• 자원리싸이클링
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• 제26권5호
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• pp.12-21
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• 2017

알루미나 제조공정 부산물인 레드머드는 여러 가지 유용한 자원을 포함하고 있음에도 불구하고 아직까지 재활용되지 않고 있어 환경문제를 야기하고 있다. 현재 우리나라에서 레드머드가 매년 약 20만 톤 이상을 생산하고 있으며 대부분이 야적되고 있는 실정이다. 글로벌하게 보면 최근 중국의 알루미나 생산량이 증가함에 따라 전 세계에서 발생하는 레드머드의 양은 1억 톤 이상으로 꾸준히 증가하고 있다. 레드머드의 재활용 기술은 우리나라를 비롯한 많은 국가에서도 개발되고 있지만, 재활용 및 처리 기술은 여전히 레드머드의 생산증가 속도에 비해 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 레드머드와 관련된 특허, 논문, 기술보고서를 내용별 연도별로 분석하였다. 또한 국내 산출 레드머드의 물성 분석을 통해 기초 소재특성 자료를 제공하였고 국내외 레드머드 재활용의 실용화 추진 사례를 분석하여 실용화 기술 개발 가능성을 제시하였다. 특히 레드머드에서 희토류를 회수하는 기술, 환경오염 방지제 기술 등은 수요가 높고 경제적 가치가 높기 때문에 전 세계적으로 개발되고 있는 것으로 파악되었다. 이처럼 본 연구에서 도출된 레드머드의 기술개발 사례 등의 자료는 향후 고부가가치의 실용적 연구 및 기술 개발에 기여할 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제26권4호
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• pp.71-78
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• 2017

본 연구는 UBC 재활용 용해공정 중 발생한 블랙 드로스 내 금속 알루미늄을 회수하기 위해 압축 및 충격 파쇄 공정에 따른 알루미늄 회수율에 대하여 조사하였다. 초기 알루미늄 블랙 드로스는 대부분 구형의 형상으로 약 10~40 mm 크기였다. 또한 블랙 드로스의 주요 구성 성분은 할라이트(NaCl), 실바이트(KCl), 스피넬($MgAl_2O_4$) 및 알루미나($Al_2O_3$)로 나타났다. 알루미늄 금속의 회수율 시험은 서로 다른 파쇄 기구를 갖는 죠 크러셔와 햄머밀 공정으로 진행하였다. 파쇄 기구에 따른 알루미늄 금속 회수 실험결과, 죠 크러셔 공정은 금속과 비금속 혼합물을 분리할 수 있었으나 햄머밀 공정은 금속과 비금속의 분리가 어려운 것으로 관찰되었으며 알루미늄 블랙드로스 내 금속 알루미늄을 회수하기 위한 파쇄 공정은 죠 크러셔 공정이 더 효과적인 것으로 보여진다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제43권3호
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• pp.102-121
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• 2010

회암사지에서 출토된 3점의 금탁에 대한 성분조성과 미세조직을 분석하여 조선초기 금탁(琴鐸)을 제작하기 위한 주조방법과 가공처리 기술에 대해 살펴보았다. 분석결과 구리, 주석, 납을 주성분으로 하며, 그 비율은 평균 85 : 8 : 7로 나타났다. 주성분인 구리, 주석, 납을 제외한 10개의 원소가 0.3% 이하의 적은 양으로 검출되어 비교적 잘 정련된 구리소재가 사용되었음을 알 수 있다. 또한 검출된 10개의 미량 원소 중 황과 철은 공급된 구리소재의 원광석으로 황동광이나 휘동광 등 황이 포함된 광석일 가능성을 보여준다. 주조방법으로 사형주조법이 적용되었으며, 방법은 먼저 주물사로 틀을 만들고, 여기에 거푸집을 종 모양대로 세워놓고 구리-주석-납을 용해시킨 청동 주물을 정수리에서 하륜부 방향으로 부어 본체를 만들었다. 형태가 완성된 뒤에는 표면 가공을 위한 추가적인 열처리 없이 가질 작업을 통해 표면을 정리하였다. 모든 가공처리 공정이 마무리된 뒤에는 정수리 부분에 풍판을 연결시키기 위해 철제 연결고리를 끼우고, 그 부분에만 용해된 청동 주물을 부어 고정시켰다. 금탁의 표면에 음각된 명문의 새김법은 축조각과 모조각 기법이 각각 다르게 사용되었고, 획순과 서체에서 차이가 나는 점에 비추어 명문 조각에는 다수의 장인이 동원된 것으로 보인다. 청동기 제작기술의 변천과정을 입증할 만한 사료나 이와 관련된 연구 성과물이 매우 부족한 현 실정에서 제작 연대와 제작 주체가 명확한 금탁에 대한 과학적인 조사연구는 향후 청동기 제작기술 체계의 전반적인 흐름을 이해하는 데 있어서 중요한 자료이다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.445-451
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• 2019

형광체 내 모체로 사용될 때 활성 이온 주위에 분포하여 형광 특성에 많은 영향을 미치는 알칼리 토금속인 $Ba^{2+}$ 이온을 기반으로 하는 바나데이트 화합물인 $Ba_2GdV_3O_{11}$에 희토류 이온 $Eu^{3+}$를 첨가하여 형광 강도 및 형광 수명을 연구하였다. 고상법을 이용하여 $Ba_2GdV_3O_{11}:Eu^{3+}$ 형광체를 합성하였으며 X선 회절 분석을 통하여 형광체의 결정성을 확인하였다. $Ba_2GdV_3O_{11}:Eu^{3+}$ 형광체의 형광특성은 광학 및 레이저를 이용하여 측정하였다. $Ba_2GdV_3O_{11}:Eu^{3+}$ 형광체의 에너지 전이와 확산은 $Eu^{3+}$의 농도에 크게 의존한다. $Eu^{3+}$의 농도가 낮을 때 CT 밴드로의 강한 형광을 보이나 $Eu^{3+}$의 농도가 높아질수록 4f - 4f 전이에 의한 형광이 강하게 나타난다. $Eu^{3+}$ 이온의 농도 증가로 인해 이온 간의 에너지가 확산되어 형광의 수명시간은 감소하였다. 에너지 전이는 낮은 $Eu^{3+}$ 농도에서 두 $Eu^{3+}$ 이온 사이에서 발생하며 에너지 확산은 높은 $Eu^{3+}$ 농도에서 크게 발생한다.

• 자원환경지질
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• 제55권2호
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• pp.197-207
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• 2022

본 연구는 조선누층군 내 타이타늄 광체의 모암이 되는 면산층 암석을 기계학습기법을 분광분석 결과에 적용하여 탐지하였다. 이를 위해 면산층과 타 층들의 구성 광물을 파악하고, 타이타늄 함량을 측정하였으며, 전자기파 반응 특성을 분석하였다. 면산층은 다른 층들에 비해 불투명 광물을 많이 함유하고, 석영 입자와 점토광물로 구성된다. X선 형광분석 결과, 면산층의 평균 타이타늄 함량은 타 층들에 비해 최소 10배 이상의 타이타늄 함량을 보이며 낮은 함량군과 높은 함량군의 다봉분포를 갖는다. 이는 면산층 내의 타이타늄이 함유되는 사질과 이질이 교호 반복되는데 사질 부분은 이질 부분보다 타이타늄의 함량이 상대적으로 높기 때문이다. 분광분석 결과, 면산층은 산화철의 흡광 특성이 근적외선 영역에서, 점토광물에 의한 흡광 특성이 단파적외선 영역에서 관찰되며, 풍화면의 경우 점토광물 특성이 보다 강해지는 경향을 보인다. 타이타늄 광화대의 탐지는 티탄철석 자체의 분광 특성이 특징적이지 않아 광체를 탐지의 대상으로 보기보다는 모암인 면산층을 탐지하는 것이 적절할 것으로 생각된다. 랜덤포레스트 기계학습 기법을 이용한 면산층의 탐지 정확도는 84%, 전체정확도 97%를 보였으며, 산화철의 분광 특성과 점토광물 분광 특성이 가장 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다. 이는 분광 특성이 타이타늄 모암인 면산층 암석을 효율적으로 탐지할 수 있음을 지시하고, 확대 적용 될경우 무인항공기반 타이타늄 광체 탐사에 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제14권3호
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• pp.127-133
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• 2009

동해 울릉분지에서 망간산화물과 철산화물의 유기물 분해 기여율을 정량화하기 위하여 6개의 박스형 시추퇴적물을 채집하였다. 수심이 2,000 m 이상인 울릉분지 표층퇴적물에서 유기탄소 함량은 2.6% 가량으로 육상기원 유기물 유입이 많은 흑해와 용승 해역인 칠레 주변해역들과 비슷했다. 울릉분지에 위치한 정점들에서 망간산화물 함량은 퇴적물 최상부에서 2% 이상으로 매우 높았고, 철산화물 함량은 울릉분지 표층 $1{\sim}4cm$ 내외에서 2% 가량의 최고값을 나타냈다. 그러나 대륙사면 정점들에서 망간산화물과 철산화물 함량은 분지처럼 높은 값을 보이지 않았다. 동해 울릉분지에서 2% 이상으로 높은 망간산화물 함량은 높은 유기탄소 함량과 사면보다 비교적 느린 퇴적속도 때문이거나 망간 이온이 저탁류를 통해 사면에서 분지로 이동한 것으로 예상된다. 망간산화물 환원율은 $0.3{\sim}0.57\;mmol\;m^{-2}\;day^{-1}$의 범위를 보였고, 철산화물 환원율은 $0.10{\sim}0.24\;mmol\;m^{-2}\;day^{-1}$의 범위를 나타냈다. 울릉분지에서 금속산화물은 유기물 분해에 $13{\sim}26%$ 정도를 차지하였으며, 이는 칠레 용승 해역과 유사하고, 덴마크 연안보다 낮은 값이다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권6호
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• pp.79-86
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• 2019

최근, 전기차 증가에 따른 리튬 전지의 사용량 증가로 리튬 가격 증가 및 폐리튬전지 발생량이 증가하고 있다. 이러한 이유로 폐리튬전지 내 리튬 회수에 대한 연구가 진행되고있다. 본 연구에서는 폐전기차 셀분말의 열처리 조건에 따른 선택적 리튬 침출에 관한 연구를 진행하였다. 셀 분말(LiNi_xCo_yMn_zO₂, LiCoO₂)로부터 선택적 리튬 침출을 위해서는 환원을 통한 상변화 및 분리가 필요하다. 폐전기차 셀분말 내 탄소는 고온에서 산소와 반응하여 환원제 역할을 한다. 적정 온도를 알고자 대기/질소 분위기에서 TG-DSC 분석 및 550 ~ 850 ℃ 열처리 후, XRD 분석을 하였다. 열처리 된 분말은 ICP 분석을 위해 D.I water에서 1:10 비율로 침출 후 분석하였다. XRD 분석결과, 700 ℃에서 Li₂CO₃ 피크가 확인되었다. 850 ℃ 열처리 시 Li₂O의 피크가 확인되었는데, 이는 Li₂CO₃가 723 ℃ 이상의 온도에서 Li₂O와 CO₂로 분해되었기 때문이다. 또한 Li₂O와 Al₂O₃와 반응으로 LiAlO₂가 확인되었다. 850 ℃에서 열처리 시 Li 침출율이 낮아졌는데 이는 LiAlO₂가 D.I water에서 침출하지 않기 때문으로 판단된다. 리튬 침출율의 경우 열처리의 조건에 따라 달라지며, 질소 분위기 중 700 ℃로 열처리 시 약 45 %의 리튬침출이 확인되었다. 침출 용액을 고-액분리 후증발농축하여 XRD 분석을 실시한 결과, Li₂CO₃의 피크를 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제34권1호
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• pp.39-53
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• 2001

이 연구는 토현광산 수계의 환경오염에 관하여 지질, 광물 및 지구화학적으로 고찰한 것이다. 과안부근에 분포하는 토양과 퇴적물의 ${Al_2}{O_3}/{Na_2O}$와 ${K_2}O/{Na_2}O$의 비는 ${SiO_2}/{Al_2}{O_3}$에 대하여 부분적인 부의 상관관계를 갖는다. 또한 일부 미량 및 희토류 원소의 지구화학적 특성(V/Ni, Ni/Co, La/Ce, Th/Yb, Th/U, La/Th, ${La_N}/{Yb_N}$, Co/Th, La/Sc 및 Sc/Th)들은 비교적 좁은 범위를 보이며 균질한 조성을 갖는다. 이는 광산의 모암인 셰일의 근원암이 중성 또는 염기성 화성암에서 기원한 퇴적물이 우세하였던 것임을 지시하는 것이다. 토양과 퇴적물의 대표적인 광물종은 석영, 운모, 장석, 각섬석, 녹니석 및 점토광물 등이나, 함량비는 시료에 따라 다소 차이가 있다. 독성원소의 함량이 높은 토양과 퇴적물에서는 황철석, 유비철석, 섬아연석, 황동석, 방연석, 침철석 등의 중광물과 다양한 종류의 수산화물이 많이 산출된다. 기반암의 조성으로 표준화한 주원소의 부화지수는 퇴적물 = 1.0, 침전물 = 1.7, 밭 토양 =0.9, 논 토양 = 0.8이다. 이 광산 수계에서 검출된 중금속의 최대함량은 Ag = 186 ppm, As = 17,100 ppm, Bi = 127 ppm, Cd = 77 ppm, Cu = 12,299 ppm, Pb = 8,897 ppm, Sb = 1,350 ppm, W = 599 및 Zn = 12,250 ppm 이다. 이 독성원소들은 광폐석 야적장 주변의 퇴적물과 침전물에서 특히 높고, total FeO의 함량과 밀접한 관계가 있다. 기반암의 조성을 기준으로 이 독성원소(As, Bi, Cd, Cu, Pb, Sb, W, Zn)들의 부화지수를 구하면, 퇴적물 = 106.0, 침전물 = 279.6, 밭토양 = 3.5, 논 토양 = 1.6 이나, EPA의 기준치로 표준화된 부화지수는 각각 40.7, 121.4, 1.3 및 0.6 이다.

• 자원리싸이클링
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• 제9권4호
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• pp.16-27
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• 2000

본 연구에서는 기능성 자성재료의 원료분말을 분무배소법에 의해 제조하기 위하여 원료 용액을 효율적으로 미립화시킨 후 반응로 내로 분무시킬 수 있으며, 반응로 내부는 균일한 열분포를 이루어 열분해반응이 완전하게 진행 될 뿐만 아니라, 생성된 분말을 cyclone 및 bag filter 등의 포짐장치에서 효율적으로 포집할 수 있으며, 유해 생성가스를 청정시킬 수 있는 장치까지 포함하는 개선된 분무배소로 system을 제작하였다. 또한 본 연구에서는 불순물들을 다량 함유하고 있는 mill scale 및 ferro-Mirr을 산용액에 용해 시킨 복합 산용액의 pH를 4정도로 조절하여 용액 내에 존재하는 $SiO_2$, P 및 Al 등의 불순물들을 약 20ppm 이하로 감소시킴으로써 mill scale 및 ferro-Mn의 분무열분해를 위한 원료로의 재활용 가능성을 확인하였다. 원료용액인 정제된 복합 산용액을 nozzle을 통하여 분무배소로 내부로분무시킴으로써 Fe-Mn 계의 복합 산화물 분말을 제조하였으며, 반응온도, 원료용액 및 공기의 유입속도, nozzle tip 크기 및 원료용액의 농도 등의 주요 반응조건의 변화에 따른 생성분말의 특성 변화를 파악하였다. 생성된 분말들의 형상은 대부분의 반응조건에서 구형을 나타내고 있었으며, 조성 및 입도분포가 매우 균일하게 혼합된 형태로 나타남으로써 본 연구에 의해 제작된 분무배소로 system의 우수성을 확인할 수 있었다. 한편 본 반응조건 하에서 생성된 분말들의 결정입도가 대부분 약 100nm 이하으 초미립상태이면서 형상 및 입도분포가 매우 균일하다는 사실은 본 연구에서 제작한 분무배소, system을 이용함에 의해 Fe, Mn, Ni, Cu 및 회토류계 염화물로부터 초미립의 산화를 분말을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 반응분위기의 변화에 따라 초미립 순금속분말의 제조도 충분히 가능할 것으로 사료된다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권6호
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• pp.43-52
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• 2021

본 연구에서는 Taguchi method을 사용하여 폐 배터리 셀 분말(LiNi_xCo_yMn_zO₂, LiCoO₂)으로부터 선택적 리튬 침출을 위한 최적의 질산염화 공정에 대한 연구를 진행했다. 질산염화 공정은 질산 침출 및 배소를 통해 질산리튬을 제외한 질산 화합물을 산화물로 변환하여 선택적 리튬 침출을 하는 공정이다. 따라서 전처리 온도, 질산 농도, 질산 침적 양, 배소 온도에 대하여 Taguchi method를 적용하여 인자가 미치는 영향에 대한 분석을 실시하였다. L₁₆(4⁴)직교 배열표를 사용하여 실험하였으며, 신호 대 잡음비(S/N) 및 분산 분석(ANOVA)을 분석하였다. 그 결과 배소 온도가 가장 크게 영향을 미쳤으며 질산 농도, 전처리 온도, 질산 사용량 순으로 영향을 미쳤다. 각 인자에 대해 세부적인 실험을 진행한 결과 전처리 700℃에서 10시간, 10 M 질산 2 ml/g 침출, 275℃ 배소 10시간이 적절하였다. 그 결과 80% 이상의 리튬을 침출을 확인하였다. 400℃ 이상 배소 시 급격하게 리튬 침출율이 감소원인 분석을 위해 질산리튬과 질산 화합물을 배소 후 D.I water에서 침출하지 잔류물에 대해 XRD 분석을 진행하였다. 분석 결과 질산리튬과 질산망간과 400℃ 이상의 온도에서 리튬 망간 옥사이드의 형성하며 D.I water에서 침출하지 않음을 확인하였다. 질산염화 공정 시 침출된 용액을 고액분리 후 증발농축하여 XRD 분석한 결과 LiNO₃의 회수를 확인하였다.