SrAI2O4:Eu2+를 합성하여 장잔광 축광재료로서 가장 중요한 발광특성과 장잔광특성을 조사하였다. 융제로서 B2O3를 3wt% 첨가한 SrCO3, Eu2O3, AI2O34의 혼합분말은 1000˚C이상에서 모체결정인 SrAl2O4의 단일상이 형성되었으나, 장잔관 형광체로서 최적의 합성조건은 1300˚C, 3시간이었다. 그리고 SrAI2O4:Eu2+는 부활제인 Eu2+의 4f65d1 →4f7천이에 기인하여 황록색발광영역의 520nm(2.384eV)를 최대 발파장으로 하는 450~650nm의 폭넓은 발광스펙트럼을 보였으며, 또한 발광파장을 520nm로 고정하여 측정한 여기스펙트럼의 최대 흡수피크는 360nm이고 250nm에서 480nm의 넓은 범위에서 흡수스펙트럼이 관찰되었다.

고상반응법으로 SrTiO3 : AI, Pr 적색 형광체를 합성하였다. PL 스펙트럼과 CL 스펙트럼의 발광 강도를 소결 온도와 소결 시간등의 형광체의 제조 변수에 대하여 최적화 하였다. 열처리한 분말은 XRD 분석 결과 페로브스카이트구조를 보였고, PSD 분석결과 평균입자크기는 약 3~5μm이었다. 또한 분말의 주사 전자 현미경 사진에 의한면 구형을 갖는잘 결정화된 입자들이 관찰되었다. 특히, 본 연구에서 합성된 분말의 특성은 상용화된 Y2O3: Eu 형광체 보다 저전압에서의 CL 특성이 더 우수하였으며, 이 형광체는 저전압에서 구동하는 FED에 응용할 가능성이 높을 것으로 생각된다.

LiF(Mg,Cu,Na,Si) 형광체의 γ선과 β선에 대한 TSEE 특성을 조사하였다. 상(60)Co γ선에 대한 감도는 약 450 counts/mR이었고, 여러 가지 β선에 대한 TSEE 에너지 의존성은 β입자의 평균에너지 0.02MeV에서 0.8MeV 사이에서 ±10%이었다. 그리고 제작된 형광체 앞면에 7mg.cm 상(-2)의 인체 등가물질을 두 면 입사 β입자의 에너지에 무관하게 피부 흡수 선량을 측정할 수 있었다.

폴리 인산염 모체에 이온 반경이 유사한 Sr과 Eu 치환에 적합한 형광체를 찾아 단일 희토류 이온이 첨가 된 형광체를 합성하고 후처리를 통해 형광 영역이 변화를 연구하였다. 고상법을 이용하여 Eu 이온이 첨가 된 NaSr(PO3)3형광체를 합성하고 탄소열환원법을 통하여 NaSr(PO3)3:Eu2+ 형광체를 완성하였다. 두 형광체 모두 X선 회절 측정을 통하여 결정상을 확인하였다. NaSr(PO3)3:Eu3+의 여기 및 방출 스펙트럼 모두 Eu3+ 농도가 증가할수록 형광 강도가 증가하였고 농도소광을 확인하였다. 방출스펙트럼에서 Eu3+ 농도가 높아질 수록 Eu3+ 주변 환경의 국부적 대칭성이 높아지는 것 알 수 있었다. NaSr(PO3)3:Eu2+ 농도별 방출스펙트럼에서 Eu2+ 이온 농도 증가에 따른 Eu2+ 이온 사이의 임계 거리가 가장 가까운 Eu2+ 사이의 에너지 전달에 의해 형광이 감소하는 농도소광의 메커니즘을 확인하였다. 단일 희토류 이온이 첨가된 형광체의 후처리를 통해 형광 영역 변화가 가능하며 형광체 내 Eu3+ 주변 환경의 국부적 대칭성과 Eu2+ 이온간 거리에 따른 에너지 전달 및 농도소광 메커니즘 연구를 통하여 형광 특성 응용에 적합하고 효율성이 높은 형광체 개발에 좋은 모체 결정으로 사용 될 것으로 기대된다.

방사선치료 분야에서는 치료의 안전성을 검증하기 위한 Quality Assurance(QA) 절차가 매우 중요하게 여겨진다. 그러나 일반적으로 이에 사용되는 선량계들의 다양한 문제점 때문에, 이를 대체하기 위한 선량계 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 형광체로부터 방출된 visible light(VL)에 의한 Sensitivity 극대화를 위해, 뛰어난 형광 효율을 가지는 형광체인 Gd2O2S:Tb를 요오드화납(Lead(II) Iodide; PbI2)에 다양한 weight percent(wt%)로 혼합한 Blended hybrid sensor를 제작하였다. 이후 Blended sensor 및 Pure PbI2 sensor의 고에너지 방사선에 대한 반응특성을 비교 및 평가하였다. 민감도 평가결과, 3wt%는 sensor에서 타 sensor들과 40% 이상 차이나는 최댓값이 나타났으며, 이를 제외한 센서에서 wt%의 증가에 따른 점차적 민감도 감소추세를 확인하였다. 또한, 재현성 평가에서는 Pure PbI2 sensor가 coefficient of variation(CV)>0.015의 큰 편차를 보인 반면, blended sensor는 모두 CV<0.015 이하의 결과를 보였다.

국내 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률에 근거한 생산자책임재활용제도(EPR System)의 대상 품목인 폐형광등은 2017년 기준 재활용 의무율은 35.6%로 책정되었으며 한국환경공단에 따르면 2015년 기준 형광등의 출고량은 약 18 천톤 정도로 나타났으나 공제조합과 재활용업 간의 재활용 위･탁 계약의 미체결로 인해 폐형광등의 실제 재활용율은 약 5.0%로 재활용 의무율을 달성하지 못하고 있는 실정이다(｢생산자책임재활용제도 시행 13년｣ 운영성평가, 한국환경공단, 2017). 폐기물로 발생되는 폐형광등에 관한 선행연구에 따르면 폐형광등에 포함된 수은은 대부분 형광분말에 포함되어 있어 이를 적절하게 처리할 필요가 있다. 또한, 형광분말에는 희유금속(이트륨, 유로퓸 등)이 포함되어 있어 형광분말에 포함된 수은을 제거하여 희유금속을 회수하여 희유금속을 필요로 하는 산업체 등에서 활용할 수 있다. 이를 위하여 폐형광등 형광분말에 포함된 수은을 제거하기 위하여 Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말 증류 실험을 실시하였다. 실험의 원료는 경기도 K대학에 설치된 Pilot plant 규모의 폐형광등 재활용 공정에서 회수되는 폐형광등 형광분말을 사용하였다. Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말의 수은증류 실험의 조건으로 증류온도는 400~600℃로 변화시켰고 각 온도에서 증류장치 내 체류시간을 1~8시간으로 변화시켰다. 본 연구에서는 각 실험조건에서 회수되는 형광분말의 수은함량을 분석하였고 증류온도와 체류시간에 따른 수은함량을 비교하여 반응속도를 고찰하였다. 또한, 각 실험조건에서 소모되는 에너지양을 비교하여 Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말 증류장치의 최적 에너지 사용량을 평가하고자 하였다.

최근 국제수은협약(Minamata Convention on Mercury)의 채택에 합의함에 따라 회원국들은 수은사용 및 배출 저감에 대한 관리방안을 준비하고 있다. 국내 산업시설에서 발생되는 지정폐기물은 시료특성에 따라 적정처리하며, 일부는 매립하여 최종 처분한다. 용출시험기준을 만족하더라도 매립된 폐기물에 불안정한 형태로 함유된 수은화합물은 최종 매립 후 환경으로 유출될 수 있다. 따라서, 폐기물 및 처리 후 발생하는 부산물을 대상으로 수은에 대한 안정도평가가 필요하다. 본 연구에서는 UV램프 폐형광체를 대상으로 500℃ 및 600℃에서 열적처리를 진행하였다. 발생하는 잔류물을 대상으로 총 5단계로 구성된 단계별 용출법(Sequential Extraction Procedure, SEP)을 적용하여 시료에 함유된 수은 화합물의 안정도를 평가하고자 하였다. 각 단계별 용매로써 증류수(1단계), 0.1M CH3COOH+0.01M HCl(2단계), 1M KOH(3단계), 2M HNO3(4단계) 및 Aqua regia(5단계)를 사용하였다. 1~3단계에서 용출되는 수은화합물은 안정도가 약해 환경으로 쉽게 유출되는 것으로 알려져 있다. 4~5단계의 것은 강한 화학적 결합을 이루고 있으므로 이동성이 낮아 안정한 물질로 알려져 있다. 1~3단계를 S1, 4~5단계를 S2로 분류하여 수은 화합물의 안정도를 평가하였다. 처리 전 시료의 수은 함량은 108.7 mg-Hg/kg이며, S1단계에서 62%, S2단계에서 37.5%가 용출되었다. 500℃, 600℃ 열적처리 후 발생된 잔류물의 수은 함유 농도는 각각 17.3 mg-Hg/kg, 11.6 mg-Hg/kg으로 분석되었다. S1단계에서 각각 25%, 20%가 용출되었으며, S2단계에는 각각 75%, 80% 용출되었다. 열적처리 과정에서 안정도가 약한 수은화합물이 제거되었다. 처리 후 잔류물에 함유된 안정한 형태의 수은화합물의 처분 방안에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

This study investigates leaching and thermal treatment characteristics of mercury in waste phosphor powder from UV lamp for industrial use. Waste phosphor powder contaminated with mercury compounds requires proper treatment for final disposal. A sequential extraction procedure was conducted in order to estimate the stability of mercury compounds in waste phosphor powder. The fraction of mercury compounds leached in initial steps by ion-exchangeable and low acidic solutions was 62%, which would be unstable. Finally 36% of mercury compounds was left as a strongly stable form before last step of acid digestion by aqua regia. Mercury was decomposed rapidly during initial period in thermal treatment. However, the decomposition rate reached in steady later. Correlation of mercury content in residues with concentration of leaching extract was attempted in order to set a thermal treatment condition. When mercury content in residue of phosphor powder could be lowed up to about 13 mg-Hg/kg by thermally with satisfying the Korean leaching standard limit of 0.005 mg-Hg/L.

본 연구에서는 고해상도 영상획득을 위해 저온액상법을 이용하여 Europium doped gadollium oxide(Gd2O3:Eu) 미 세 형광체를 제조하여 입자의 형상 및 구조를 분석하였으며, 발광체 필름에 대한 방사선에 대한 광학적 반응특성 실험 을 통해 고해상도 영상검출기 적용 가능성을 확인하였다. 제조된 형광체 필름 두께에 따른 광량 및 선량에 따른 발광 의 선형성을 조사하였다. 측정결과, 270 ㎛ 두께의 Gd2O3:Eu에서 2945 pC/cm2/mR의 발광 강도로 이 값은 벌크 형광 체 필름의 발광 강도보다 약 1.2배 높은 영상 획득을 위한 충분한 신호임을 확인할 수 있었다. 또한, 임상 진단 영역의 X선 조사선량 범위에서 대체로 좋은 선형적 특성을 보였다.

The phosphor and ITO(Indium Tin Oxide) films for video phone tube (VPT) were simply prepared by the screen printing and thermal transfer methods. The increasing order of thermal firing of acrylic binder for phosphor and ITO was M6003 < M6664 < A/A1919 < M5001 < M6701 and all mass of binders were perfectly decomposed at lower temperature than 400℃. After thermal firing of phosphor paste, the residual of binder on the surface of phosphor could not be found by SEM. Aerosil as thickner provides the thixotropy property for phosphor paste but decrease the brightness of phosphor screen as residual after thermal firing. Since the thixotropy of M5001 binder without aerosil was shown and the storage modulus of phosphor paste by increasing the angular frequency was not nearly changed and the decrease of the storage modulus of phosphor paste by increasing the strain was remarkably shown. It was possible to prepare the phosphor paste which was predominant in the plate separation and the reproduction of pattern after the screen printing. Since the addition of dispersing agent to improve the printing process decreases the electrical conductivity and light transmission of ITO film, it could be found to be necessary the development of binder for phosphor paste that decreases the amount of dispersing agent possibly and does not use the aerosil as additive.