• 자원리싸이클링
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• 제7권3호
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• pp.27-35
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• 1998

전기로 제강업체에서 생성되는 분진을 매립할 경우 토양 및 수질오염등의 심각한 환경문제를 야기시킬 수 있지만 적절한 처리공정을 거치게 되면 고부가가치를 얻을 수 있는 Fe, Zn, Pb, Cd 등의 원소들이 함유되어 있다. 이에 국내외 제강업체에서는 폐자원의 재자원화 측면 뿐만 아니라 환경오염 억제 차원에서 이러한 전기로 분진중 유가금속의 회수를 위한 처리공정의 개발이 시급히 요구되고 있으나, 현재 전기로 분진의 대부분은 재활용 처리되지 않고 매립되고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 전기로 분진에 함유된 산화철을 Fe로 회수하기 위한 기초자료를 얻고자 실제 전기로 분진의 화학적 조성과 유사한 시료를 제조하여 $1500^{\circ}C$ Ar 분위기 하에서 탄소첨가량 및 연기도의 변화가 슬래그내의 $Fe_2O$ 회수율에 미치는 영향을 조사하였으며 그 결과는 다음과 같다. 합성시료의 고온용융특성 조사에서 탄소환원당량 대비 탄소첨가량이 증가함에 따라 연화점 및 용융점이 증가하였으며 슬래그중 $Fe_2O$의 환원속도는 탄소환원당량대비 탄소첨가량이 100%, 염기도 1.7에서 가장 높았다. 또한 $Fe_2O$의 환원반응차수는 거의 1차반응임을 알 수 있었다.

• 한국주조공학회지
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• 제2권3호
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• pp.16-24
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• 1982

For the purpose of development of domestic carburizer, when the basicity of ash in carburizer was changed from $Na_2O/Al_2O_3+SiO_2$ ; 0.06 to $Na_2O/Al_2O_3+SiO_2$ ; 0,196wt%, using $Na_2O$ as flux for domestic graphite resource (Bong Myung armorphous graphite), carburizing efficiency was improved as basicity increased, optimum basicity value was $Na_2O/Al_2O_3+SiO_2$ ; 0.151. This means that $Na_2O$ contributed to lower viscosity of slag and raise occurence probability of specific reaction surface between molten iron and carburizer. The experiment of effect of general characteristics offecting carburizing ability of this carburizer was performed, the result is that 10/30 mesh was optimum size of the carburizer and as carbon equivalent of molten iron was higher, carburizing ratio was lowered, but when si concentration was below 1.8% in general cast iron melting region, recovery showed 75-85%. As agitation rate of molten iron and temperature interval were higher, Carburizing ratio was increased and showed max, 94%. Desulfurizing phenomena of molten iron by $Na_2O$ in carburizer didn't appear.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.54.2-54.2
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• 2011

야금학적 정련 공정 중 슬래그 처리, 일방향 응고, 플라즈마-전자기유도용해 공정을 적용한 태양전지용 실리콘 제조 기술에 관한 연구를 수행하였다. 원소재인 금속급 실리콘을 제조하기 위해원재료로 규석, 코크스(Cokes), 숯, 그리고 우드칩(Wood chip)을 사용하였으며, 150kW급 DC 아크로(Arc furnace)를 이용하여 순도 99.8% 금속급 실리콘을 제조하였다. 제조된 용융 상태의 금속급 실리콘은 슬래그와 반응시켜 불순물을 제거하였다. SiO2-CaO-CaF2 계의 슬래그를 이용하였으며, 금속급 실리콘과 슬래그의 질량비 및 반응 시간에 따른 실리콘 불순물 특성을 평가하였다. 이후 고액 계면이 제어 가능한 일방향 응고 장치를 이용하여 금속불순물을 제거하였다. 고액상태의 온도 조건 및 응고 시간에 따른 불순물 농도 변화를 평가하였으며, 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다. 마지막 공정으로 스팀 플라즈마 토치와 냉도가니가 적용된 전자기 유도 용해장치를 이용하여 붕소와 인을 제거하였다. 플라즈마 토치 가스로는 아르곤, 스팀, 수소를 이용하였다. 붕소와 인의 제거율은 각각 94%와 96%를 달성하였으며, 최종 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.73.1-73.1
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• 2011

석탄가스화 복합발전(IGCC) 시스템은 고온 고압으로 운전되는 가스화기에서 미분탄을 산소와 함께 가스화하여 주로 CO 및 $H_2$를 생성하고 이때 발생되는 먼지 및 황성분은 각각 집진기 및 탈황장치에서 제거되며, 석탄 회분은 고온에서 용융되어 슬래그의 형태로 배출되는 방식을 사용하고 있다. 본 연구에서는 석탄가스화 복합발전시스템 설계에 필요한 기본자료를 파악하기 위해서, 고온 고압의 운전조건에서 1일 3톤의 석탄을 처리할 수 있는 Bench Scale급 석탄가스화기를 이용하여 가스화에 사용된 원탄 및 가스화기 설비의 각 지점에서 샘플링한 고체 시료를 중심으로 열화학적 특성을 살펴보았다. 가스화 실험은 아역청탄 계열의 ABK 석탄을 대상으로 가스화기 내부의 온도와 압력을 $1400{\sim}1450^{\circ}C$, $7.5{\sim}7.6Kg/cm^2$로 유지시키면서 실시하였다. 실험에 사용된 석탄 시료의 기본적인 물성치를 조사하기 위하여 표준방법에 따라 석탄의 공업분석, 원소분석, 발열량분석 등을 실시하였다. 석탄가스화기에서 배출된 슬래그와 대상 석탄 회분의 특성을 파악하기 위해서 XRF를 이용한 회분의 성분분석, Heating Microscope를 이용한 회분의 용융점 분석, XRD를 이용한 회분과 슬래그내의 화합물의 형태 및 결정구조 파악, SEM을 이용한 슬래그의 형상 등을 분석하였다. 또한 석탄가스화기 시스템을 구성하는 각 설비의 특성을 파악하기 위해서 관련 설비의 특정 지점에서 채취한 시료의 입도분석, 원소분석, 촤 회분 무게비, 슬래그중의 잔존탄소함량, 슬래그와 슬래그로부터 제조된 용출수내의 중금속 함량분석 등을 실시하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2001년도 The 6th International Symposium of East Asian Resources Recycling Technology
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• pp.393-397
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• 2001

The innovatory process, that is the direct separation and recovery of the iron and zinc metals contained in the high temperature exhaust gas generated from the electric arc furnace fer the inn scrap melting and/or the dust treatment, has been proposed. This proposed process consists of the moving coke bed filter that is directly connected to the electric furnace, and the following heavy metal condenser. The exhaust gas passes through the filter and the condenser right after exhausting from the electric furnace. The moving coke bed filter is being controlled at about 1000℃ and collects iron and slag components contained in the high temperature exhaust gas. Heavy metals such as zinc and lead pass through the filter as vapor. Based on the thermodynamic considerations, the iron oxide and the zinc oxide are reduced in the filter. The solution loss reaction rate is comparatively low at about 1000℃ in the coke bed filter by the analysis using the mathematical simulation model. The heavy metal condenser is installed in the position after the coke bed filter, and rapidly cools the gas from about 1000℃ to 450℃ by a full of the cooling medium like the solid ceramic ball in addition to the cooling from the wall. The zinc and lead vapor condense and separate f개m the gas in a liquid state. The investigation of the characteristics of the exhaust gas of the commercial electric arc furnace, the fundamental experiments of the laboratory scale and the bench scale ensured the formation of this proposed process. A small-scale pilot plant examination is carrying out at present to confirm the formation of the process. It is certain that the dust generation of the electric arc furnace is extremely decreased, and it can save the energy consumption of usual dust treatment processes by the realization of this process.

• 한국기계가공학회지
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• 제10권6호
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• pp.128-133
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• 2011

In this study, the steel material for shipbuilding(LR-A class) was used, and FCAW was taken advantage of 3G attitude and they are welded by different welding ways. As a result of analyzing wave with welding monitoring system, the stable values are obtained which are the first floor(electronic current 164~182 A, voltage 24 V), the second floor(electronic current 174~190 A, voltage 22~25 V), the third floor(electronic current 158~188 A, voltage 22~25 V), and fourth floor(electronic current 172~184 A, voltage 22~25 V), at this time, the stable wave standard deviation and changing coefficient could be obtained. When the welding testing through nondestructive inspection was analyzed know defect of welding, there was no defect of welding in A, D, E, but some porosities in B, and slag conclusion near the surface in C, because the length of arc was not accurate, and the electronic current and voltage was not stable. After observing the change of heat affect zone through micro testing, each organization of floor formed as Grain Refinement, so welding part was fine, the distance of heat affect zone is getting wider up to change the values of the electronic current and voltage. As a result of degree of hardness testing, the hardness orders were the heat affect zone(HAZ), Welding Zone(WZ), and Base Metal(BM). When the distribution of degree of hardness is observed. B is the highest degree of hardness The reason why heat effect zone is higher than welding zone and base metal, welding zone is boiled over melting point($1539^{\circ}C$) and it starts to melt after the result of analysis through metal microscope, so we can know that delicate tissue is created at the welding zone. Therefore, in order to get the optimal conditions of the welding, the proper current of the welding and voltage is needed. Furthermore the precise work of welding is required.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.129-139
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• 2010

석탄으로부터 수소, 일산화탄소 등의 가스 연료를 생산하기 위하여 개발된 석탄 가스화 공정은 이산화탄소 저장, 환경 유해 물질 저감 등의 우수성으로 인하여 최근 세계 각국에서 앞다투어 개발에 나서고 있다. $75{\mu}m$ 이하의 미분탄을 이용하는 분류층 가스화 공정은 용량의 대형화가 쉽고, 에너지 전환 효율이 우수하여 석탄가스화복합발전(IGCC) 등에 널리 이용되고 있다. 특히 석탄슬러리를 원료로 사용하는 습식 분류층 가스화 공정은 기술적으로 성숙되어 가장 많이 보급되고 있다. 본 논문에서는 습식 분류층 가스화 공정을 이루는 석탄전처리, 버너, 가스화기, 슬래그용융, 가스화 운전 특성과 설계 및 해석을 위한 수치모사 등의 요소기술 개발 현황을 고찰하였다. 습식 석탄가스화는 IGCC 플랜트에서 뿐만 아니라 합성석유, SNG, 화학원료 제조용으로 활용될 수 있으며 융합 공정, 연료 다변화 등에 대응하기 위하여 요소기술별 추가적인 기술개발이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 열처리공학회지
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• 제36권1호
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• pp.22-32
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• 2023

In general, when scrap is dissolved in an electric arc furnace, the amount of electric furnace steel dust (EAFD) generated is about 1.5% of the scrap charge amount, and the electric furnace steel dust collected by the bag filter is charged into the Rotary Kiln or Rotary Hearth Furnace (RHF), and the zinc component is recovered as crude zinc oxide, at which time a clinker of Fe-Base is generated. In this research, first, for the efficient resource conversion of electric furnace steel dust, a reduction and roasting experiment was conducted and the reaction kinetics was examined. As a result of the experiment, it was observed that the reduction and roasting reaction was actively conducted in the range of 1100~1150℃, and melting occurred in the range of 1250℃. In the past, this clinker was widely used as a roadbed material for road construction and an Fe-Source for cement production, but in recent years, it has been mainly reclaimed due to strengthening environmental standards. However, landfill treatment is by no means a desirable treatment method due to environmental pollution caused by leachate, expensive landfill costs, and waste of Fe resources. Therefore, in order to more actively recycle the Fe component in the clinker, first of all the clinker was pulverized into an optimal particle size, and anthracite and binder (starch) were added to the magnetic material obtained by specific gravity and magnetic separation for briquet. As a experimental results, it was possible to efficiently separate clinker as Fe component and other slag component by specific gravity and magnetic force. As a results of loading and dissolving the manufactured briquet clinker in an electric arc furnace, it was observed that the unit of power and production yield were clearly improved and the carbon addition effect in molten metal was also somewhat.

• 자원리싸이클링
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• 제28권4호
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• pp.44-50
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• 2019

국내 전기로 공정에서 산화 반응열 및 탄소 연소열 등으로 인한 화학에너지는 전체 투입 에너지 대비 30%정도로 알려져 있다. 전기로에서 $CO_2$를 저감하기 위해서는 전기로 용해 구간 중에 사용되는 전력에너지를 줄이고 화학에너지 사용을 높여야 한다. 일반적으로 용강 중 탄소를 단독으로 투입할 경우, 탄소가 용강에 용해되기 전 낮은 밀도로 인해 슬래그 층으로 부유한다. 용강 중 탄소 농도가 높을 시 취입하는 산소와 용강 중 탄소의 연소반응으로 인해 전력에너지를 낮추며 화학에너지 사용량을 높일 수 있다. 따라서 탄소 연소열의 효율을 높이기 위해서는 용강 중 새로운 탄재 장입 조건이 필요하다. 한편, Al 제련 후의 부산물로 알려져 있는 Al 드로스는 금속성 Al을 25 mass% 이상 함유하고 있으며 Al은 탄소와 비교하여 높은 산화열을 가지고 있다. 그러나 Al 드로스는 재활용이 어려워 거의 매립하고 있으며, Al 드로스 내 Al의 산화열을 효과적으로 활용하기 위해서는 철강 공정 적용에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 화학 에너지의 활용 증대를 위한 기반연구로서, 분코크스와 Al 드로스를 화학에너지 연료로서 활용하여 다양한 배합비 및 반응 온도에서 용강 중 탄소 및 알루미늄의 용해 농도와 용해효율을 조사하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제43권3호
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• pp.144-179
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• 2010

본고는 1970년대 이래 제철유적에 대한 조사가 꾸준히 증가되었음에도 불구하고 그 조사방법에 대한 연구는 이에 미치지 못하는 상황을 인식하는 데서 비롯되었다. 제철유적은 1990년대에 들어오면서 전국적으로 조사가 급증하였으며, 특히 최근에는 생산유적의 중요성이 부각되면서 더욱 주목받고 있는 유적의 하나이다. 하지만 분묘유적이나 취락, 성곽유적 등에 비해 제철유적의 조사방법에 대한 소개와 연구는 크게 부족하다고 할 수 있다. 그 이유는 제철조업의 프로세스는 매우 복잡하고 다양할 뿐 아니라, 공정의 이해를 위해서는 금속공학적인 기초지식까지 학습해야 하는 어려움이 있기 때문이다. 즉 고고학 조사와 연구에 있어 제철과 관련된 유구 유물의 성격이 이러한 프로세스와 어떠한 상관관계를 가지는지 밝히기가 몹시 어렵다는 이유 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 철생산 및 철기제작의 공정과 철재, 철괴 등 관련유물의 금속학적 특징에 대한 이해를 바탕으로, 제철유적 발굴조사의 순서와 방법, 유물의 분류 및 정리방법에 대한 시론을 제시함으로써 정밀한 조사와 심도 있는 분석이 이루어질 수 있도록 하는 것이 본 연구의 목적이다. 본고에서는 제철유적을 조업공정에 따라 채광, 제련, 정련, 단야, 용해, 제강유적의 6가지 유형으로 분류한 후, 사전조사와 지표${\rightarrow}$시굴${\rightarrow}$발굴조사로 이어지는 각 단계별 조사방법에 대해 정리하였다. 또한 가장 대표적인 제철관련유물인 철재의 분류 및 정리에 있어 새로운 방법을 모색해 보았다. 더불어 유적의 성격파악에 필요한 자연과학분석 및 제철로 복원실험의 필요성에 대해서도 언급하였으며, 내용의 구성에서는 사례 제시와 도면 사진자료를 최대한 활용하였다. 본고에서는 다양한 조사연구방법의 응용과 개발에 대해 심도 있게 논의하지는 못하였지만, 유구 유물의 세밀한 관찰을 통해 공정에 따른 다양한 제철유적의 조사연구 방법론 개발이 매우 시급한 과제임을 알 수 있었다. 그리고 유적의 종합적인 성격규명을 위해서는 고고학적 지식뿐만 아니라 자연과학 분야가 다양하게 응용되어야 하며, 더불어 실험고고학의 측면에서도 지속적인 제철로의 복원실험이 필요함을 알 수 있었다.