비정질 Tb45.7 Fe54.3-x /Cox 및 Tb50.2 /Fe 49.8-x/Cox (0≤x≤9.6) 합금박막의 자기적 특성 및 자기변형특성에 대하여 체계적으로 조사하였다. 박막제조는 Fe 타게트에 Tb, Co 소편으로 구성된 복합타겟 방식의 rf 마그네트론 스퍼터링법에 의해 제조하였다. XRD 조사에의 한 박막의 미세구조는 잘 발달된 비정질 구조를 나타내었다. Tb45.7 Fe54.3-x Cox (x=2~4)에서 우수한 고유자기변형특성 및 저자기장자기변형특성을 얻었다. 즉, 100 Oe의 저자장에서 130ppm의 자기변형을 나타내었으며 고유자기변형 (인가 자기장, 5 kOe)은 330ppm에서 400ppm으로 증가하였다.

This study assesses greenhouse gas evolution from construction-material manufacturing facilities and estimates the potential reduction of these gases via the future massive sequestration of carbon dioxide. The scope of the evaluation specifically targets the global-warming potential in terms of kg-CO2 equivalent/tonnage industrial waste. Life cycle assessment (LCA) is a method to quantitatively analyze the input and output of a specific material resource during its life cycle from raw-material acquisition to final disposal as well as its environmental effect(s). LCA comprises four steps: its objective and definition of the scope, the entire life-cycle analysis list, an evaluation of its effects, and life-cycle analysis. The annual inflow of petro-ash reaches 300,000 tons, and this material is transported via screw-driving systems. The composition of the petro-ash is 1.2% volatile compounds, 6.8% fixed carbon and 92% ash contents. A total of 38,181,891 Nm3/yr of carbon dioxide is sequestrated, which is equivalent to 75,000 tons per annum and 304.5 kg/ton of petro-ash waste, with 250 kg/ton of the latter sequestrated as calcium carbonate. The final analysis on the effect of one ton of petro ash in construction materials showed 27.6 kg-CO2 eq emission. According to the final LCA analysis, only 27.6 kg-CO2 eq/ton was emitted by the petro-ash that was used in construction materials if CO2 fixation during carbonate mineralization was considered, where -250 kg-CO2 eq/ton positively contributed to the LCA. In the future, commercial-scale process modification via the realization of continuous processes and the more efficient reduction of carbon dioxide is anticipated.

게르마늄은 세계적으로 고가의 희소금속 중 하나로 국내에서는 게르마늄 광산이 없으며, 전량 수입에 의존하고 있는 금속이다. 게르마늄 주요 용도는 PET 수지 제조용 촉매, 광섬유, 반도체 등 국가 주력산업의 핵심 소재로 광범위하게 사용된다. 특히, 광섬유에는 1km당 0.54g의 게르마늄을 함유하고 있으며, 관련기술 미비로 국내외 모두 재활용이 시도되지 않고 있으므로, 기술 선점 시 그 파급효과가 매우 클 것으로 판단되어진다. 따라서 본 연구는 폐 광섬유에서 게르마늄을 경제적으로 회수할 수 있는 가능성을 입증하기 위해 pyrometallurgy와 hydrometallurgical reactions을 결합한 하이브리드 방식을 통해 게르마늄 농축을 하고자 하였으며, 반응 온도, 반응 시간 등을 변화 시키며 게르마늄 농축 거동을 관찰하였다.

게르마늄은 주로 광섬유, 반도체 등에 사용되고 있으며, 고가의 희소금속이므로 게르마늄에 대한 회수 및 재활용 기술 개발은 각국에서 경쟁적으로 진행되고 있다. 하지만 국내에서는 게르마늄에 대한 재활용 실적이 전무하며, 전량을 수입해서 사용하는 희소금속이므로 게르마늄에 대한 재활용 기술 개발이 필수적이다. 특히, 광케이블에 사용되는 광섬유에는 1km당 약 0.54g의 게르마늄을 함유하고 있으므로, 본 연구에서는 광섬유를 게르마늄 추출 대상으로 선정하였다. 또한, 게르마늄은 1kg당 150만원의 고가 희소 금속이므로 관련 기술 개발시 파급효과가 클 것으로 판단하였다. 본 개발 기술은 광섬유에서 실리카(Si)와 합금형태로 존재하는 게르마늄을 추출하기 위하여 Na 화합물과 염산을 이용한 선택적 추출을 적용하였으며, 게르마늄의 추출 효율을 알아보기 위하여 추출액에 대한 ICP 분석을 실시하였다. 본 연구에서 사용한 Na 화합물은 광섬유의 주성분인 실리카 성분을 석출시켜 제거하는 역할을 하며, 추출 용매인 염산은 질산, 황산과의 추출 효율을 비교하여 최종 추출 용매로 선정하여 실험을 진행하였다.

2006년 국내 디스플레이 산업의 규모는 약 48조원 수준이며 2000년대 이후 20% 이상의 높은 성장률을 나타내고 있으나 3 ~ 4년 내외의 짧은 산업 사이클을 보임에 따라 디스플레이 폐기물량도 급속히 증가하여 2015년에는 200 ~ 300만대가 발생할 것으로 예측되고 있다. 현재 일본과 EU 등 주요 재활용 선진국에서는 경제성이 있는 재활용 기술을 개발하기 위한 연구가 선도적으로 진행되고 있지만 국내의 경우, 폐 디스플레이에 함유되어 있는 유가금속을 재자원화 하는 기술의 부재 및 낙후로 대부분 소각이나 매립이 되고 있어 재활용 기술이 시급히 요구되는 실정이다. 본 연구는 전자산업의 발달로 PCB의 수요가 증가하면서 대량으로 발생하고 있는 폐 PCB를 효율적으로 재활용하기 위하여 수평형 시스템에 폐 PCB의 장입, 롤러 및 회전식 커터에 의해 기판과 해체 부품으로 분리하고 센서의 감지에 의해 자동으로 에어를 적절하게 분사하는 공정을 개발하였다. 이를 통해 기존에 문제점으로 지적되던 작업 처리량 문제, 커터날 교환의 어려움 등을 해결하기 위한 시스템의 설계 및 제작, 이를 운용하여 분리된 기판과 회수 부품들을 회수하고 성분 분석 및 작업 효율을 평가하였다.

액정 디스플레이는 가벼운 무게, 작은 부피, 낮은 비용, 낮은 전력 소비 등의 이유로 PC 모니터, 노트북, 태블릿 등 광범위한 분야에서 사용되며 원료 사용량이 증가하게 되었다. 우수한 광전자 특성으로 인하여 액정 디스플레이에서 투명 전도 산화물 박막으로 indium-tin-oxide(ITO)가 사용된다. ITO는 90 wt%의 In2O3와 10 wt%의 SnO2로 이루어져 있으며 전세계 인듐 소비량의 84%는 액정 디스플레이 제조시 ITO를 형성하는데 사용된다. 일반적으로 3-8년인 액정 디스플레이의 수명을 고려하면, LCD의 폐기물은 재활용을 통하여 인듐을 생산 할 수 있는 잠재적인 대체 자원이다. 액정 디스플레이 재활용을 통하여 소각 또는 매립되는 폐기물로 인한 환경오염을 방지 할 수 있으며 또한 폐기물 내 인듐과 같은 유가금속을 재활용 하여 부가가치를 창출 할 수 있어 폐 액정디스플레이 재활용은 도시 광산 분야의 중요한 연구의 분야이다. 본 연구기관에서는 수명이 다한 사용 후 LCD TV를 해체/분리하여 액정패널, 인쇄회로기판, 냉음극관, 플라스틱케이스, 금속류 등으로 분해 하는 공정을 개발하였다. 해체/분리 공정을 통해 분리된 액정패널은 기계적으로 파쇄를 하여 유리 입자사이즈를 작게 하여 이 후 금속 회수를 용이하게 하였다. 본 연구에서는 파쇄 된 액정 디스플레이 유리에서 인듐을 회수하기 위하여 산을 이용하여 용출을 하였다. 가능한 용출 변수를 실험을 통하여 최적화 하였다. 액정 디스플레이에 인듐 함유량이 매우 낮아 특별히 고안된 방법을 이용하여 침출 용액을 농축하였으며 최적의 조건에서 인듐이 완전히 용출되는 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 인듐 외 다른 금속에 대한 용출을 최소화 하였다.

국내 폐 디스플레이 발생량은 2015년 157만대 정도 규모에서 2025년 1,123만대 정도로 약 7배 이상 증가할 것으로 예상되고 있다. 하지만 현재 폐 디스플레이 재활용 기술 개발은 제품을 구성하는 단일부품에 대해 일부만 진행 중에 있다. 디스플레이를 구성하는 금속, 필름/시트, LCD 패널, 플라스틱, PCB, CCFL, 전선 등으로부터 유가자원을 회수하고, 이를 소재화하는 것은 경제 및 환경적으로 매우 중요한 산업임에도 불구하고, 폐 제품을 부품 종류별로 최종 재활용 업체에 선별 납품하는 폐 디스플레이 분리/해체 플랜트 구축 현황은 국가적으로 매우 미흡한 실정이다. 현재 국내에서 폐 디스플레이 제품의 각 모듈별 분해과정은 재활용 센터를 중심으로 이루어지고 있으나, 디스플레이 제조사 및 모델별 구성 부품과 나사 위치가 달라서 수작업을 통해 공정을 진행하는데 많은 애로사항이 있으므로 분해공정에 있어서 제품별 정보인식/제공과 자동화 기술 도입을 통해 작업 효율을 높일 필요성이 있다. 본 발명의 핵심은 스마트 인식 장치를 이용하여 폐 디스플레이의 모델을 빠른 속도로 판별하고 후단의 공정에 필요한 데이터를 제공하는 것으로 정확한 폐 디스플레이의 모델 인식이 가능하도록 하고 각각의 공정에 필요한 정보를 제공하여 폐 디스플레이 해체 및 선별 작업의 효율성을 극대화 시키고 생산성을 향상시키는데 있다.

국내 폐유리 발생량은 2013년 기준으로 약 65만톤에 이르며 폐유리 이용량은 약 49만톤으로 나타나 재활용률은 75.6%로 나타났다. 하지만 폐유리병의 재활용을 제외한 기타 폐유리의 재활용율은 16%로 나타나 매우 저조한 실정이다. 국외 폐유리 재활용은 폐유리를 종류별로 구분하여 각 원료에 따른 재활용 기술을 확보하여 상용화하는 단계에 이르렀다. 그러나 국내 폐유리 재활용 기술은 대부분 유리병 재활용에 의존하고 있으며, 다양한 종류의 폐유리에 대한 재활용 기술 확보가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 기존 폐유리 재활용 공정 중 소성 공정의 높은 에너지 소비로 인한 공정의 경제성 확보가 어려운 점을 보완하고자 하였으며, 폐유리 분말이 폐플라스틱이 녹는 온도에서 사출하여 고분자 수지에 폐유리 분말이 혼입되는 기술을 적용하였다. 또한 폐유리는 중량기준으로 최대 70%, 폐플라스틱은 30%까지 적용하여 가격 경쟁력을 확보하고자 하였다. 폐유리와 폐플라스틱을 활용한 시제품 생산에 대한 기초 연구로써 폐유리를 분쇄하여 미립화하는 실험과 폐유리 분말을 혼합한 플라스틱 사출 실험을 실시하였으며, 제조된 시제품에 대하여 열변형성, 인장강도, 신율 등의 물성을 분석하였다. 폐유리 분쇄는 V-볼링기를 이용하여 실시하였으며, 모니터 유리, 자동차 유리, 사이다병 유리, 맥주병 유리를 실험 재료로 이용하였다. 폐유리의 분쇄 정도를 파악하기 위하여 분쇄 시간에 따라 폐유리 분말 시료를 채취하였으며, 채취한 시료는 PSA 분석을 통하여 입도 분포를 검토하였다. 폐유리와 혼합한 폐플라스틱의 사출 실험은 다대식 방식의 사출기를 이용하여 진행하였으며 블록과 컵, 인장시편을 제조하기 위하여 사출 금형을 제작하였다. 사출기에 폐유리와 폐플라스틱의 혼합 재료를 주입하는 압력은 45bar이며, 사출온도는 180℃로 설정하였다. 사출을 통하여 제조된 시제품은 캐릭터 블록과 컵이며, 사출 원료를 각기 달리하여 총 6가지의 시제품을 제조하였다. 또한 인장시편은 인장강도와 신율의 분석을 위하여 제조하였으며, 사출 원료에 따라 총 4가지의 인장시편을 사출 제조하였다. 제조된 시제품은 저온 및 고온에서의 열변형성과 회분을 분석하였고 인장시편은 인장강도, 신율, 회분을 분석하였으며, 모든 분석은 공인인증기관에서 플라스틱 일반 시험방법 시험 KS M ISO 868에 의하여 진행되었다.

국내외적으로 음성서비스, 인터넷 통신망 등의 통신시장이 대규모로 성장함에 따라 동 통신케이블은 수요가 급증하였다. 최근 유선통신 수요의 감소와 광케이블로의 시장 전환이 잇따르면서 동 통신케이블의 생산량은 줄고 있으나 국내기준으로 연간 25,000톤 이상의 생산량이 유지되고 있다. 동 통신케이블은 dry 케이블과 젤리충진케이블로 구분할 수 있으며, 젤리충진케이블이 약 65%의 점유율을 나타내어 dry 케이블보다 많이 이용된다. 광통신 사업의 발달과 노후 케이블의 교체로 인한 폐젤리충진케이블의 발생량은 연간 6,500톤 이상이며, 폐젤리충진케이블은 기름성분이 5%를 초과하는 지정폐기물이지만 관리 부실로 인하여 일반폐기물로 둔갑하거나 불법 수출되어 폐기되고 있는 실정이다. 젤리충진케이블은 설치작업 중 훼손 및 이물질 유입을 방지하기 위하여 외피 내측을 알루미늄박막으로 감싸고 있고 알루미늄박막 내부의 구리 세선 사이에 젤리형 물질을 충진한 형태를 의미한다. 폐젤리충진케이블은 고순도 구리가 다량 포함되어 있어 재활용의 필요성이 부각되고 있으며, Polyethylene (PE)을 주성분으로 하는 피복도 고형연료로써의 재활용이 가능하다. 본 연구에서는 젤리충진케이블에서 구리를 회수한 이후에 구리를 감싸고 있는 피복으로 고형연료를 제조하여 그 활용방안에 대하여 검토하였다. 젤리충진케이블은 고형연료로 재활용하기 위하여 원료에 대한 기본특성과 열적특성을 조사하였으며, 기본특성은 삼성분, 발열량을 측정하였고 열적특성은 TGA/ DTA 분석으로 검토하였다. 젤리충진케이블의 피복을 이용한 고형연료는 제조방안을 검토하여 평가하였으며, 제조한 고형연료는 자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률 시행규칙 [별표7] 고형연료제품의 품질기준에 비교하여 에너지원으로써의 가능성을 평가하였다.

초고압 쇼트 아크램프는 빛에 반응하는 물질(Photo-resist: PR, 감광액)이 코팅된 시료에 원하는 패턴이 형성된 마스크를 올려놓고 자외선을 쏘여 감광막에 원하는 패턴을 전사시키는 장치를 말하며 국내에서는 삼성, 엘지, SK하이닉스 등 디스플레이, 반도체 사업장에서 연간 약 2~3만개가 사용되며 시장은 연간 약 2천억원으로 추산된다. 이 공정은 FPD 제조 공정 중 비용 및 시간적 측면에서 30~40% 이상을 차지하는 최고 핵심 공정이지만, 국내 기술 미흡으로 그동안 일본등 선진국에서 장비 및 제품을 전량 수입하였으며, 초고압 쇼트 아크램프의 기술 수준이 매우 높고, 선진 기업의 엄격한 기술 통제로 인하여 기술적 접근이 어려워 디스플레이 5대 핵심 장비 중 유일하게 국산화에 성공하지 못하였다. 재활용 기술 역시 전무한 상태로 국내에서 발생되는 연간 약 2~3만개의 폐 초고압 쇼트 아크램프는 낮은 가격에 전량 일본으로 유출되고 있는 상황이다. 초고압 쇼트 아크램프는 금, 은, 동, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨등 고가의 유가금속으로 구성되어 있으며, 이를 회수하고 적절한 방법으로 재활용한다면 고부가가치 창출을 실현할 수 있을 것으로 판단되어진다. 본 연구에서는 물리적인 방법으로 폐 쇼트 아크 램프를 해체・분리하여 고가의 유가자원을 회수하고 회수된 전극 표면에 다시 정밀 코팅을 실시하여 전극을 재사용하는 전극 재제조 공정기술을 확립하고자 하였다.

무전해니켈 도금공정은 외부의 전원 없이 환원제를 사용하여 자발적으로 금속 도금층을 형성시키는 표면처리 방법으로, 현재 일정기간 사용한 도금액은 폐액으로 배출하여 폐기하고 있는 실정이다. 이에 도금폐액 내에 포함되어 있는 유가자원인 니켈이 그대로 폐기되고 있으며, COD와 P의 함량이 매우 높은 고농도 오염 폐수의 배출로 인해 환경적 문제가 야기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 무전해니켈 도금 폐액 내의 니켈을 1차적으로 회수한 후 폐액 내에 잔존하고 있는 COD 및 P 함량을 제거하는 공정을 개발하고자 하였다. 이온교환을 통해 니켈을 제거한 폐액은 고도산화처리와 감압농축 공정을 각각 또는 연계하여 적용하였으며, 조건별로 유기물 제거 특성을 살펴보았다. 고도산화처리 실험에서는 환원제로 주입되는 과산화수소의 소모량을 감소시키기 위한 방법으로, 단파장의 UV를 적용하여 환원제 투입량이 감소되는 것을 확인할 수 있었으며, 반응시간의 감소를 위해 광촉매 적용 기초연구도 병행하였다. 각 실험조건별 특성 분석을 통해 최적 공정 및 조건을 도출하기 위한 연구를 수행하였으며, 그 결과 COD 및 P의 함량을 95% 이상 감소시킬 수 있었다.

인터넷 서비스, 초고속 인터넷망, 음성서비스, 영상서비스 등 동통신 케이블 관련 산업분야에서 다량의 유가 금속 및 합성고분자가 사용되어지며, 1980~2000년대에 이르기까지 관련 산업의 발전에 따라 사용량이 급증하였다. 이중 젤리 충진 케이블은 설치 작업중 훼손이나, 또는 접속 부분에 물이나 기타 이물질의 오염을 방지하기 위하여 다량 사용되었다. 하지만, 광통신 케이블 산업의 발달과 기존 동통신 케이블의 노화로 많은 양의 폐동통신 케이블이 발생하였고, 2008년 기중으로 국내에서만 연간 6,500톤 정도가 배출되는 실정이지만, 국내 젤리케이블 폐기물 현황을 보면 무분별한 소각으로 염화물의 불완전 연소에 의한 Dioxin등의 발암 물질 발생 및 매립으로 토양 오염 등이 문제 되어지고 있다. 연구분야에서는 이런 오염원을 줄이고 폐기물에 포함되어있는 다량의 유가금속등을 재활용하고자 여러 가지 연구개발이 진행되어지고 있는 실정이며, 본 연구에서는 열유체를 이용한 열분해 공정을 통하여 산업폐기물에 포함된 합성고분자를 안정적으로 제거하고 유가금속을 회수하고자 하였다.