• Advances in concrete construction
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• 제6권5호
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• pp.545-560
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• 2018

The ever-increasing cost of natural sand and the environmental impacts of extracting manufactured sand (quarry sand) calls for exploring the potential to use alternative materials as fine aggregates in concrete. Copper slag and ferrous slag are industrial by products obtained from the smelting process of copper and iron respectively. A large quantity of copper slag and ferrous slag end up being disposed as waste in landfills and this poses a serious threat to the environment. Copper slag and ferrous slag have similar physical and chemical properties as natural sand and also exhibit pozzolanic activity. This paper studies the technical feasibility of industrial by-products such as copper slag and ferrous slag to replace the fine aggregate in concrete by evaluating the workability, strength and durability characteristics of concrete. The test results indicate that the strength properties are not affected by 40% or 100% replacement of quarry sand with iron slag or copper slag. However, 40% replacement of quarry sand with iron slag or copper slag in concrete is recommended considering the durability aspects of concrete.

• 자원환경지질
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• 제26권2호
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• pp.175-185
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• 1993

Soils and dusts collected from Changhang smelter area were analyzed for Cu, Pb, Zn, and Cd in order to determine their dispersion pattern and mode of occurrences, and to investigate the pollution level of heavy metals such as Cu, Pb, Zn, and Cd by smelting activity. The soil pH of Changhang area is in the range of 3.7~8.8, and increased with increasing distance from the smelter site. The particles containing heavy metals are several tens of ${\mu}m$ in diameter, and have well crystal form. Samples collected near the smelter show similar particle properties in size, shape, and composition, which means that they could be originated from the same contamination source. Element couples of Cu, Pb, Zn, and Cd indicate high correlation with each other, which means that Cu, Pb, Zn, and Cd could be originated from the same point source of smelter. Heavy metal contents were decayed to background levels from 2.5 kilometer away from the smelter.

• 한국농공학회논문집
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• 제64권4호
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• pp.65-72
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• 2022

For sustainable development in the construction industry, blast furnace slag has been used as a substitute for cement in concrete. In contrast, ferronickel slag, which is the by-product generated during smelting to ferronickel used in the manufacturing of stainless steel and nickel alloys, has a limitation to use as a binder and an aggregate due to its expansive characteristics. Recently, stabilization technology of ferronickel slag has been improved and studies have been carried out to utilize ferronicke slag as fine aggregate in concrete. Therefore, in this study, basic mechanical properties of concrete used in ferronickel slag aggregate was evaluated. The compressive strength (24, 30, 40 MPa) and replacement rate of ferronickel slag aggregate (0, 10, 25, 50%) were considered as experimental variables. As a result of test, concrete replaced fine aggregate with 25% ferronickel slag aggregate showed superior performance in the compressive strength and flexural strength.

• 자원리싸이클링
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• 제32권1호
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• pp.3-12
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• 2023

보크사이트 잔재물은 알루미나 산업의 시작과 함께 120년간 지속적으로 발생하고 있는 제련 부산물로 높은 알칼리성과 염도 특성으로 유해물질로 분류되고 있다. 전 세계적으로 연간 1억 5천만톤 이상 꾸준히 증가 중인 잔재물을 다양한 산업 소재로 재활용하기 위해서는 중화 처리가 필요하다. 본 논문에서는 보크사이트 제련과정에서 알칼리성 물질의 형성과정과 최근 수십 년 동안 잔재물의 알칼리도 관리를 위한 몇 가지 기술을 분석하였다. 보크사이트 잔재물은 원광 및 제련 방법에 따라 다양한 특성을 갖기 때문에 알칼리성 물질의 종류, 지역 환경 및 인프라를 고려하여 중화공정을 선택하는 것이 바람직하다.

• 보존과학회지
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• 제28권4호
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• pp.367-376
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• 2012

철기 생산 기술은 당시 사회 발전을 가늠하는 척도로서 과거의 제철 방법을 이해하기 위한 철기 유물의 미세조직과 개재물에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 고려시대로 추정되는 고양 벽제 제철 유구에서 일괄로 수습된 철제 유물의 시편을 채취하여 광학현미경과 미세경도시험기, SEM-EDS를 이용하여 미세 조직의 성분분석을 통해 제철과 제련 기술을 추론하여 보았다. 연구결과 철괴는 주철괴와 탄소강 철괴로 분류되었다. 주철괴의 경우 백주철 조직과 인(P)의 함량이 높은 회주철 조직으로 분류되었으며 회주철 내 높은 P의 함량은 석회질 등의 융제가 첨가되며 혼입된 것으로 판단된다. 따라서 주철 조직의 철괴 및 고탄소강 철괴는 제련공정을 거치지 않은 선철들로 추정된다. 또한 철기 제작에는 크게 두가지 방법이 사용된 것으로 판단된다. 첫번째는 주물에 주철을 부어 제작하는 주철괴 제작 방법이며, 두번째는 선철의 제련 공정을 통하여 생산되는 탄소강을 제작하는 방법이다. 특히 탄소강의 고른 강 조직과 적은 양의 MnS 개재물은 현대 제철 조직과 매우 유사한 특징을 지니나 고양 벽제 제철유구에서 수습된 탄소강 내 Mn의 함유에 대하여 판단하기에는 좀 더 많은 연구가 이루어져야 할 것이며, 주철의 제강공정을 통한 고탄소강의 생산 가능성도 염두에 두어야 할 것으로 사료된다.

• 보존과학회지
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• 제38권3호
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• pp.217-233
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• 2022

경주 금척리 유적은 5세기 후반에서 6세기 전반에 조성된 금척리고분군(사적 제43호)과 매우 연접하며, 유적이 위치한 지역은 그 일대의 유력 지배세력의 무덤으로 알려져 있다. 신라성장에 일익을 담당했던 인근 유적과도 밀접한 관련성이 있을 것으로 추정되는 경주 금척리 유적에서 출토된 철기를 대상으로 금속학적 방법론을 도입한 연구를 진행하였다. 철기의 용도에 따른 제작기법 차이를 확인하기 위해 용도별로 분류하여 8점을 선정하고, 미세조직 및 비금속개재물을 연구하였다. 분석 결과 제작 공정은 탄소함량이 높은 소재를 사용하여 형상을 단조하는 방법과 탄소함량이 낮은 소재를 사용하여 형상 단조만을 하는 기법, 형상 단조 후 필요에 따라 강도를 높이기 위한 침탄작업을 실시하는 기법이 적용된 것으로 확인된다. 이후 부위별 기능을 고려한 제강법과 열처리기술을 선택적으로 적용하여 기계적 성질을 향상시켰으며 제련공정에는 저온환원법이 적용되었을 가능성이 크다. 또한 경주 중심부와 외곽에 위치한 유적에서 출토된 철기 유물과 비교해본 결과 제련 및 제작기술에서 상호 유사한 것이 확인된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.319-323
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• 2018

페로니켈 슬래그는 페로니켈의 제련과정에서 발생하는 산업부산물로, 냉각 방법에 따라 서냉 페로니켈 슬래그와 수쇄 페로니켈 슬래그로 구분된다. 본 연구의 목적은 서냉 페로니켈 슬래그(air-cooled ferronickel slag, ACFNS) 잔골재를 이용한 콘크리트의 역학적 특성 및 동결융해 저항성을 평가하는 것이다. 이를 위하여 물-시멘트비 50%에 대해서 ACFNS 혼입률을 잔골재용적비로 7가지 수준(0%, 20%, 30%, 40%, 50%, 70%, 100%)으로 변화시켜 ACFNS 잔골재를 이용한 콘크리트를 제작하였다. 실험결과로부터, ACFNS 잔골재 콘크리트의 압축강도 및 정탄성계수는 ACFNS의 혼입률이 증가할수록 커지고, 동결융해 저항성은 동결융해 300 사이클 동안 상대동탄성계수가 90% 이상으로 나타난 기준 콘크리트와 유사한 것으로 나타났다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권4호
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• pp.143-150
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• 2022

알루미늄제련 폐기물을 IGCC 슬래그와 혼합하여 지오폴리머를 제조하고 물성을 기존 IGCC 슬래그 기반 지오폴리머와 비교하였다. 두 원료를 혼합했을 때 Si/Al 비율 1.78에서 가장 좋은 압축강도 값을 보였으며, Si/Al의 변화에 따라서 압축강도 및 밀도의 변화가 민감하지 않아 즉, 혼합 허용범위가 상당히 넓어 상용화시 유리하다고 판단되었다. 알루미늄제련 폐기물을 첨가한 지오폴리머는 기존 IGCC 슬래그 기반 지오폴리머 대비 압축강도가 높은 것을 확인할 수 있었으며, TCLP법에 의해 안전성 확인을 한 결과 인체에 무해하다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 알루미늄제련 폐기물을 일정 비율로 IGCC 슬래그와 혼합하여 지오폴리머를 제조한다면 지오폴리머의 물성 향상에도 도움이 될 뿐만 아니라 안전한 건축자재로 재활용될 수 있다고 결론지을 수 있었다.

• 보존과학회지
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• 제26권2호
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• pp.171-182
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• 2010

공주 계실리, 청원 연제리, 원주 법천사지 유적에서 출토된 철재의 화학조성 및 미세조직을 X-선형광분석, 금속현미경 및 주사전자현미경-에너지분산형분광기 등을 이용하여 각 유적별 사용된 원료광석과 제철 기법에 대하여 알아보았다. 우선 각 유적별 주성분을 분석한 결과 공주 계실리 유적 출토 철재는 보통 고대에서 발견되는 철재의 전철량인 30~50% 범위에 속하는 39~44%로 나타났다. 조재량은 15~21%로 고대에 나타나는 보통의 양이다. 청원 연제리 유적은 제철로가 확인되었고, 수습된 철재의 전철량은 41~43%이며, 조재량도 18~30%로 일반적인 전철 및 조재량을 보였다. 그러나 원주 법천사지 유적의 경우 주거지내에서 철재만이 수습되었고, 제철 유적은 확인되지 않았다. 또한 주성분 분석결과 전철량은 52~57%, 조재량은 8~14%이다. 이 함유량은 공주 계실리와 청원 연제리보다 전철량이 높고, 조재량이 낮은 것으로서 철재와 철의 분리가 다른 지역에 비해 원활하게 이루어지지 못했음을 보여준다. 또한 미량성분 분석결과 공주 계실리 유적은 Ti과 V, Zr의 함량이 다른 유적들에 비하여 높게 나타나며, 미세조직에서는 magnetite와 ulvospinel이 나타나는 것으로 보아 원재료로서 사철을 사용했음을 확인 할 수 있었으며 청원 연제리와 원주 법천사지는 철광석으로 제련된 철재로 확인되었다. 미세 조직 관찰 결과 청원 연제리 출토 철재는 회색장주상의 fayalite가 나타나고, 원주 법천사지는 거상의 wustite가 주상으로 확인되었다. 즉, 청원 연제리 출토 철재는 제련 작업 시 생성된 철재이고, 원주 법천사지는 출토 지점과 분포된 조직 양상을 보아 단야 작업 과정에서 생성된 철재임을 확인할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.190-197
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• 2020

본 연구에서는 페로니켈의 제련과정에서 발생하는 산업부산물인 페로니켈슬래그 미분말과 광물질혼화재료를 사용한 시멘트 경화체의 역학적 특성 및 내구성능을 평가하였다. 3성분계 시멘트 경화체의 수화열, 공극구조, 압축강도, 길이변화, 급속염화물 침투시험(RCPT), 동결융해 저항성을 평가하여 보통포틀랜드 시멘트와 비교하였다. 그 결과 페로니켈 슬래그 미분말 및 광물질 혼화재료를 사용한 3성분계 시멘트 경화체의 압축강도는 기준콘크리트에 비하여 낮은 강도발현을 하였으나, 알칼리 활성화제를 사용함에 따라 어느 정도 회복되는 것을 알 수 있었다. 페로니켈 슬래그를 사용한 시멘트 모르타르의 길이변화는 기준 시편보다 수축이 덜 발생하는 것으로 나타났다. 또한 페로니켈 슬래그 미분말을 사용한 경우 알칼리활성화제 사용유무에 관계없이 모두 ASTM C 1202에서 제시한 '매우 낮은' 영역의 값을 나타내었으며, 동결융해저항성 평가에서도 기준콘크리트에 비하여 아주 우수한 결과를 나타내었다.