2O_4$를 제조하였다. 합성된 $LiMn_2O_4$의 특성은 주사전자현미경과 XRD Rietveld구조분석을 통해 확인하고, Li coin cell로 조립하여 전극특성을 측정하였다. 500 nm크기의 팔면체(nano-octahedron) $LiMn_2O_4$가 1 C-rate와 50 C-rate에서 각각 107 mAh $g^{-1}$, 99 mAh $g^{-1}$의 높은 전지용량을 나타내며, 다양한 방전전류에서 가장 우수한 전기화학적 특성을 보인다. 3차원 팔면체 결정입자가 1차원 막대모양이나 2차원 판상모양의 다른 형태의 $LiMn_2O_4$보다 구조적 안정성도 우수한 것으로 평가된다. 또한 10 C-rate의 높은 전류로 500회 충 방전이 진행된 후에도 nano-octahedron $LiMn_2O_4$는 단지 5%의 용량감소(95% capacity retention)로 우수한 전극특성을 나타냈다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.473-482
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• 2009

본 연구에서는 여러 몰비의 망간과 철을 함유한 용액을 사용하여 담체인 모래 표면에 이들 산화물들이 동시에 코팅된 산화철 및 산화망간 코팅사(IMCS)를 제조하였으며, X-선 회절분석을 통하여 제조한 IMCS 표면의 광물종 규명과 이들에 의한 As(III) 산화 및 As(V) 흡착능을 평가하였다. 망간과 철을 동시에 코팅한 IMCS들에서의 철 및 망간의 총량은 단일금속용액으로 코팅시킨 담체(ICS 혹은 MCS)에 비하여 감소하였지만 코팅된 철산화물은 goethite와 magnetite의 혼합물 그리고 망간 산화물은 ${\gamma}-MnO_2$로서 매우 유사하였다. IMCS에 의한 As(V) 흡착량은 코팅된 망간보다는 철 함량에 의해 크게 영향을 받았다. 그리고 IMCS에 의한 As(V) 흡착량은 1가 및 2가 이온들로 이루어진 이온세기 화학종으로 이온세기를 고정하였을 때에는 큰 영향을 받지 않았으나 $PO_4\;^{3-}$와 같은 3가 화학종을 사용한 경우에는 크게 억제되었다. 망간만 코팅시켜 얻은 MCS의 경우, NaCl 및 $NaNO_3$와 같은 1가 이온세기 화학종이 존재하는 경우는 $PO_4\;^{3-}$와 같은 3가 이온세기 화학종이 존재하는 경우에서 보다 2배 이상의 산화효율을 나타내었다. 이에 반해 망간과 철이 함께 코팅된 7:3, 5:5, 3:7 몰비의 경우에는 $PO_4\;^{3-}$를 이온세기 화학종으로 사용한 경우가 다른 이온세기 화학종이 존재하는 경우에서 보다 오히려 As(III) 산화력이 높게 나타났는데 이것은 $PO_4\;^{3-}$가 As(V)와 IMCS 표면에 대한 경쟁흡착을 함에 따른 결과로 나타났다.

• 한국광물학회지
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• 제26권4호
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• pp.229-244
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• 2013

비소의 오염은 다양한 자연적 또는 인위적 원인들로 인하여 발생할 수 있다. 비소의 자연상 다양한 화학종 중 3가와 5가 형태로 대부분 존재하고, 비소의 거동은 Al, Fe, Mn 산화물 등에 의해 영향을 받는다. 이에 본 연구는 Mn, Si, Ca 등의 성분이 많이 포함된 망간슬래그를 이용한 비소 수착특성을 규명하기 위해 수행되어졌다. 망간슬래그의 수착제로서의 주요한 특성을 조사하고 평형론과 반응 속도론 실험을 통해 비소 화학종별 수착양상을 고찰하였다. 망간슬래그의 비표면적은 $4.04m^2/g$, 전위차 적정법에 의해 측정된 영전하점(point of zero salt effect, PZSE)은 7.73으로 측정되었다. pH 4, 7, 10의 조건으로 두 비소 화학종의 수착반응에 대한 평형실험 결과 3가 비소보다 5가 비소가 수착량이 더 컸으며 망간슬래그와의 친화력이 더 높은 것으로 나타났다. 3가 비소는 pH 7에서, 5가 비소는 pH 4에서 수착량이 가장 높게 나타났는데 이는 pH에 따른 두 비소 화학종의 존재형태와 망간슬래그의 표면전하 간 상호작용에 기인한 것이다. 수착반응은 3가 비소와 5가 비소 모두 2시간 이내에 최대 수착량에 도달하였고, 반응속도 실험결과를 다양한 반응속도 모델들에 모사하였을 때, 유사이차(pseudo-second-order)와 포물선(parabolic) 모델이 가장 적합한 모델로 조사되었다.

• 지질공학
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• 제23권1호
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• pp.1-17
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• 2013

소규모 지방상수도 수원인 중소하천에 얕게 매설된 집수매거에서 $Fe^{2+}$과 $Mn^{2+}$의 농도가 수처리에 부적합할 정도로 높게 나타나 정수에 어려움을 겪기도 한다. 연구지역인 예천군 개포면 신음리의 내성천에서는 집수매거에 의하여 생활용수를 취수하고 있으나, $Fe^{2+}$과 $Mn^{2+}$의 농도가 높아 수원지의 이동이 필요한 실정으로서, 본 연구에서는 하천 제방 인근에서 중앙으로 집수매거를 이동할 경우 농도의 저감 정도를 평가하고자 하였다. 연구지역 하천 부지내에 총 9개의 얕은 우물(3 m 심도 4개 공 및 6 m 심도 5개 공)을 설치하여, 5시간의 양수를 거치면서 지하수의 이화학 특성 변화 및 $Fe^{2+}$과 $Mn^{2+}$의 농도 변화를 분석하였다. 양수가 진행됨에 따라 천층 지하수와 공기가 유입되어 산화 조건을 형성하는 것으로 보이며, 양수정에서는 하천수의 유입 혼합으로 $Ca^{2+}$ 및 $Cl^-$이 증가하는 경향을 보였다. 하천 중앙부의 지하수가 제방측보다 $Fe^{2+}$과 $Mn^{2+}$의 농도가 상대적으로 낮고 양수에 의한 농도 저감 효과도 잘 나타나 집수매거를 하천 중앙 쪽으로 이동 설치하는 것이 유리할 것으로 판단되었다. 향후 중소하천에 집수매거를 설치하는 경우 현장 실험을 통한 최적의 원수 수질 확보 지점을 도출한다면 정수 처리 비용 등을 절감할 수 있을 것이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제27권9호
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• pp.1310-1314
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• 2006

Sulfur-substituted $LiMn_{0.9}Cr_{0.1}O_{2-x}S_x$ $(0\;\leq\;x\;\leq\;0.1)$ layered oxides have been prepared by solid state reaction under inert atmosphere. From powder X-ray diffraction analyses, all the present lithium manganates were found to be crystallized with monoclinic-layered structure. Electrochemical measurements clearly demonstrated that, in comparison with the pristine $LiMn_{0.9}Cr_{0.1}O_2$, the sulfur-substituted derivatives exhibit smaller discharge capacities for the entire cycle range but the recovery of discharge capacity after the initial several cycles becomes faster upon sulfur substitution. The effect of the sulfur substitution on the chemical bonding nature of $LiMn_{0.9}Cr_{0.1}O_{2-x}S_x$has been investigated using X-ray absorption spectroscopic (XAS) analyses at Mn and Cr K-edges. According to Mn K-edge XAS results, the trivalent oxidation state of manganese ion remains unchanged before and after the substitution whereas the local structure around manganese ions becomes more distorted with increasing the substitution rate of sulfur. On the other hand, the replacement of oxygen with sulfur has negligible influence on the local atomic arrangement around chromium ions, which is surely due to the high octahedral stabilization energy of $Cr^{+III} $ ions. Based on the present experimental findings, we have suggested that the decrease of discharge capacity upon sulfur substitution is ascribable to the enhanced structural distortion of $MnO_6$ octahedra and/or to the formation of covalent Li-S bonds, and the accompanying improvement of cyclability would be related to the depression of Mn migration and/or to the pillaring effect of larger sulfur anion.

• 자원환경지질
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• 제40권1호
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• pp.29-45
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• 2007

전라북도 전주시 지역의 만경강 하천변 충적 대수층에 심도 30m까지 설치된 다중 심도 관정을 이용하여 산화-환원 환경과 관련된 지하수의 생물지구화학적 특성을 조사하였다. 대체로 용존 산소(DO)가 1 mg/L이하의 혐기성 환경이 지배적이었으며, 10-20m 구간에서는 높은 농도의 Fe($14{\sim}37mg/L$)와 Mn($1{\sim}4mg/L$)이 나타나고 그 하부에서는 S(-II) 이온이 검출되었다. 용존 Fe와 Mn이 높은 구간에서는 $O_2,\;NO_3$가 거의 없고, 퇴적물내의 Fe와 Mn의 함량은 심도에 따라 큰 차이 없이 분포하고 있어 전자수용체로서 이용된 Fe(III), Mn(IV)의 환원에 의해 지하수내의 용존 Fe와 Mn의 농도가 높아진 것으로 볼 수 있다. 용존 농도에서 Mn이 Fe에 비해 상대적으로 농도가 높게 나타나는 구간이 더 넓다. 환원 과정에서 전자공여체(electron donor)로 이용될 수 있는 유기 탄소(DOC) 농도가 지하수면 부근에서 급격히 감소하는 것으로 보아 지하수내 유기물은 상부에서 유입되는 것으로 보인다. 20m 하부에서는 $SO_4$가 감소하고 S(-II) 이온이 검출되는 것으로 보아 상부 구간보다는 하부구간에서 $SO_4$ 환원작용이 활발함을 지시한다. 여러 산화-환원쌍으로부터 계산된 산화-환원 전위는 Fe를 포함하는 쌍들간을 제외하고는 모두 일치하지 않아 전체적으로 산화-환원적으로 비평형 상태에 있다고 볼 수 있다. 지하수면 부근을 제외하고는 siderite, rhodochrosite 등의 탄산염 광물의 포화지수가 -2에서 +1의 범위를 보여 이들 광물에 의해 각각 Fe(II), Mn(II) 이온의 농도가 지하수내에서 조절될 수 있음을 보여주며, 20m 하부 심도 구간에서 S(-II) 이온이 검출되는 지점에서는 Fe(II)의 경우 FeS 광물에 의해서도 농도가 조절될 수 있다.