• 한국광물학회지
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• 제29권2호
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• pp.59-71
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• 2016

방사성 폐기물의 주요 성분 중 하나인 Cs의 자연에서 정출되는 제올라이트인 차바자이트(chabazite)에 대한 흡착 특성을 알아보기 위해 XRD, EPMA, EC, pH, ICP 분석방법을 이용하여 동정 및 화학성분 분석을 하였다. 그리고 추가적으로 양이온 교환능력을 확인하였고 시간과 농도에 따른 Cs 흡착 및 타 양이온($Li^+$, $Na^+$, $K^+$, $Rb^+$, $Sr^{2+}$)에 대한 경쟁흡착 실험을 실시하였다. 본 연구에 사용된 차바자이트의 화학식은 $Ca_{1.15}Na_{0.99}K_{1.20}Mg_{0.01}Ba_{0.16}Al_{4.79}Si_{7.21}O_{24}$였고 Si/Al 비율과 양이온 교환능력은 각각 1.50와 238.1 meq/100 g으로 측정되었다. 시간과 농도에 따른 Cs 흡착 등온 실험결과를 흡착 반응 속도 모델과 등온 흡착 모델에 적용해본 결과 각각 유사 2차 반응과 Freundlich 모델에 부합하였으므로 고체 표면에 흡착 물질이 2개 이상의 다중 흡착 층을 이루는 것을 알 수 있으며 모델로부터 유도되는 상수 값을 통해 차바자이트의 Cs 흡착 능력정도를 평가하였다. 경쟁 흡착 실험 결과 이온의 종류에 따라 이온 교환되어 차바자이트 내에 존재하는 Cs의 몰 분율에서 차이를 보였다. 각 양이온과 세슘과의 액체에서 고체 내로 흡착되는 경쟁 경향이 $Na^+$, $Li^+$, $Sr^{2+}$, $K^+$ 그리고 $Rb^+$ 순으로 선택성이 있었으며 이는 수화 직경의 순서와 유사한 양상을 보였다. Kielland 도시법을 이용하여 Cs과 타 양이온의 교환 평형관계를 도시해 보았을 때에는 $Sr^{2+}$가 가장 선택성이 높았으며 그 다음으로 $Na^+$, $Li^+$, $K^+$, $Rb^+$ 순으로 선택성이 나타났고 모든 타 양이온에 대하여 양의 값을 나타내었다. Kielland 도시법에서 나타나는 평형상수 값의 순서는 열역학 및 반응 속도론적인 의미를 내포하고 있으므로 수용액에서 공극 내로 들어가는 Cs은 $Sr^{2+}$과의 공존 시 선호도가 높다는 것을 알 수 있다. 이는 경쟁하고 있는 수화된 양이온 간의 직경 차이가 원인일 것으로 추측된다. 본 연구 결과는 차바자이트가 높은 Cs 친화력을 가지는 것을 보여줌으로써 방사성 물질로 오염된 물에서 Cs을 선택적으로 교환할 수 있음을 보여주고 있다.

• 자원환경지질
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• 제55권1호
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• pp.63-76
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• 2022

이산화탄소 지중저장 가능성 평가를 위해 시추한 결과, 장기분지 성동리층에 97~118m 두께의 데사이트질 응회암이 확인되었으며 내부구조와 입자조성에 따라 4개의 퇴적단위(퇴적단위 1~4)로 구분되었다. 퇴적단위 1은 육성환경, 퇴적단위 3, 4는 수중 환경에서 쌓인 화쇄류암(ignimbrite)이며, 퇴적단위 2는 화산휴지기에 쌓인 망상하천 퇴적암으로 데사이트질 응회암이 관찰되지 않는다. 박편분석결과, 모데나이트, 클리놉틸로라이트는 주로 유리를 교대하거나 기공을 충전하며 매몰-속성과정 동안 화산유리의 교대작용 및 용해-침전작용으로 생성된 것으로 보인다. 클리놉틸로라이트는 퇴적단위 3에서 유리를 교대하는 경우가 기공을 충전한 경우보다 Si/Al비와 Na함량이 높으며 퇴적단위 4에서는 산출상태 및 지역에 상관없이 조성이 동일해 지는데, 이는 화산유리의 교대 및 용탈작용이 진행될수록 공극수의 Si/Al비와 pH가 증가했으며, 퇴적단위 3의 클리놉틸로라이트가 생성될 당시 동-서쪽의 공극수 조성이 달랐음을 지시한다. 또한, 모데나이트의 성장이 끝난 후 클리놉틸로라이트가 생성되었으며, 두 불석광물은 각 퇴적단위별로 순차적으로 생성된 것으로 해석된다. 종합해보면, 퇴적단위 1이 쌓인 후, 화산휴지기 동안 서고동저의 분지지형으로 인해 서쪽은 pH가 더 높았으나 스멕타이트의 성장으로 공극이 폐쇄되어 더 이상 불석광물 이 성장하지 못한 반면, 동쪽은 망상하천이 발달한 개방계 상태에서 지하수의 영향을 받아 클리놉틸로라이트가 성장할 수 있었던 것으로 보인다. 이후 분지의 침강으로 퇴적단위 3, 4는 수중환경으로 변화였고 공극수는 점점 알칼리함량이 증가하여 결국 동-서쪽의 공극수 조성이 동일해 진 것으로 해석되었다. 이와 같이 유사한 조성의 응회암에서도 분지의 수계와 퇴적환경에 따라 다양한 불석광물이 공간적으로 다르게 분포할 수 있음을 보여준다.

• 암석학회지
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• 제6권1호
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• pp.19-33
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• 1997

본역의 지질은 백악기 경상누층군의 퇴적암, 이를 관입 또는 분출한 중성화산암류, 산성화산암류 및 제 4기 충적층으로 구성된다. 중성화산암류는 화성쇄설화산각력암, 석질화산력응회암, 안산암용암으로 구성되며, 산성화산암류는 데사이트질용결응회암 및 유문암용암, 유문암질응회암으로 구성된다. 본 연구에서는 중성 및 산성 화산암류에 대해 암석기재학적 연구와 신선한 시료 10개에 대한 암석화학적 특성을 고찰하고, K-Ar법에 의한 절대연대 측정을 실시하였다. 현미경 관찰에서 안산암용암은 사장석이 주 반정광물로 나타나며, 기질은 미정질 내지 은미정질로서 반정광물과 동일한 필로택시틱 조직을 보인다. 안산암질각력암은 퇴적암 및 안산암의 자력 암편을 포함한다. 테사이트질용결응회암은 현저한 파라택시틱 조직을 보이며, 유문암용암은 유상구조를 잘 보여 주고, 안산암의 암편을 함유하고 용결구조가 현저한 화산력용결응회암이 나타나는데, 유문암용암에서 기질의 함량은 80.9~ 89.3%에 이른다. 주 반정광물은 사장석이며 부분적으로 녹염석, 녹니석, 방해석, 제오라이트, 푸로필라이트 등으로 2차 변질되어 나타난다. 본역의 화산암류는 Norm값에 의한 Q-A-P 도표에서 현무암질안산암, 안산암, 데사이트, 유문암의 일련의 분화과정을 나타내고 대부눈 칼크알칼리 계열에 속한다. 화산암류의 화학조성은 $SiO_2$ 함량이 57.61~75.40 %이며, MgO, CaO, $Fe_2O_3$, $Al_2O_3$, $Ti_2$, MnO, $P_2O_5$ 등은 $SiO_2$함량이 증가함에 따라 연속적으로 증가하는 경향을 보인다. 주성분원소 및 미량 원소의 변화도에서 안산암질에서 유문암으로 분화되는, 즉 마그마의 정출 분화 특징을 뚜렷이 보여준다. REE 양상 및 spider 도표에서 일정한 분화 경향을 보이며 나란하다. spider 도표에서 본역의 화산암류는 Th, La, Nd, Gd 등이 부화되어 있으며, Ba, Nb, Sr, Hf, Zr 등이 결핍되어 있는 특징을 나타낸다. 안산암에서 유문암으로 분화가 진행될수록 Cs, Sr, Eu이 점차 결핍되는 경향이, Th가 증가하는 경향이 있고, Ba, Nb, Sr, Eu의 부(-)의 이상값이 점차 커지는 경향을 보인다. 희유 원소의 변화 경향에서 안산암과 중성 암맥, 데사이트와 유문암의 경향이 서로 일치함을 볼 수 있다. 주성분 원소 및 미량 원소 함량 변화는 본역의 화산암이 안산암으로부터 일연의 분별결정작용 산물임을 암시하며, 또한 $Al_2O_3$와 CaO 함량의 관계도, Th/Yb 비에 대한 Ta/Yb 비의 관계도, $Ce_N/Yb_N$ 대 $Ce_N$의 관계도에 따른 판별에서도 분별결정작용의 경향을 따르고 있다. 본역의 화산암은 $K_2O$, $Na_2O$, CaO 삼각도에서 도호의 영역에, Ba/La비, La/Th비에 의한 판별도에서 조산대의 high-K suite에 속한다. Rb 대 (Y+Nb)의 판별도 및 Hf-Th-Ta 지구조 판별도에서 지판이 침강 섭입하는 지판 경계부(destructive plate margin) 중 화산호의 조구적 영역에 도시된다. 본역의 화산암을 생성시킨 마그마는 $Al_2O_3$와 CaO 함량의 관계도, mode에서 나타나는 사장석 반정, 분화가 진행될수록 부의 Eu 이상이 증가하는 것 등에서 사장석의 분별이 우세한 분별결정작용을 거쳤음을 알 수 있다. 안산암질암을 관입한 중상 암맥에서 측정한 암석 년령은 $97.0{\pm}6.8~94.5{\pm}6.6$, 데사이트질암은 $68.9{\pm}4.8,\61.5{\pm}4.9~60.7{\pm}4.2$Ma으로 측정되었고, 이것은 백악기 유천층군과 대비되며, 백악기 유천층군 암석의 지화학적 자료와 본역 화산암의 지화하적 자료는 판별도 등에서 같은 영역에 도시된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권5호
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• pp.560-565
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• 2005

1-methylnaphthalene(1-MN)과 2-methylnaphthalene(2-MN) 사이에서의 트랜스메틸화 반응을 제올라이트, H-mordenite(HM), H-Beta$(H{\beta})$, H-USY(HUSY) 촉매를 이용한 고정층 반응기에서 수행하였다. $H{\beta}_{25}(SiO_2/Al_2O_3=25)$ 촉매는 다음과 같은 조건, 반응온도 $350^{\circ}C$, 반응압력 1.5 Mpa, 전체 액상 반응물의 WHSV $2.7g_{feed}/g_{cat}{\cdot}h$, 반응물 1-MN과 2-MN의 몰비 1:1, 반응 1시간에서 2-MN/1-MN 비=2.3와 2,6-DMN/2,7-DMN 비=1.3을 보이면서 다른 촉매보다 높은 전환율과 안정성을 나타내었다. 촉매의 세공구조, 산성도와 관련하여 촉매성능을 해석하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.342-349
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• 2009

This study investigated the growth characteristics of carbon nanotubes (CNTs) by changing a period of annealing time and a $C_{2}H_{2}/H_2$ flow ratio at temperature as low as $450^{\circ}C$ with inductively coupled plasma chemical vapor deposition. The 1-nm-thick Fe-Ni-Co alloy thin film served as a catalyst layer for the growth of CNTs, which was thermally evaporated on the 15-nm-thick Al underlayer deposited on the 50-nm-thick Ti diffusion barrier. The annealing at low temperature of $450^{\circ}C$ brought about almost no granulation of the catalyst layer, and the CNT growth was not affected by a period of annealing time. A study of changing the flow rate of $C_{2}H_{2}$ and $H_2$ showed that as the ratio of the $C_{2}H_{2}$ flow rate to the $H_2$ flow rate was lowered, the CNTs were grown to be longer With further decreasing the flow ratio, the length of CNTs reached the maximum and then became shorter. Under the optimized gas flow rates, we successfully synthesized CNTs with a uniform length over a 4-inch Si wafer at $450^{\circ}C$.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.151-151
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• 2012

A new plasma process, i.e., the combination of PIII&D and HIPIMS, was developed to implant non-gaseous ions into materials surface. HIPIMS is a special mode of operation of pulsed-DC magnetron sputtering, in which high pulsed DC power exceeding ~1 kW/$cm^2$ of its peak power density is applied to the magnetron sputtering target while the average power density remains manageable to the cooling capacity of the equipment by using a very small duty ratio of operation. Due to the high peak power density applied to the sputtering target, a large fraction of sputtered atoms is ionized. If the negative high voltage pulse applied to the sample stage in PIII&D system is synchronized with the pulsed plasma of sputtered target material by HIPIMS operation, the implantation of non-gaseous ions can be successfully accomplished. The new process has great advantage that thin film deposition and non-gaseous ion implantation along with in-situ film modification can be achieved in a single plasma chamber. Even broader application areas of PIII&D technology are believed to be envisaged by this newly developed process. In one application of non-gaseous plasma immersion ion implantation, Ge ions were implanted into SiO2 thin film at 60 keV to form Ge quantum dots embedded in SiO2 dielectric material. The crystalline Ge quantum dots were shown to be 5~10 nm in size and well dispersed in SiO2 matrix. In another application, Ag ions were implanted into SS-304 substrate to endow the anti-microbial property of the surface. Yet another bio-application was Mg ion implantation into Ti to improve its osteointegration property for bone implants. Catalyst is another promising application field of nongaseous plasma immersion ion implantation because ion implantation results in atomically dispersed catalytic agents with high surface to volume ratio. Pt ions were implanted into the surface of Al2O3 catalytic supporter and its H2 generation property was measured for DME reforming catalyst. In this talk, a newly developed, non-gaseous plasma immersion ion implantation technique and its applications would be shown and discussed.

• 한국자기학회지
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• 제11권2호
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• pp.72-77
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• 2001

DC 마그네트론 방식으로 제조한 PtMn계 상부층형(top) 스핀밸브 박막을 반강자성층인 PtM의 fcc (111) 구조에서 fat (111)구조 천이를 위하여 27$0^{\circ}C$에서 3 kOe의 외부자장을 가해주면서 일차적인 열처리를 한 후, 이차적으로 무자장 열처리를 하여 상온에서 자기적 특성을 조사하였다. Si/A1$_2$O$_3$ (500$\AA$)/Ta(50$\AA$)NiFe(40$\AA$)/CoFe(17$\AA$)/Cu(28$\AA$)/CoFe (30$\AA$)PtMn(200$\AA$)Ta(50$\AA$) top 스핀밸브 시료에서 자기저항비를 조사한 결과 열처리 온도가 높아질수록 자기저항비가 완만히 감소하나 325 $^{\circ}C$ 이상에서 급격히 감소하여 1 %까지 감소하는 것을 확인하였으며, 이것은 열처리 온도가 높아질수록 반강자성층과 피고정층사이의 교환 결합력이 약해지는 것에 기인하는 것으로 판단하였다. 열처리 온도 증가에 따른 교환 바이어스 자장은 325 $^{\circ}C$ 이상에서 급격히 감소하였고, 고정층과 자유층사이의 상호 결합 세기(interlayer coupling field, $H_{int}$)는 $325^{\circ}C$ 이상에서 크게 증가하였는데, 이것은 열처리 온도가 증가함에 다라 Mn의 상호 확산(inter-diffusion)dl 증가하여 계면에서의 거칠기(roughness)가 커지기 때문이라고 생각하였다. 이와 같은 결과에서 PtMn 스핀밸브의 급격한 자기적 특성변화가 일어나는 열처리 온도가 PtMn계 스핀밸브 박막의 블로킹 온도(blocking temperature, $T_b$)와 잘 일치함을 호가인할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권6호
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• pp.229-236
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• 2014

수평 전기로에서 $MnAl_2S_4$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $MnAl_2S_4$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100)기판에 성장시켰다. $MnAl_2S_4$ 단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 $630^{\circ}C$, 기판의 온도 $410^{\circ}C$였고 성장 속도는 $0.5{\mu}m/hr$였다. 이때 $MnAl_2S_4$ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 132 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. $MnAl_2S_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수를 293 K에서 10 K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 $E_g(T)=3.7920eV-(5.2729{\times}10^{-4}eV/K)T^2/(T+786K)$였다. $MnAl_2S_4$ 단결정 박막의 응용소자인 photocell로 사용할 수 있는 pc/dc 값이 가장 큰 광전도셀은 S 증기분위기에서 열처리한 셀로 $1.10{\times}10^7$이었으며, 광전도 셀의 감도(sensitivity)도 S 증기분위기에서 열처리한 셀이 0.93로 가장 좋았다. 또한 최대 허용소비전력(MAPD)값도 S 증기분위기에서 열처리한 셀이 316 mW로 가장 좋았으며, S 증기분위기에서 열처리한 셀의 응답시간은 오름시간 14.8 ms, 내림시간 12.1 ms로 가장 빠르게 나타나, $MnAl_2S_4$ 단결정 박막을 S 분위기에서 $290^{\circ}C$로 30분 열처리한 photocell이 상용화가 가능할 것으로 여겨진다.

• 한국재료학회지
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• 제27권5호
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• pp.281-288
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• 2017

In this study, Fe-Ni slag, converter slag and dephosphorization slag generated from the steel industry, and fly ash or bottom ash from a power plant, were mixed at an appropriate mixing ratio and melted in a melting furnace in a mass-production process for glass ceramics. Then, glass-ceramic products, having a basalt composition with $SiO_2$, $Al_2O_3$, CaO, MgO, and $Fe_2O_3$ components, were fabricated through casting and heat treatment process. Comparison was made of the samples before and after the modification of the process conditions. Glass-ceramic samples before and after the process modification were similar in chemical composition, but $Al_2O_3$ and $Na_2O$ contents were slightly higher in the samples before the modification. Before and after the process modification, it was confirmed that the sample had a melting temperature below $1250^{\circ}C$, and that pyroxene and diopside are the primary phases of the product. The crystallization temperature in the sample after modification was found to be higher than that in the sample before modification. The activation energy for crystallization was evaluated and found to be 467 kJ/mol for the sample before the process modification, and 337 kJ/mol for the sample after the process modification. The degree of crystallinity was evaluated and found to be 82 % before the process change and 87 % after the process change. Mechanical properties such as compressive strength and bending strength were evaluated and found to be excellent for the sample after process modification. In conclusion, the samples after the process modification were evaluated and found to have superior characteristics compared to those before the modification.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제9권2호
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• pp.165-172
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• 2015

Under a very tough situation that there has been increasing concern to the air quality in underground subway spaces, this study set sights on the thorough estimation of the chemical properties and source apportionment of particulate matter (PM) collected on an underground subway platform by a cooperative approach of semi-bulk and single particle analyses. The size-resolved PMs were intensively collected on the platform of Miasageori station on the Seoul Subway Line-4, and then, they were semibulkily analyzed by a PIXE and the TOR$^{(R)}$ method, and individually analyzed by a SEM-EDX. Overwhelmingly enriched iron was a notable feature of elemental concentration of $PM_{2.5}$. Source classification of iron in $PM_{10-2.5}$ and $PM_{2.5}$ performed along with their elemental concentrations, indicates that the railway originated iron accounts for 95.71% and 66.39% of total iron in $PM_{10-2.5}$ and $PM_{2.5}$, respectively. Via a stoichiometric categorization, $Fe_2O_3$, $CaAl_2Si_2O_8$, $Al_2O_3$, and $CaCO_3$ show more than 85% abundance ratio in individual coarse particles. The result of theoretical estimation of the subway derived organic carbon ($OC_{Subway}$) suggests that $OC_{Subway}$ in $PM_1$ and $PM_{2.5-1}$ account for 75.86% and 51.88% of total organic carbon, respectively.