• 보존과학회지
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• 제3권1호
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• pp.13-18
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• 1994

Chemical analysis and metallographic observations of the iron slag were carried out in an attempt to estimate the old iron-making process. The slag containing $9.3\%\;TiO_2$ without Cu indicates that the ore used for smelting was sand iron, not rock ore. The phases identified in the slag were $ulv\ddot{o}spinel$, magnetite, $w\ddot{u}stite$, fayalite etc. This also supports the fact that the smelted ore was iron sand. The total amount of Fe and slag-making components$(=SiO_2+Al_2O_3+MgO+CaO)$ were $40.7\%\;and\;36.1\%$, respectively. These values were average ones found in the old slags formed in the ancient iron-making process. Assuming that $TiO_2$ in the ore combines with FeO, resulting in the formation of $ulv\ddot{o}spinel$, the estimated temperature of smelting was found to be about $1200^{\circ}C$.

• 자원리싸이클링
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• 제25권4호
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• pp.68-79
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• 2016

타이타늄은 지각 구성원소 중 아홉 번째로 풍부한 원소이다. 또한 구조용 금속으로서는 알루미늄, 철, 마그네슘에 이어서 네 번째로 풍부한 원소이다. 일반적으로 이러한 타이타늄은 Kroll법에 의해 만들어지고 있다. 최근 전 세계의 많은 연구자들에 의해서 새로운 타이타늄 제련법이 개발되어 왔다. 본 연구에서는 상업화 되었거나 개발 중인 신 제련 프로세스를 $TiCl_4$의 금속 열환원법, $TiO_2$ 등의 전해환원법, 그리고 수소를 이용한 환원법으로 분류하였다. 이러한 새로운 제련 프로세스의 환원기구와 현황에 대하여 종합하고 상업화 가능성의 관점에서 정리하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제21권1호
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• pp.9-22
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• 2023

Spin-off pyroprocessing technology and inert anode materials to replace the conventional carbon-based smelting process for critical materials were introduced. Efforts to select inert anode materials through numerical analysis and selected experimental results were devised for the high-throughput reduction of oxide feedstocks. The electrochemical properties of the inert anode material were evaluated, and stable electrolysis behavior and CaCu generation were observed during molten salt recycling. Thereafter, CuTi was prepared by reacting rutile (TiO₂) with CaCu in a Ti crucible. The formation of CuTi was confirmed when the concentration of CaO in the molten salt was controlled at 7.5mol%. A laboratory-scale electrorefining study was conducted using CuTi(Zr, Hf) alloys as the anodes, with a Ti electrodeposit conforming to the ASTM B299 standard recovered using a pilot-scale electrorefining device.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제57권2호
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• pp.6-25
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• 2024

본 연구에서는 8차례 진행된 국립중원문화유산연구소의 제련실험에 대한 결과 보고서를 중점적으로 검토하여 조업의 목표와 결과를 종합하고, 실험 내용의 변경 사항과 이에 따른 실험 결과물의 변화를 확인하였다. 먼저 조업 목표에 따른 원료:연료의 비율, 첨가제 유무 등 조업과 관련된 변화를 검토해 보았다. 이와 더불어 원료와 형성물, 부산물에 대한 금속학적 분석결과를 정리하여 유적에서 출토된 자료와 비교하여 검토를 진행하였다. 8차까지의 제련실험은 조업방식에 철광석 배소, 첨가제 투입, 원료:연료의 비율 등에 대하여 변화를 주었다. 그 결과들을 재검토한 결과, 탄소 함량이 낮은 순철이 금속학적 분석결과 확인되기 시작하였다. 이를 통해 생산목적에 따라 원료와 연료의 장입 비율이 중요한 역할을 한다는 점을 확인할 수 있었다. 또한 생산품 다수가 회주철인 점은 선철이 노 내에 장시간 방치되어 내부 조직이 변화된 것으로 파악하였으며, 탄소 함량이 공정반응이 일어나는 4.3%에 도달하지 못하였음에도 불구하고 용융상태를 거친 철괴인 점은 조업온도가 지나치게 높았던 것으로 파악된다. 앞서 검토한 결과들과 기타 제철복원실험에서 사용된 실험로의 구조와 형태를 참고하여 최종적으로 노 상부구조를 비롯한 고대 철 제련로 구조 복원을 시도해 보았다. 발굴조사된 철 제련로의 잔존상태와 송풍관의 성격 등을 종합적으로 참고하여 고대 철제련로 형태를 노벽 두께, 노의 높이, 송풍구 높이, 송풍관 규격, 노 내벽 형태 및 상단 형태의 6가지 항목으로 세분하여 복원안을 제시하였다. 구체적인 복원방법으로 우선 노의 높이를 낮추고, 상단의 형태를 하단 대비 1/3 크기로 축소하거나 직선형으로 조정하는 방안이 필요하다. 송풍시설은 충주 칠금동 유적 사례를 참고하여 노 바닥에서 70cm 위에 설치하거나, 1차 실험과 같이 20m 위에 설치하는 방식을 고려해야 한다. 또한 적정 조업온도를 유지하기 위해 송풍량 조절이 필요하다. 마찬가지로 충주 칠금동 유적 사례를 참고하여 송풍관 지름을 30m 내외로 제작하거나, 1차 실험 결과를 참고하여 지름 14m 내외로 제작하는 방안을 고려해야 한다. 이를 기반으로 제철복원실험을 통해 검증함으로써 고대 제철기술의 복원 방향을 제시하고자 한다.

• Ocean and Polar Research
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• 제26권2호
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• pp.199-205
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• 2004

$SiO_2$ and CaO are added to decrease the smelting temperature in the reduction-smelting method for manganese nodule processing. These elements are components of the manganese nodules and might be very important controlling factors in the processing due to the locally variable content. The 707 chemical data of manganese nodules acquired from 1994 to 2001 in KODOS(Korea Deep Ocean Survey) area were used for the hierarchical cluster analysis. The chemical data were classified by the morphological types, and the averages of the chemical data for each station were classified by the facies groups and the localities. All data are plotted on the $SiO_2-CaO-MnO$ phase diagram at $1773^{\circ}K$ to compare with the best compositional area in the nodule smelting. Variations and distributions of $SiO_2$ and CaO in KODOS nodules were also reviewed. The mineral phases assigned by the cluster analysis are CFA(Carbonate Fluorapatite), Fe-oxide, Al-silicate, and Mn-oxide. MnO contents are generally higher than $SiO_2$ contents in most of the morphological types except for the Is- and It-type. The Dt- and Tt-type show wider range and the E-types show high anomaly in their CaO contents. The stations which belong to facies group A and B show generally higher MnO contents than $SiO_2$ contents, however, the stations of facies group C and D show wide range in their MnO and $SiO_2$ contents. It seems to be very important to control the $SiO_2$ contents in the processing because of the wide range in the northern area. The additions of approximately 10 wt.% CaO and 10 wt.% $SiO_2$ are recommended for the northern area, whereas, the additions of approximately 10 wt.% CaO and 20 wt.% $SiO_2$ are recommended for the southern area.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권5호
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• pp.1619-1625
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• 2021

This paper demonstrates the possible nondestructive analysis of iron artifacts' metallurgical characteristics using neutron imaging. Ancient kingdoms of the Korean Peninsula used a direct smelting process for ore smelting and iron bloom production; however, the use of iron blooms was difficult because of their low strength and purity. For reinforcement, iron ingots were produced through refining and forge welding, which then underwent various processes to create different iron goods. To demonstrate the potential analysis using neutron imaging, while ensuring artifacts' safety, a sand iron ingot (SI-I) produced using ancient traditional iron making techniques and a sand iron knife (SI-K) made of SI-I were selected. SI-I was cut into 9 cm², whereas the entirety of SI-K was preserved for analysis. SI-I was found to have an average grain size of 3 ㎛, with observed α-Fe (ferrite) and pearlite with a body-centered cubic (BCC) lattice structure. SI-K had a grain size of 1-3 ㎛, α-Ferrite on its backside, and martensite with a body-centered tetragonal (BCT) structure on its blade. Results show that the sample's metallurgical characteristics can be identified through neutron imaging only, without losing any part of the valuable artifacts, indicating applicability to cultural artifacts requiring complete preservation.

• 자원리싸이클링
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• 제27권1호
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• pp.64-73
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• 2018

본 연구는 탈황 폐촉매 금속회수 재활용 기술에 대한 전과정평가 수행을 통해 해당 기술의 환경성 및 환경영향에 기여하는 주요 이슈를 규명하여 친환경적인 재활용 기술이 되도록 하는 개선안을 제시하고, 탈황 폐촉매 재활용 기술의 미적용 시 소각 처리되는 경우와의 비교를 통해 탈황 폐촉매 재활용 기술의 환경적 가치를 규명하고자 한다. 본 연구에서는 환경부의 환경성적표지인증제도의 영향평가 방법인 환경부 영향평가 방법론을 활용하여 지구온난화, 자원소모, 산성화, 부영양화, 광화학적산화물생성, 오존층파괴를 대상으로 환경영향을 도출하였다. 분석 결과, 탈황촉매 1 ton 처리 시 환경영향은 각각 지구온난화 3.53E+00 ton $CO_2-eq.$, 자원소모 1.73E-02 ton Sb-eq., 산성화 5.13E-03 ton $SO_2-eq.$, 부영양화 9.16E-04 ton $PO{_4}^{3-}eq.$, 광화학적산화물생성 1.94E-03 ton $C_2H_4-eq.$, 오존층파괴 1.11E-07 ton CFC-eq.로 나타났다. 전체 공정 중 용융환원 공정이 환경영향을 발생시키는 주요 공정이며, 투입 산출물 중 용융환원공정에서 사용되는 전기가 전체 환경영향에 기여하는 영향이 가장 큰 것으로 나타났다.

• 한국품질경영학회:학술대회논문집
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• 한국품질경영학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.269-273
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• 2010

Remanufacturing is an industrial manufacturing process. The merits of remanufacturing are to reuse old products to perform like a new product and to save energy, natural resources, landfill space and to reduce air pollution by less re-smelting. This paper proposes a systemic approach for activating the domestic remanufacturing industry. The approach is based on inside and outside regulations to apply remanufacturing companies. And, we analyzed the state and problems of remanufacturing industry for automobile parts.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.139-145
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• 2021

본 연구의 목적은 건식 공정을 통해 폐전지에서 금속을 회수하는 것이다. 특히, 열처리 온도를 변수로 하여 공정 중에 발생되는 액상 및 기상상태의 생성물과 공정 후에 회수되는 고상상태의 생성물에 대하여 정성 및 정량적으로 분석하여 비교하였다. 폐전지의 커버를 제거한 후, NaCl 용액에 존치하여 방전시켰다. 폐전지를 파쇄과정을 통하여 가루형태로 만들어서 산소 분위기의 튜브 전기로에서 폐전지의 용융실험을 수행하였다. 리튬이온 폐전지는 반응온도 850 ℃에서 고체상태 생성물의 회수율은 80.1 wt%이었고, 주성분은 27.2 wt%의 코발트이었으며 그 외 리튬, 구리, 알루미늄 등이 미량 존재하였다. 니켈-수소 폐전지는 반응온도 850 ℃에서 회수율이 99.2 wt%로 건식공정으로부터 손실되는 금속이 거의 없었으며 약 37.6 wt%의 니켈이 주성분이었다. 그 외, 철을 포함하여 여러 금속을 가지고 있다. 니켈-카드뮴 폐전지는 온도가 증가할수록 카드뮴이 기화되면서 회수율이 65.4 wt%까지 낮아진다. 반응온도 1050 ℃에서 회수된 고체상태의 주 금속성분은 41 wt%의 니켈과 12.9 wt%의 카드뮴이었다. 또한 니켈-카드뮴 폐전지는 다른 이차 폐전지로부터 검출되지 않은 벤젠과 톨루엔 성분이 기체상태의 생성물에서 검출되었다. 본 연구 결과는 폐 이차전지의 건식 리사이클링 공정 연구에 기초 자료로서 활용 가능하다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제53권2호
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• pp.4-23
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• 2020

이 연구는 우리나라 철 주조기술의 다양성과 기술 체계를 규명하기 위한 목적으로 진행되었으며, 이를 위해 고문헌 조사 및 유물 분석, 제작 도구와 제작 기술에 대한 현지 조사 그리고 주조와 거푸집에 사용된 재료의 과학 분석 등을 실시하였다. 불미기술은 송풍구인 풀무를 이용하여 주철을 녹인 뒤 그 쇳물을 토제 거푸집에 부어 주물을 완성하는 철 주조기술로 현재 유일하게 제주도에서만 전승되고 있는데, 모래 거푸집을 사용하는 육지와 비교해 토제 거푸집을 사용하고 있다는 것이 큰 차이점이라 할 수 있다. 무쇠솥 주조기술에는 석비레, 모래, 점토 등을 섞어 만든 모래 거푸집을 이용한 주물사주조법(鑄物砂鑄造法)과 점토에 볏짚과 갈대 등을 섞어 만든 토제 거푸집을 이용한 도토주조법(陶土鑄造法)이 사용되고 있다. 주물사주조법에 의한 무쇠솥 주조는 거푸집 만들기, 속심 제작, 쇳물 작업, 거푸집에 쇳물 붓기, 완성품 다듬기 등 5단계의 작업공정을 거치며, 도토주조법에 의한 무쇠솥 주조는 거푸집 만들기, 거푸집 굽기, 질먹 입히기, 쇳물 작업, 쇳물 붓기, 완성품 다듬기 등 크게 6단계의 작업 공정으로 이루어진다. 두 주조법은 거푸집의 재료, 거푸집을 불에 굽고 질먹을 입히는 제작 공정에서 차이를 보인다. 이번에 연구한 불미기술은 토제 거푸집 무쇠솥 주조로 진흙 채취 및 반죽, 거푸집 제작, 초벌 굽기, 화적모살 및 질먹 바르기, 건조 및 비얄질, 거푸집 합장, 둑(용광로)제작, 재벌 굽기, 제련, 쇳물 붓기, 주물 다듬기 등 단계별 주조 공정에 사용된 재료 및 도구 분석과 제작 기술에 담겨진 과학 기술 원리를 규명하여 우리 고유 철 주조기술의 기술 체계를 밝혀 보았다. 그리고 무쇠솥 도토주조를 위해 이용한 재료와 완성품을 과학 분석한 결과, 거푸집은 주성분이 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃으로 이루어진 진흙과 모래이고, 이형재는 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, K₂O가 함유된 흑연이며, 완성된 무쇠솥의 미세 조직은 시멘타이트(Fe₃C)와 펄라이트(페라이트와 시멘타이트의 층상 구조)로 이루어진 백주철 조직임을 확인하였다.