새로운 알루미나 (Al2O3)와 실리카(SiO2)로 이루어진 규산알루미나질 납석광물을 적용하여 세라믹 지지체를 개발하고 수처리 적용가능성을 평가하였다. 납석 세라믹 지지체의 순수투과도는 약 1370 L/m2.hr.bar 였으며 지표수의 탁도 및 유기물의 제거율은 각각 98 %와 75 %였다. 실 하수처리장 MBR의 MLSS를 취수하여 실험한 결과 완벽한 SS 제거효율을 나타내었다. 모듈간격에 따른 납석지 지체 파울링 현상을 관찰한 결과 모듈간격이 증가할수록 파울링은 감소하였으나 일정 모듈간격(3.5 cm)이상인 경우 파울링은 증가하였고 이는 공기 폭기량이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다.

납석광물(Al2Si4O10(OH)2)은 알루미나, 실리카 등으로 조성된 비금속광물로 국내 매장량이 풍부하고 매장상태가 양호하여 산업원료소재로서 가치가 높다. 비금속광물 중 전라남도 A 광산에서 생산되는 납석은 세계 납석가격의 표준이 될 정도로 높은 품질을 보유하고 있으나, 분체기술력의 부족으로 원료만 수출하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 납석 세라믹 분리막 지지체 표면에 알루미나 코팅액을 사용하여 0.3μm의 기공크기를 가진 세라믹 분리막을 개발하였다. 또한, 혐기성 분리막 생물반응조 운전을 통해 세라믹 분리막의 여과 성능을 평가하였으며, 바이오 메탄가스 발생량 측정과 체류시간 변화에 따른 슬러지의 물리화학적 특성변화 조사를 통해 분리막 파울링의 원인을 규명하고자 하였다.

Waste oyster shells create several serious problems; however, only some parts of them are being utilized currently. The ideal solution would be to convert the waste shells into a product that is both environmentally beneficial and economically viable. An experimental study is carried out to investigate the recycling possibilities for oyster shell waste. Bulk ceramic bodies are produced from the oyster shell powder in three sequential processes. First, the shell powder is calcined to form calcium oxide CaO, which is then slaked by a slaking reaction with water to produce calcium hydroxide Ca(OH)2. Then, calcium hydroxide powder is formed by uniaxial pressing. Finally, the calcium hydroxide compact is reconverted to calcium carbonate via a carbonation reaction with carbon dioxide released from the shell powder bed during firing at 550oC. The bulk body obtained from waste oyster shells could be utilized as a marine structural porous material.

새롭게 제조된 납석기반 세라믹 멤브레인의 기본성능을 관찰하였다. 실규모 하수처리 membrane bioreactor (MBR) 미생물 고농도 현탁액을(MLSS : 약 6 g/L) 처리하는 납석기반 멤브레인 파울링 현상을 서로 다른 공기 폭기량과 막 간격에 대해 관찰하였다. 공극크기가 약 1.0 μm인 비코팅 납석기반 세라믹 멤브레인 지지체의 순수투과도의 경우 약 1100 L/m2⋅hr⋅bar로 측정되었으나 알루미나로 코팅된 납석기반 세라믹 멤브레인은 공극크기의 감소로(0.3 μm) 순수 투과도는 두 배가량 감소하였다. 실규모 MBR 미생물 현탁액을 적용한 침지식 여과실험에서 납석 기반 세라믹 멤브레인 지지체의 경 우 투과플럭스 20 LMH에서 공기폭기량을 증가시켰을 때 파울링은 감소하였다. 그러나 공기폭기가 파울링에 미치는 영향은 막간 간격에 상당히 의존하였다. 일정한 공기폭기 유량에서 막간간격의 증가는 파울링을 감소시켰으나 막간 간격을 3.5에서 5.4 cm로 증가시켰을 때 파울링 속도는 오히려 증가하였다. 알루미나 용액으로 표면코팅된 납석기반 지지체의 경우 유사한 결과가 관찰되었으나 파울링 속도는 코팅층이 없는 지지체에 비해 상대적으로 낮았다. 표면코팅에 상관없이 납석기반 지지체 와 멤브레인의 경우 거의 완벽한 SS 제거효율을 나타내었다. 또한 납석 지지체 알루미나 표면코팅은 PEG (분자량 8,000 kDa)을 적용하였을 시 멤브레인의 유기물 배제율을 향상시켰다.

제품은 사용된 소재에 따라 이미지가 달라지며 전달되는 감성 또한 다르게 느껴지기 때문에 적절한 소재의 선정은 매우 중요하다. 세라믹 제품의 표면에 사용되는 소재는 유약과 소지가 있으며 각각이 가진 속성뿐만 아니라 둘의 조합에 따라서도 표면의 촉감과 색상이 달라진다. 본 연구에서는 감성어휘를 통한 평가 방법을 활용하여 세라믹 표 면에 대한 시․촉각적 감성을 알아보고 시각을 활용한 촉감 감성과 촉각을 활용한 촉감 감성을 비교하고자 한다.국내외 유명 세라믹 제품 기업의 홈페이지에 나타난 제품의 마케팅 어휘 중 감성과 관련된 어휘를 중심으로 수집하 여 총 13개의 대표어휘를 선정하였으며 소재의 색상 및 균일도, 광택의 유무에 따라 3개의 유약과 4개의 소지를 조 합하여 총 12개의 자극물을 제작하였다. 촉각을 활용한 실험에서는 응답자(그룹T)가 제시된 자극물을 문지르기, 만 지기, 들어보기의 행동을 거쳐 감성을 평가하였다. 시각을 활용한 실험에서는 촉감 평가에서 유의미한 차이가 나타 나지 않은 자극물 3개를 제외한 9개로 평가를 진행하였으며 응답자(그룹V)는 촉각을 활용하지 않고 눈으로 보는 행동만으로 감성을 평가하였다. 촉각을 활용한 감성평가(그룹T)에서 가장 높은 감성 수치를 보인 표면은 백자와 투 명유의 조합에 대한 ‘순수한’ 감성이었으며 가장 낮은 감성 수치를 보인 표면은 흑토와 투명유의 조합에 대한 ‘순수 한’ 감성으로 나타났다. 한편 시각을 활용한 감성평가(그룹V)에서 가장 높은 감성 수치를 보인 표면도 그룹T와 마찬 가지로 백자와 투명유의 조합에 대한 ‘순수한’ 감성으로 나타났으며 가장 낮은 감성 수치를 보인 표면은 흑토와 청자 유의 조합에 대한 ‘캐주얼한’ 감성으로 나타났다. 두 그룹의 비교결과 촉각을 통한 감성과 시각을 통한 감성이 모두 유사하게 나타나지는 않으나, ‘예술적인’, ‘고급스러운’, ‘감각적인’, ‘낭만적인’, ‘신비로운’ 감성에서는 시각을 활용 하여 촉각을 통한 감성 경험이 가능한 것으로 나타났다.

Glass-ceramics were developed many years ago and have been applied in many fields such as electronics, chemistry, optics, etc. Much is already known about glass-ceramic technology, but many challenges in glass-ceramic research are still unresolved. Recently, large amounts of slag have steadily increased in the steel industry as by-products. To promote recycling of industrial waste, including steel industry slags, many studies have been performed on the fabrication of basalt-based highstrength glass-ceramics. In this study, we have fabricated such ceramics using various slags to replace high performance castbasalt, which is currently imported. Glass-ceramic material was prepared in similar chemical compositions with commercial cast-basalt through a pyro process using slags and power plant by-product (Fe-Ni slag, converter slag, dephosphorization slag, Fly ash). The properties of the glass-ceramic material were characterized using DTA, XRD, and FE-SEM; measurements of compressive strength, Vicker’s hardness, and abrasion were carefully performed. It is found that the prepared glass-ceramic material showed better performance than that of commercial cast-basalt.

CO2 포집을 위한 아민 흡수 공정은 현재 가장 상용화에 근접한 기술로 알려져 있다. 하지만 흡수탑 장치의 규모가 크고, 흡수제 재생을 위한 에너지가 과다하게 필요로 한다는 문제점이 제기되고 있다. 이러한 문제를 해결하고, 기존 공정에 비해 고효율-저에너지 기술인 접촉 분리막 공정의 연구가 주목받고 있 다. 본 연구에서는 화학적, 열적 안정성이 높은 세라믹 소재를 이용하여 중공사 막을 제조하고, 이를 모듈화하여 기-액 접촉 분리막 공정에 적용한 실험을 수행 하였다.

최근 원전해체, 원전사고 등으로 인한 수계 내 방사성물질 제거 기술로 고분자 소재의 분리막이 사용되고 있지만 고에너지 광선으로 막의 변형 및 파손이 중요한 문제점 중 하나이다. 무기계열의 세라믹막은 강한 내구성을 지니며, 기 존의 한외여과막 수준의 표면 공극 크기를 나노여과막 수준으로 개질할 경우 방사선 물질 제거에 효과적이다. 본 연구에서는 알루미나-지르코니아 나노물질 을 여과코팅 방법으로 세라믹막 표면을 나노여과막 수준으로 개질을 하였고, SEM-EDX, 분획분자량, 오염 전 투수량을 통해 막의 특성 변화를 확인하였다. 제조된 세라믹 나노여과막의 방사선물질 제거 평가로 우라늄(Uranyl nitrate hexahydrate) 2 mg/L 수용액을 사용하였고, ICP-MS 분석결과 40% 제거율을 확인하였다.

Ceramic membrane technology has been remarkably progressed for water treatment. The advantages were founded on the intrinsic properties of ceramics. Membrane fouling is regarded as a serious obstacles which deteriorate the stable purification process. The surface modification of ceramic membranes would be necessary to relieve the severe membrane fouling and to improve filtration efficiency. We aimed to develop a unique ceramic membrane with resistance to fouling. The ceramic membranes are subjected to chemical modification, and the surface charge effects were extensively investigated.

Single-staged anaerobic fluidized ceramic membrane bioreactor (AFCMBR) was operated at 25oC for the treatment of low-strength synthetic wastewater with chemical oxygen demand averaging 260 mg/L. Tubular ceramic membrane consisting of aluminun dioxide (Al2O3) with 0.5 μm pore size was used. Overall COD removal was achieved as 87-95% with effluent COD concentration of 15-30 mg/L at hydraulic retention time (HRT) ranging from 1 to 3 hr depending upon permeate flux. Maintenance cleaning with NaOCl solution improved GAC scouring to reduce biofouling effectively, which allowed TMP less than 0.15 bar at 20 L/m2.hr. Energy required to operate the AFCMBR was reduced to 0.038 Kwh/m3 at 17 L/m2.hr, which was about 17% of the electrical energy converted by methane produced by AFCMBR.

This work investigated the decomposition of aqueous anatoxin-a originated from cyanobacteria using an underwater dielectric barrier discharge plasma system based on a porous ceramic tube and an alternating current (AC) high voltage. Plasmatic gas generated inside the porous ceramic tube was uniformly dispersed in the form of numerous bubbles into the aqueous solution through the micro-pores of the ceramic tube, which allowed an effective contact between the plasmatic gas and the aqueous anatoxin-a solution. Effect of applied voltage, treatment time and the coexistence of nutrients such as NO3 -, H2PO4 - and glucose on the decomposition of anatoxin-a was examined. Chemical analyses of the plasma-treated anatoxin-a solution using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) and ion chromatography (IC) were performed to elucidate the mineralization mechanisms. Increasing the voltage improved the anatoxin-a decomposition efficiency due to the increased discharge power, but the energy required to remove a given amount of anatoxin-a was similar, regardless of the voltage. At an applied voltage of 17.2 kV (oxygen flow rate: 1.0 L min-1), anatoxin-a at an initial concentration of 1 mg L-1 (volume: 0.5 L) was successfully treated within 3 min. The chemical analyses using LC-MS and IC suggested that the intermediates with molecular weights of 123~161 produced by the attack of plasma-induced reactive species on anatoxin-a molecule were further oxidized to stable compounds such as acetic acid, formic acid and oxalic acid.

세라믹 소재는 고분자 나노섬유 분리막과 비교하여 우수한 열안정성과 고투과 물성을 가짐으로써 지난 10여 년간 많은 주목을 이끌어왔다. 최근 들어 높은 다공도와 유량을 가지는 세라믹 섬유 분리막이 금속 산화물을 이용하여 주로 전기 방사법에 의해 제조되어 왔는데, 이러한 세라믹 분리막의 제조 단가를 감소하며 성능을 향상시키기 위해 나노섬유의 선택층 을 가지는 세라믹 분리막들이 전기방사 공정과 개질 과정을 통해 개발되었다. 본 리뷰에서는 최근 수년간 세라믹 섬유 분리 막의 개발을 위한 연구 동향에 대하여 정리하였다.

Nd-Fe-B permanent magnets have been used in a wide variety of applications because of their high magnetic flux density. So, demand for neodymium has been increasing in worldwide. In this study, an electrowinning process was performed in LiF-NdF3-Nd2O3 high temperature molten salts. However, a corrosion resistant material for use in the molten salt must be found for stable operation because of the harsh corrosion environment of the electrowinning process. Therefore, for this paper, boron nitride(BN), aluminum nitride(AlN), and silicon nitride(Si3N4) were selected as protective and structural materials in the high temperature electrolyte. To investigate the characteristics of BN, AlN, and Si3N4, in molten salts, materials were immersed in the molten salts for 24, 72, 120, and 192 hours. Also, surface condition and stability were investigated by SEM and EDS and corrosion products were calculated by HSC chemistry. As a result, among BN, AlN, and Si3N4, AlN was found to show the best protective material properties.

석정 한익환은 1970년 중반 혜곡 최순우의 감식안에 힘입어 전승도자 계승자로서 세상에 알려진 인물이다. 그에게는 항상 전승도자 작가라는 수식어가 따라다니지만 그는 전승을 위해 연구를 거듭한 요업공학자의 이미지가 더 강하다. 그는 일반적으로 도예가들이 행하는 기형의 연구 보다는 흙의 실험을 통한 도자기 색의 연구에 더 집중하였다. 1940년대 부터 도자기 기술의 바탕이 되는 공부를 시작한 석정 한익환은 1950년 강원도 홍천의 전통가마에 파견 근무하면서 처음으로 전통자기의 제작 기법을 배웠고 그 후 현대도자기 공장의 연구실에서 도자기 색을 만들 어내는 조합사의 길을 걸었다. 최고의 색깔 조합사로 이름을 날리면서 전통도자기 제작을 위해 독립적인 가마를 운영하였으나 결혼과 함께 잠 시 중단하였다. 그러나 전통 도자기 제작에 대한 꿈을 버리지 못하고 결 국 1960년대 후반에 산곡요를 만들었다. 이 시절부터 그는 백토를 찾아 전국을 찾아다니기 시작하였고 1975년 백토 광산이 있는 경기도 용인의 고안리로 가마를 이전하고 ‘익요’시기를 맞이하였다. 이시기에 그는 조 선백자의 백색 연구를 완성하면서 ‘앞으로 기술이 발달하여 나의 백자 를 모방할 수는 있어도 뛰어넘을 수는 없다’ 고까지 말하면서 최고의 백 색을 가진 백자로 발전시켰다. 특히 1981년부터는 신세계백화점에서 열린 개인전에서 ‘재현과 답습 에서 벗어나 더 좋은 백자색을 만들어 보라’고 한 최순우 관장의 말에 의해 전통 방식의 도자 기술과 현대식 도자 실험을 통한 색의 개발에 몰두하였다. 전승도자를 현대화, 대중화하는 연구를 시작하면서 한익환 백자는 대부분 순백자의 형태로 제작되었다. 전문가들과 일반인들이 선호하는 한 익환 백자는 오히려 조선 백자의 색을 전승한 백색을 완성한 후 그가 만들어낸 백색이라고 해도 과언은 아니다. 그의 백색은 한익환이 만든 태토의 백색에서 나오는 색을 기본으로 유약과 절묘한 조화를 이루면서 나타난다. 한익환의 백자는 수입이나 다른 재료로 만들어진 태토가 아 니라 옛 선조들이 사용하였던 한국의 흙을 기본으로 계승 발전시켜 조 선관요백자 색을 넘어선 백자이다. 그가 전승도자의 현대화를 연구하면서 입버릇처럼 ‘반광택’이라고 주 장하던 것은 그에게 있어서 옛 도자를 전승하는데 필수 조건이었다. 우리 눈앞에 놓여있는 전통 도자색은 광택이 있으면서도 없는 것이다. 그러나 현재 바다 속 뻘에서 나온 청자의 경우 새로 만든 청자처럼 광택이 난다. 이는 진공 상태의 도자의 경우 옛 도자라고 하여도 한익환이 말하는 정도의 반광택은 아닐 것이라고 생각한다. 그러므로 한익환이 말하는 반광택은 세월의 흔적을 가지고 있는 전통 자기를 말한다고 생각한다. 그에게 있어서 전통 도자의 ‘계승’은 완벽한 색의 ‘재현’이므로 그는 자신의 도자에 세월의 흔적까지 나타내려 했던 전승 장인이라고 생각한다.

A full-scale process has been developed to immobilize fission products that accumulate within the Mark IV electrorefiner (ER) electrolyte at Idaho National Laboratory. ER salt was blended with treatment additives, followed by pressureless consolidation (PC) in a furnace to produce a durable ceramic waste form (CWF). The goal is the development of a process to consolidate actual radioactive ER salt into a form suitable for transportation and disposal.Four batches (300 to 400 kg per batch) of full-scale pre-qualification material preparation runs have been prepared. From these four batches of nonradioactive salt-loaded surrogate material, three full-scale PC trials have been conducted. The first PC test run, established equipment parameters with a basic CWF container design. The second trial included a modified CWF container design, real-time measurement of CWF consolidation, and an audio recording to identify cracking during the CWF cool-down. During the third trial, salt was doped (from the fourth material preparation batch) to create a nonradioactive salt material and to more closely represent actual ER salt. The second and third trials were also used to validate a model developed for the CWF. The CWF model is beneficial for understanding and predicting the physical processes that occur during the heat cycle. This would be particularly useful when the CWF is located in a hot cell, which makes accessing and examining a CWF difficult.

막 접초기용 최적의 중공사막을 탐색하기 위하여 기공구조 및 기공도를 제어하여 중공사막을 상전이법으로 제조하였다. 상전이법으로 제조한 중공사막의 기공구조는 도프용액의 용매와 내외부응고제의 상호작용에 의해 결정되며, 용매와 응고제를 달리하여 제조한 중공사막의 특성을 비교하였다. SEM 이미지를 통해 기공구조를 확인하였으며, 기체투과도 측정실험을 통해 기공도 및 기공크기를 계산하였다. 막 젖음 현상을 방지하기 위해 금속산화물의 친수성표면을 소수성으로 개질하였으며, 최소침투압력을 측정하여 기공도 및 기공구조에 따른 소수성 특성을 비교하였다. 또한 실제 이산화탄소 흡수 실험을 통해 기공도와 기공크기가 흡수특성에 미치는 영향을 분석하고 최적화된 중공사막을 탐색하였다.

혐기성 반응과 분리막을 결합한 형태인 혐기성 생물막 반응조 (Anaerobic Membrane Bioreactor : AnMBR)공정을 본 연구에서는 세라믹막과 유기막의 운전특성을 비교하였다. 혐기성 MBR에 사용된 세라믹막은 메이덴샤(일본), 유기막은 도레이(일본)의 평막을 사용하였고, 침지식으로 운전하였다. COD제거는 90% 이상의 높은 효율을 보였으며, MLSS 6,000mg/L 이상, MLVSS는 4,000이 mg/L 이상으로 유지되었다. 시간이 지남에 따라 바이오가스 내 메탄가스의 비율이 점차 증가하여 60%에 도달하였으며, 세라믹 막의 Flux는 별도의 막오염 제어 없이 초기 3일 동안 7∼12LMH를 유지하였으나, 이후 5±1LMH, 유기막의 Flux는 3±1LMH를 유지하였다.

고상반응법을 이용하여 SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ 조성의 산화물을 합성하였으며, 합성된 분말은 압축 성형 후 1250°C 에서 소결하여 치밀한 세라믹 분리막을 제조하였다. XRD 분석을 통해 단일상의 페롭스카이트 구조를 확인하였다. 산소 분압 이 0.21 atm, 측정 온도가 800~950°C인 조건하에서 산소투과를 분석한 결과 온도가 증가할수록 산소투과량은 증가하였고, 950°C에서 1.839 mL/min⋅cm2로 최대값을 나타내었다. 니오븀(Nb)을 포함한 세라믹 분리막의 상안정성 및 이산화탄소 내성을 확인하기 위하여 900°C에서 이산화탄소가 500 ppm이 포함된 혼합공기를 이용하여 장기투과 실험을 수행하였다. 이산화탄소에 노출된 SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ의 상안정성은 XRD와 TG로 분석하였다. 분석 결과, 이산화탄소에 노출된 SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ 조 성의 경우 약 8%의 SrCO3가 생성되었으나, 이 수준의 SrCO3 생성량은 분리막의 산소투과도에 큰 영향을 주지 않는 것을 확 인하였다.