This study focused on enhancing the mechanical properties and thermal stability of bio-composites with natural agricultural residues and improving the interfacial adhesion between polymer and biodegradable agricultural residual waste fibers. To achieve this purpose, we proposed superheated steam (SHS) treatment method as a novel pre-treatment of fiber for improved of compatibility in polymer matrix. The use of SHS-treatment was investigated as a method for improving interfacial adhesion between agricultural residual waste fibers and polymer and with the goal of enhancing mechanical properties. We selected wheat straw fibers for agricultural waste fibers to improve the surface modification. Wheat Straw Fibers (WSF) was treated with SHS in order to modify its characteristics for bio-composite applications. Treatment was conducted at temperatures 200oC and 230oC for each 1 h. SHS-treated WSF was evaluated for its chemical composition, thermal stability, morphology and crystallinity. Thermal stability of the fibers was investigated using thermogravimetric analysis and found that the degradation temperature of the fibers is increased after of the SHS treatment. In addition, SHS treatment contained in the WSF reduce the rate of hemicellulose components. The WSF is polar nature of lignocellulose due to the presence of hydroxyl and carboxyl groups in cellulose and hemicellulose causes it to be incompatible with non-polar thermoplastics. SHS-treatment was found to be able to remove hemicellulose, which is the most hydrophilic and most thermally unstable component in WSF, since it has the lowest thermal resistance. Removal of hemicellulose makes the fiber less hydrophilic and this will potentially increase the compatibility of treated WSF and polymers and improves the mechanical properties and water resistance of composites.

전해환원공정의 금속전환체로부터 우라늄을 회수하는 전해정련공정의 수율을 높이기 위해 고수율 전해정련장치가 개발되 었다. 전해정련장치의 수율을 증대시키기 위해서는 고체음극에 전착되는 우라늄 덴드라이트를 음극 표면으로부터 효율적 으로 회수할 수 있어야 한다. 철강 재료의 음극을 고체음극으로 사용하면, 우라늄 덴드라이트가 전착되어 쉽게 떨어지고 않 고 고착 되어 점착계수(sticking coefficient)가 높아진다. 본 연구에서는 효율적으로 고체음극의 점착계수를 낮출 수 있는 진 동 탈리법을 개발하였고 이를 적용하였다. 고체음극에 진동을 가함으로써 고체 표면에서 우라늄 전착물이 흑연음극의 자발 특성과 유사하게 효율적으로 탈리됨을 확인하였다. 이러한 진동모드에 의한 고체음극에서의 전착물의 탈리 특성을, 고수율 전해정련장치 개념으로 개발한 흑연음극의 자발탈리 특성과 비교 검토하였다. 그리고 우라늄 덴드라이트의 진동 탈리에 대 한 인가전류밀도와 진동 스트로크에 의한 영향 등을 고찰하였다.

산화물 사용후핵연료에 대한 전해환원의 금속전환체를 양극으로 한 전해정련공정에는 LiCl-KCl 공융염에 우라늄 원소뿐 아 니라 초우란 원소 및 희토류 원소들이 용해되므로 우라늄을 선택적으로 회수하기 위해서는 우라늄과 다른 원소들이 음극에 전착되는 거동에 대한 연구가 필요하다. LiCl-KCl 공융염 내 희토류 원소의 농도에 따른 음극에서의 전착거동을 고찰하기 위 해 U 및 Ce를 기준으로 한 U, Ce, Y 그리고 Nd 원소들의 분리계수에 대한 연구를 수행하였다. Ce 금속을 희생 양극으로 이용 하여 정전류 정련반응을 통해 용융염 상과 전착물 상의 U, Ce, Y 그리고 Nd 원소의 농도를 분석하여 이로부터 분리계수를 얻 었으며 UCl3 농도와 CeCl3/UCl3 농도비에 따른 분리계수로부터 우라늄을 선택적으로 회수할 수 있는 조건들을 고찰하였다.

가축(돈)분뇨는 고농도의 유기성폐기물로서 높은 함수율을 나타내고 있기 때문에 처리에 중점을 두어야 할 부분이 수분 처리 방법이다. 이에 기존 가축분뇨 처리방법으로 고상과 액상을 분리하여 고상은 퇴비화, 액상은 액비화 또는 정화 처리 후 하천에 방류하여 방류수 기준을 만족하는 방법을 사용하고 있다. 하지만 본 연구에서는 기존기술개발의 차별화 및 기존기술의 회피 전략을 위해, 돈분뇨의 유기물을 고온발효미생물에 의해 분해하여 85℃ 이상의 열에너지를 발생시켜 수분을 제거하는 무방류시스템이다. 여기에 유기물 BOD, COD의 농도변화는 발효조 진행방향에 따라 현저하게 감소되어 90%, 80%의 제거효율을 나타내었으며, 질소 성분인 T-N, NH3-N 역시 발효조 진행방향에 따라 각각 72%, 74%의 제거효율을 나타내었다. 뿐만 아니라 고체연료의 발열량을 높이기 위해 무연탄, 코크스, 기름 등의 열량보조제를 첨가하는 기존 방법 대신에 돈분에 적당량의 퇴비를 첨가한 고체연료 제조방법으로 4,500kcal/kg 이상의 높은 발열량을 얻을 수 있었다. 화석연료의 연소 등에 의한 2차 오염을 방지할 수 있으며, 생산 단가가 저렴한 친환경 기술이다. 따라서 본 무방류시스템은 고온발효미생물의 발열반응에 의해 가축분뇨를 저렴한 비용으로 고액 동시에 처리 할 수 있으며, 높은 발열량의 고체연료를 제조할 수 있는 새로운 기술이다.

본 연구에서는 파이로프로세싱에서 발생하는 배기체 내 요오드 포집을 위한 매질로서 고가의 은 기반 흡착제를 대체하기 위 한 상용 구리메쉬의 가능성에 대해 연구하였다. 열역학적 계산을 통해 구리 금속과 요오드 기체의 반응은 100 ~ 500℃ 온도 범위에서 자발적으로 일어나며 요오드화구리(CuI)를 형성할 것으로 예상되었다. 실험을 통해 반응 온도에 따른 요오드 포 집 효율의 영향을 분석한 결과, 1개의 구리메쉬(질량 0.26 g)를 이용하여 반응 온도를 300, 400℃로 변화하였을 때 각각 5 및 6 wt%의 요오드(초기질량 2.0 g)가 포집됨을 확인하였다. 또한, 반복 실험 결과를 토대로 구리메쉬 표면에 형성된 반응 생성 물(CuI)의 자발적인 탈리 현상으로 구리의 활용률이 증가할 수 있음을 확인하였다. 반응 생성물의 CuI 상 형성은 X-선 회절 실험을 통해 확인하였으며, 표면 분석은 주사전자현미경을 이용하여 수행하여 그 결과를 보고하였다.

본 연구에서는 산화된 피복관으로부터 염소화 공정을 통해 Zr을 선택적으로 회수하기 위한 연구의 일환으로, 단면이 개방 된 ZIRLO 피복관의 염소화 반응 속도식을 열중량분석기를 이용하여 분석하였다. 실험을 통해 산화된 ZIRLO 피복관은 400 도 염소화 조건에서 염소 기체와 반응하지 않는 것으로 확인되었다. 하지만 피복관 한쪽 혹은 양쪽 끝의 새로운 단면이 개방 될 경우 ZIRLO의 염소화 반응이 가능함을 확인하였고 반응을 완료하기까지 8 시간이 소요되었다. 이는 반응 완료까지 7 시 간이 소요된 산화되지 않은 피복관에 비하여 반응시간이 14% 증가한 것이다. Sharp-Hancock 식을 이용하여 단면이 개방된 ZIRLO 피복관과 염소 기체의 반응을 모사하기 위한 구조함수를 도출하였으며, 부피축소 모델이 본 연구 조건에서 가장 적 합한 구조 함수로 확인되었다. 또한, 본 연구를 통해 ZIRLO 피복관의 표면이 산화되어 있는 조건에서도 단면노출을 통해 염 소화 공정에 적용이 가능함을 확인하였다.

사용후핵연료 파이로프로세싱에서 발생하는 방사성폐기물의 양을 최소화하기 위해서는 방사성 핵종 함유 염폐기물을 효과 적으로 처리할 수 있는 기술개발이 필요하다. 이를 위해 탄산화물(Li2CO3, K2CO3)을 이용한 반응증류공정에서 LiCl-KCl 공융 염 내 NdCl3의 분리특성을 관찰하였다. HSC-Chemistry 프로그램을 이용한 탄산화물과 NdCl3의 반응모델결과에서 NdCl3는 탄산화물의 주입조건 및 온도변화에 따라 산염화물(NdOCl) 또는 산화물(Nd2O3) 형태로 전환됨이 확인되었으며, 탄산화물 의 주입조건에 따른 LiCl-KCl-NdCl3계의 반응증류시험에서 반응모델결과와 유사한 경향을 확인하였다. 이 결과들을 이용하 여 LiCl-KCl 공융염 내 NdCl3를 고화가 용이한 산화물 형태로 분리하기 위한 공정조건을 도출하였다.