• 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.

• 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.

• 자원리싸이클링
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• 제29권4호
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• pp.3-14
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• 2020

현재 타이타늄 스펀지는 Kroll법에 의해 만들어지고 있다. 타이타늄의 새로운 제련법과 리사이클링 기술의 중요성을 이해하기 위해서는 기존의 타이타늄 제조기술에 대한 검토가 필요하므로 본 논문에서는 기존의 Kroll법을 중심으로 한 타이타늄 제조기술에 대해 고찰하였다. Kroll법은 아래와 같이 크게 네 가지 공정으로 구분할 수 있다. (1) 유동 염화법이나 용융염 염화법에 의한 TiO₂의 염화 공정 (2) 반응기 결합방법에 따른 역U자형이나 I자형을 이용한 TiCl₄의 Mg에 의한 환원과 Mg와 MgCl₂의 증류 (3) 단극형이나 복극형 전해조에 의한 반응 부산물인 MgCl₂의 전해와 Mg과 Cl₂의 생성 (4) 스펀지 타이타늄의 분쇄와 VAR이나 EBM에 의한 용해 및 잉곳 제조 지난 80년 동안 제련공정이 많이 개선되었지만, Kroll법은 TiCl₄의 환원과 MgCl₂의 분리를 위한 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리는 회분식 조업이라는 문제점을 가지고 있다.

• Conservation and Restoration of Cultural Heritage
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• 제1권1호
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• pp.9-22
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• 2012

The most widely excavated iron artifacts used as weapons or farm tools from central southern regions of Korea were subjects of non-metallic inclusion analysis through metallographic examination, microhardness measurement, and scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy. Through metallographic interpretation and study of the analyzed results, the steel manufacturing and iron smelting using heat processing in the iron artifacts excavated from the central southern region of the ancient Korean peninsula was studied, and the analysis of the non-metallic inclusions mixed within the metallic structures was interpreted as the ternary phase diagram of the oxide to infer the type of iron ores for the iron products and the temperature of the furnace used to smelt them. Most of the ancient forged iron artifacts showed $Al_2O_3/SiO_2$ with high $SiO_2$ contents and relatively low $Al_2O_3$ contents for iron ore, indicating t hat for $Al_2O_3$ below 5%, it is presumed that magnetic iron ores were reduced to bloom iron (sponge iron) with direct-reduction process for production. The temperature for extraction of wustite for $Al_2O_3$ below 1% was found to be $1,020{\sim}1,050^{\circ}C$. Considering the oxide ternary constitutional diagram of glassy inclusions, the steel-manufacturing temperature was presumed to have been near $1,150{\sim}1,280^{\circ}C$ in most cases, and minimum melting temperature of casting iron part excavated in Daeseong-ri. Gyeonggi was near $1,400^{\circ}C$, and it is thought that hypoeutectic cast iron of about 2.3% carbon was casted and fragility of cast iron was improved by decarburizing in solid state.

• 보존과학회지
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• 제29권4호
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• pp.367-378
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• 2013

원삼국시대에 속하는 경기도 김포시 양촌유적에서 출토된 단조철부 5점과 주조철부 1점을 대상으로 미세조직 관찰과 비금속개재물 분석을 실시하였다. 단조품에 사용된 소재는 순철에 가까운 소재와 저탄소강이 사용되었고 성형 후 1점에만 담금질을 하였다. 주조품은 주철을 탈탄시킨 미세조직이 보여 주철탈탄 제강법이 적용된 것을 확인하였다. 비금속개재물 분석결과 철부는 고체저온환원법으로 제련하여 생산된 괴련철을 두드려서 제작하였다. FeO 함량이 $SiO_2$에 비해 비교적 높게 나타나 제련 시 노의 온도가 환원에 충분하지 못해 Fe의 회수율이 적었던 것으로 보이며 이 과정에서 광물에 포함된 K, P, Mg, Mn, Ti 등 불순물이 혼입되었다. Ca 함량이 높게 검출되는 곳이 있어 일부는 조제제로 석회물질을 넣었던 것으로 추정된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.195-207
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• 2002

동제련 과정에서 부산되는 동슬래그는 국내에서 연간 70여만톤에 이르나, 그 활용분야가 제한되어 사용량이 미약하여 그 처리방안이 시급히 요청되고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 동슬래그의 입도가 0.15~5mm의 조립상태로 분포하여 환경적으로도 안정된 유리질이라는 점에 착안하여 연약지반개량공법 중의 하나인 모래다짐말뚝의 모래대체재로서의 활용방안을 모색하였다. 실내 물리.역학시험 및 모형토조시험에 의한 동슬래그의 지반공학적 재료특성을 파악하고 현장시험시공을 통해 동슬래그의 모래다짐말뚝의 모래대체재로서의 현장 적용 가능성을 일반모래와 비교.검토하였다. 그 결과 동슬래그의 재료특성이 양호하고 지지력, 침하저감효과 그리고 주변지반 개량효과면에서 동슬래그 또는 동슬래 그다짐말뚝이 우수한 것으로 나타나, 모래다짐말뚝의 모래대체재로 동슬래그를 적용할 경우 천연골재의 고갈에 따른 대체골재원으로서 산업부산물의 재활용이라는 측면에서 경제적.환경적으로 활용가치가 높으리라 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권1호
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• pp.21-28
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• 2022

폐리튬이온배터리를 고온에서 용융환원시키면 코발트, 니켈 및 구리 금속합금상을 얻을 수 있다. 이러한 금속합금상으로부터 금속을 분리회수하기 위한 공정을 개발하기 위해 코발트, 니켈 및 구리 금속을 혼합한 금속혼합물을 3% 과산화수소를 함유한 2 M 황산용액으로 침출하면 9.6%의 구리와 함께 코발트와 니켈이 모두 침출된다. 침출용액에서 Cyanex 301로 구리(II)가 선택적으로 추출되었으며, 30% 왕수로 구리(II)를 탈거했다. 구리가 분리된 여액에서 이온성액체인 ALi-SCN으로 Co(II)를 선택적으로 추출했으며, 15%의 암모니아용액으로 3단의 교차식 탈거를 통해 모두 탈거했다. 본 연구를 통해 코발트, 니켈 및 구리 금속혼합물의 황산침출액에서 용매추출로 세 금속을 분리할 수 있는 공정을 제안했다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권3호
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• pp.73-80
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• 2022

폐리튬이온전지를 고온에서 용융환원하면 금속혼합물을 얻을 수 있다. 금속혼합물을 황산이나 염산으로 침출한 다음 용매추출로 분리한 여액에는 니켈(II), 코발트(II), 망간(II)과 실리케이트(IV)가 함유되어 있다. 본 논문에서는 양이온교환수지인 Diphonix와 P204를 사용하여 황산과 염산 합성용액에 함유된 상기 이온들의 이온교환거동을 조사했다. 용액의 pH가 3인 황산용액에서 니켈(II), 코발트(II)와 망간(II)이 선택적으로 Diphonix에 흡착되었다. 용액의 pH가 6인 염산용액에서는 망간(II)이 P204수지에 선택적으로 흡착되어 분리가 가능했다. Diphonix와 P204에 흡착된 금속이온은 황산이나 염산용액으로 세출할 수 있었다.

• 보존과학회지
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• 제30권2호
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• pp.111-122
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• 2014

서천 봉선리유적은 백제의 중앙과 지방의 묘제가 혼재하고 있는 유적으로 백제 중앙에서 재지세력에세 사여한 것으로 추정되는 환두도가 다량 출토되었다. 이것은 재지세력이 백제 중앙의 관리 하에 놓이는 과정을 나타내는 부장유물로 추정된다. 이 중 4점의 환두도와 1점의 목병도를 대상으로 금속학적 분석을 실시하여 무기로서의 실용적 기능과 부장용 의장용으로써의 비실용적 기능에 대하여 연구하였다. 목병도 1점은 담금질과 고체침탄의 제강기술을 이용하여 제작되었으며 무기로서의 실용성을 가진다고 볼 수 있다. 반면 4점의 환두도는 인부에는 강도가 작은 미세조직이 나타나고 배부에서 충격을 흡수할 만큼의 미세조직이 나타나지 않으므로 목병도에 비해 무기로서의 기능은 떨어진다고 볼 수 있다. 즉, 서천 봉선리에서 출토된 목병도와 환두도는 실용기와 비실용기로 명확히 구분되는 것이 가장 큰 특징이라고 할 수 있다. 또한 미세조직 내에 존재하는 비금속개재물을 분석한 결과 우스타이트와 유리상이 함께 발견되므로 제련 공정에는 저온환원법이 적용되었을 가능성이 크다.

• 자원리싸이클링
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• 제23권2호
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• pp.3-16
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• 2014

탄산가스 삭감과 자동차 연비를 향상시키기 위한 자동차의 경량화는 현시대적 큰 과제이다. 경량화를 위하여 Hybrid Electrical Vehicle(HEV), Electrical Vehicle(EV)의 고성능 모터용 Nd 자석, Li이온 2차전지 및 배기가스 정화용 PGM촉매의 성능개발이 활성화 되고 있다. 우리나라는 자동차 경량화와 기능 향상을 위하여 사용하는 희소금속을 자원이 편재되어 있는 중국 등에서 수입하기 때문에 수출국의 공급 조절, 가격 폭등 등으로 수급이 불안정한 경우가 있다. 이를 대비하여 차세대 자동차에서 배출되는 폐 희소자원을 리싸이클링 할 필요가 있다. 본고는 리싸이클링 기술과 현상에 대하여 조사 분석한 정보를 기술자나 연구자에게 전해주어 국가 자동차 산업 발전에 기여하는데 목적이 있다. 조사 결과, 폐 자동차에서 배출되는 고성능 모터, 배기가스 정화용 백금족금속(PGM) 폐촉매, Li이온 배터리 등의 리싸이클링기술은 전처리 기술과 후처리 기술로 분류하는데, 전처리 기술인 기계적 분리 선별 기술은 연구 개발 중이며, 후처리기술인 습, 건식 제련 기술은 확립되어 있다. 리싸이클링 경제성 측면에서 폐 부품의 기계적 선별 기술에 대하여 집중적으로 연구할 필요가 있다.