A solution combustion process for the synthesis of hollandite (BaAl2Ti6O16) powders is described. SYNROC (synthetic rock) consists of four main titanate phases: perovskite, zirconolite, hollandite and rutile. Hollandite is one of the crystalline host matrices used for the disposal of high-level radioactive wastes because it immobilizes Sr and Lns elements by forming solid solutions. The solution combustion synthesis, which is a self-sustaining oxi-reduction reaction between a nitrate and organic fuel, generates an exothermic reaction and that heat converts the precursors into their corresponding oxide products in air. The process has high energy efficiency, fast heating rates, short reaction times, and high compositional homogeneity. To confirm the combustion synthesis reaction, FT-IR analysis was conducted using glycine with a carboxyl group and an amine as fuel to observe its bonding with metal element in the nitrate. TG-DTA, X-ray diffraction analysis, SEM and EDS were performed to confirm the formed phases and morphology. Powders with an uncontrolled shape were obtained through a general oxide-route process, confirming hollandite powders with micro-sized soft agglomerates consisting of nano-sized primary particles can be prepared using these methods.

PURPOSES : The purpose of this study is to present a cross section suitable for low-traffic road pavement considering the environmental characteristics of Vietnam. METHODS : The behavior of the pavement with respect to the axial load was numerically analyzed using the nonlinear finite element method. The elastic-plastic material model was applied to material properties such as subgrade, sub-base layer, and base layer, and whether the material yielded was determined. In order to evaluate the adequacy of the cross section of the Vietnamese low-traffic pavement, it was compared with the KPRP Lv 3 road pavement section. And it was compared with the newly proposed MAST composite Pavement. The design life of each pavement section was calculated using the results obtained from the pavement structural analysis. RESULTS : The cross section of the Vietnamese low-traffic road pavement, KPRP lv3, MAST composite Type1 road pavement did not satisfy the design criteria for fatigue cracking and rutting. MAST composite Type2 was analyzed considering CTAB having 100mm and 150mm thickness and compressive strength of 5MPa, 10MPa, 15MPa and 20MPa, and all of them satisfied the design criteria. CONCLUSIONS : The low-traffic road pavement section in Vietnam currently used is judged to be inappropriate, and the MAST Composite type 2 proposed in this study is evaluated as an appropriate alternative. Further studies such as field application are needed in the future.

Three kinds of STS304-Zr alloys were fabricated by varying the Zr content, and their microstructure and fracture properties were analyzed. Moreover, we performed heat treatment to improve their properties and studied their microstructure and fracture properties. The microstructure of the STS304-Zr alloys before and after the heat treatment process consisted of α-Fe and intermetallics: Zr(Cr, Ni, Fe)2 and Zr6Fe23. The volume fraction of the intermetallics increased with an increasing Zr content. The 11Zr specimen exhibited the lowest hardness and fine dimples and cleavage facets in a fractured surface. The 15Zr specimen had high hardness and fine cleavage facets. The 19Zr specimen had the highest hardness and large cleavage facets. After the heat treatment process, the intermetallics were spheroidized and their volume fraction increased. In addition, the specimens after the heat treatment process, the Laves phase (Zr(Cr, Ni, Fe) 2) decreased, the Zr6Fe23 phase increased and the Ni concentration in the intermetallics decreased. The hardness of all the specimens after the heat treatment process decreased because of the dislocations and residual stresses in α-Fe, and the fine lamellar shaped eutectic microstructures changed into large α-Fe and spheroidized intermetallics. The cleavage facet size increased because of the decomposition of the fine lamellarshaped eutectic microstructures and the increase in spheroidized intermetallics.

The demand for environmental consideration is on the increase in civil engineering. This study focuses on the development of technology to reduce the use of carbonate cement and improve its performance by using a silicate mineral and hardening agents, and presents the test results for the demonstrative evaluation of the properties of the raw material. Highly active feldspar was used as a binder to augment the bonding of the carbonate cement, and their change in strength was observed after test piece construction with the addition of soluble hardening agent. The uniaxial compression strength of the test piece of the general Portland cement with the addition of 0.5% soluble hardening agent, showed an increase by 33% and that of the test piece of cement with the addition of 70% substituted with feldspar increased by 28%. The strength of viscous soil; classified as soft ground, showed an increase of a maximum of 1.7 times when it was mixed with cement and solidifier depending on the curing period. These tests confirmed that a soluble solidifier is effective for improving the strength of a cement binder and that the highly active feldspar can be used as a binder.

본 연구에서는 중금속 오염토양 및 광미의 고형화 처리를 위한 보통 포틀랜드 시멘트의 혼화재로서 제강슬래그의 처리효과를 검토하였다. 대상시료는 충청남도 청양군 남양면 구룡리의 구봉광산 주변 하천퇴적토와 강원도 영월군 상동읍 내덕리의 상동광산에 위치한 광미를 채취하여 사용하였다. 경화제는 시멘트 95%에 제강슬래그 분말 5%를 혼합하여 제조하였으며, 하천퇴적토 및 광미오염토양에 5%, 10% 및 15%(w/w)의 경화제를 첨가하였다. 이때 이 결과들은 시멘트만을 사용한 것과 Ca 함량이 제강슬래그 보다 상대적으로 높은 굴폐각 분말을 사용하여 배합한 결과와 함께 비교하였다. 공시체는 지름 5cm, 높이 10 cm의 몰드를 이용하여 혼합토를 채워 넣은 후, 습윤양생기에서 1일간 양생시킨 다음 탈형 후, 수조에 수중양생을 실시하였다. 7일, 14일 및 28일 경과된 시료를 대상으로 강도시험 및 중금속 용출시험을 실시하여 처리효과를 비교·검토하였다. 광미시료의 경우, 시멘트, 제강슬래그 그리고 굴폐각 순으로 강도 개선의 효과가 큰 것으로 나타나 제강슬래그의 효과를 확인할 수 없었고, 하천퇴적토의 경우는 혼합비 15%에서 제강슬래그를 혼합한 경우에서 우수한 효과를 나타내 혼화재로서 적용을 기대할 수 있을 것으로 판단되었다. 폐기물용출시험 및 0.1 N 염산추출법 결과 경화제의 혼합비가 증가할수록 중금속 및 비소의 농도가 감소하는 경향이 나타났고 특히 비소에 있어서는 제강슬래그의 효과가 가장 좋게 나타났다. 산도가 가장 높은 1N 염산추출법의 결과에서는 광미의 경우 대조구 보다 제강슬래그로 처리한 시료에서 중금속 및 비소의 농도가 아주 낮게 나타났다. 그러나 하천퇴적토는 대조구와 큰 차이가 없이 중금속 및 비소가 용출되었다. 이는 하천퇴적토가 95%이상의 모래로 토양의 입경이 크기 때문에 상대적으로 중금속의 고정화율이 상대적으로 낮은 것으로 판단되었다.

Ink-jet printing technology has been widely attractive due to its facility for direct and fine printing on various substrates. Recent studies have focused on expanding the application of ink-jet printing technology from general consumer use and design companies to the prototype production of precision parts and parts manufacturing. The use of ink-jet printing technology in decorated tableware, tiles, and other ceramic products also has many advantages. The printing process is fast and can be adaptable to various kinds of objects because there is no direct contact point between the printer and the substrates to be printed. For application to ceramic product decoration, inks containing highly dispersed inorganic nano-pigments are required. Here we report the synthesis and characterization of blue CoAl2O4 nanopigment for ink-jet printing. Blue ceramic ink based on the obtained CoAl2O4 pigment was prepared by dissolving CoAl2O4 pigment in a mixed solution of ethylene glycol and ethanol with volume ratios of 7:3 and 8:2, respectively, to obtain the appropriate viscosity for ink-jet printing. The ink solution contained 15 wt% of CoAl2O4 pigment and Cetyltrimethyl ammonium bromide(CTAB) and Sodium dodecyl sulfate(SDS) as dispersive agents. The prepared blue ceramic ink was stably jetted and formed a sphere-shaped droplet from an ink-jet printer.

The objective of the present study is to investigate the increase in the functional characteristics of a substrate by the formation of a thin coating layer. Thin coating layers of have high potential because exhibits high hardness. Shock induced reaction synthesis is an attractive fabrication technique to synthesize uniform coating layer by controlling the shock wave. Ti and Si powders to form using shock induced reaction synthesis, were mixed using high-energy ball mill into small scale. The positive effect of this technique is highly functional coating layer on the substrate due to ultra fine substructure, which improves the bonding strength. These materials are in great demand as heat resisting, structural and corrosion resistant materials. Thin coating layer was successfully recovered and showed high Vickers' hardness (Hv=1183). Characterization studies on microstructure revealed a fairly uniform distribution of powders with good interfacial integrity between the powders and the substrate.

화학적 첨가제를 이용한 안정처리는 지반의 강도증가 및 변형발생을 제어하기 위한 방법으로 깊은 심도까지 광범위하게 적용되어 지고 있다. 화학적 안정처리의 기본목적은 지반의 강도증가, 압축성 감소, 팽창특성 등을 개선하여 지반의 내구성을 증가시키는 것이며, 최근 들어 환경친화적이며 혼합체의 특성 및 혼합속도를 효율적으로 개선한 다양한 형태의 진보적인 시멘트 혼화재가 개발되고 있다. 본 연구에서는 농어촌도로(농도)의 효율적인 포장공법 개발을 위하여 시멘트혼화재를 활용하는 방안을 연구하였으며, 혼화재 종류 및 배합비에 따른 다짐시험, 일축압축강도시험, 동결융해시험 및 휨강도시험을 실시하였다. 본 연구결과에 따르면, 실트질 원지반토가 점토지반에 비해 강도증가 및 동결융해특성이 우수하며, 액상형 시멘트 혼화재가 분말형태 보다 효과적인 것으로 나타났다. 또한 저배합에서도 고강도의 품질을 발휘하여 농어촌도로 표층 내구성 저하를 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

In general, water treatment sludge (WTS) had high concentration of heavy metal, thus it made the reuse or recycling of WTS difficult. The optimal solidification conditions for maximum suppression of heavy metal elution from WTS were decided in this study. Under the optimal solidification conditions (i.e., temperature, 320℃; ratio of WTS and MgO, 9:1; solidification time, 1hr), all of heavy metal including aluminum were not detected. Therefore there are no problems for reuse or recycling of WTS which was solidified under the optimal solidification conditions found in the study.

본 연구에서는 암석폐재를 대상으로 직경이 60mm인 고화체를 얻을 수 있는 수열 hot press 장치를 개발하였고, 고형화를 위한 최적조건을 찾아내는 내용을 다루었다. 이어 고화체의 기계적 성질을 평가하였고, 고화기구와 미시적 파괴거동을 규명하기위하여 SEM관찰 및 음향방출실험을 실시하였다. 고형화를 위한 최적조건은 NaOH용액이 10wt%, 수열온도가 300˚C이고, 유지시간이 1시간이었다. 또한 수열반응동안에 다양한 제 2화합물들이 생성되었으며, 이들은 고화체의 기계적 성질에 큰 영향을 미쳤다. 아울러 원석의 경우에는 AE Counts가 초기화중에서부터 나타났으나, 고화체는 초기하중에서 전혀 AE Counts가 검출되지 않았다. 이와같은 사실로부터 수열 hot press법에 의해 얻어진 고화체는 원석과는 다르게 암석 입자간의 결합이 보다 치밀하게 이루어지고 있음을 유추할 수 있다.

본 연구는 화강암 폐재의 재활용을 목적으로 한 기초적인 연구로서, 분말형태의 화강암폐재를 Ca(OH2)와 혼합하여 수열 hot press 법에 의해 고화시켰다. 아울러 고화체의 기계적 성질을 평가하였으며, 미시적 조직구조의 변화 및 파괴거동을 파악하기 위해 음향방출실험을 실시하였다. 고화체의 기계적 성질은 수열온도의 의존성이 있었으며, 280˚C에서 최대강도를 보였다. 또한 고화체의 파면은 수열온도에 따라 현저히 다른 양상을 보였으며, 수열실험동안 다양한 화합물이 생성되었다. 그 중에서 cyclowollastonite, tobermorite 및 rankinite 등은 강도를 향상시키는 주된 화합물이었고, crossite 및 xonotlite 등은 강도의 저하를 초래하였다. 한편, 기공이 많이 존재할수록 AE counts는 더많이 발생하였으며, 최대하중에서 AE counts는 최대치를 보였고, 강도가 증가함에 따라 AE신호는 보다 많이 방출되었다.

The feasibility study of using converter slag as a solidifying agent of digested sewage sludge cake has been performed. The availability of converter slag as solidifying agent has been investigated by several trial tests. Based on the trial test results, the optimum mixing ratios of sludge cake and solidification additive are estabilished. Finally the solidification characters of sludge cake are elucidated by SEM and EDS. It is ascertained that converter slag with a small amount of quicklime enhences the solidification. From the result of pH test, overall pH of specimens tends to decrease slowly with curing time. After solidifying specimens had been cured for 7 days, these are water-cured for 24 hours. The weight and strength of all the specimens are nearly the same regardless of the mixed ratios of solidifying agent. The result of leaching tests for four heavy metal ions, Cd, $Cr^{6+}$, Pb and Cu show that the leaching strength becomes below the decision criteria of the specific wastes, respectively. The SEM observation of the delicate structure shows that needlelike crystals appear after solidification which are not observed before. From the EDS analysis, it is found that the main ingredients of needlelike crystals are Ca, Si, Al and O.

본 연구에서는 석재공장 주변의 오염원으로 되고 있는 화강암 폐재의 고화체의 형성과 평가 기술에 관한 내용을 다루었다. 이를 위해, 최근 고화체의 함성기술로서 높이 평가받고 있는 수열 Hot press법을 이용하여 분말형태의 화강암 폐기물을 고화시키는데 필요한 조건을 찾아내었다. 아울러 고화체의 기계적 성질과 파면의 양상 및 수열실험동안 발생된 생성물 사이의 상호 관계를 고찰하였다. 고화체의 기계적 성질은 수열실험조건에 의존성이 있었으며, 적절한 고화조건은 반응온도 300˚C, 유지시간 1시간이었다. 또한 고화체의 파면은 반응온도 및 유지시간에 따라 현저히 다른 양상을 보였으며, 수열실험동안 다양한 화합물이 생성되었다. 그 중에서 Xonotlite와 Talc는 고화체의 강도를 저하시키는 주된 화합물이었다.

본 연구는 원자력 시설 해체 시 발생되는 저준위 및 극저준위 폐토양, 점토와 산업부산물인 고로슬 래그를 이용하여 방사성 폐기물을 안전하게 담지할 수 있는 비소성 시멘트의 제조 가능성을 평가하고 광물· 형태학적 분석을 통하여 생성된 반응 물질에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서는 (1) 폐토양, 점토 및 고로슬 래그의 특성 분석, (2) 폐토양, 점토 및 고로슬래그를 고화재 및 성분조정제로 이용한 원전 해체 폐기물 담지를 위 한 비소성 시멘트 제조 및 최적의 배합 비율 도출, (3) 제조된 비소성 시멘트 고화체의 수화반응 생성물질에 대하여 광물·형태학적 분석 등을 수행하였다. 비소성 시멘트 고화체의 광물·형태학적 분석 결과, 폐토양과 점 토는 수화반응 생성물이 관측되지 않았으며, 고로슬래그의 경우 고화체의 강도를 발현시킬 수 있는 수화반응 생성물질인 calcium silicate hydrate (CSH), 에트링가이트(ettringite)가 생성되는 것을 확인하였다. 폐토양, 점 토를 고화재로 이용한 비소성 시멘트의 재령 28일 후 고화체는 최적의 배합 비율에서 약 3 MPa의 강도를 나 타내 처분장 인수기준 압축강도인 3.44MPa를 만족하지 못하는 것을 확인하였다. 그러나, 고로슬래그를 고화 재로 이용한 비소성 시멘트는 모든 실험 조건에서 처분장 인수기준 압축강도를 만족하며, 최적의 배합 비율 에서는 약 27 MPa로 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통하여 비소성 시멘트 고화재로 고로 슬래그, 방사성 핵종에 대한 흡착제 역할로 폐토양 및 점토를 이용한다면 방사성 폐기물 처분을 위한 최적의 비소성 시멘트를 제조할 수 있을 것으로 판단된다.

원자력발전소 해체과정에서 발생하는 폐기물 중 가장 큰 비중을 차지하는 것은 콘크리트 재료이다. 일반적적으로 콘크리트의 방사화는 시멘트 페이스트에 집중되기 때문에 방사화된 시멘트 페이스트만 고화처리를 하고 굵은 골재를 재활용할 수 있다면 원자력발전소 해체 과정에서 발생하는 폐기물의 양을 현저하게 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 저준위 방사화 콘크리트의 처리방안 개발을 위한 기초연구를 목적으로 수행되었으며, 이를 위하여 20년 이상 경과한 폐콘크리트에서 분리한 미분말을 고화처리하는 방법에 대하여 검토하고자 하였다.

Currently, the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) is planning to build the Ki-Jang Research Reactor (KJRR) in Ki-Jang, Busan. It is important to safely dispose of low-level radioactive waste from the operation of the reactor. The most efficient way to treat radioactive waste is cement solidification. For a radioactive waste disposal facility, cement solidification is performed based on specific waste acceptance criteria such as compressive strength, free-standing water, immersion and leaching tests. Above all, the leaching test is important to final disposal. The leakage of radioactive waste such as 137Cs causes not only regional problems but also serious global ones. The cement solidification method is simple, and cheaper than other solidification methods, but has a lower leaching resistance. Thus, this study was focused on the development of cement solidification for an enhancement of cesium leaching resistance. We used Zeolite and Loess to improve the cesium leaching resistance of KJRR cement solidification containing simulated KJRR liquid waste. Based on an SEM-EDS spectrum analysis, we confirmed that Zeolite and Loess successfully isolated KJRR cement solidification. A leaching test was carried out according to the ANS 16.1 test method. The ANS 16.1 test is performed to analyze cesium ion concentration in leachate of KJRR cement for 90 days. Thus, a leaching test was carried out using simulated KJRR liquid waste containing 3000 mg·L-1 of cesium for 90 days. KJRR cement solidification with Zeolite and Loess led to cesium leaching resistance values that were 27.90% and 21.08% higher than the control values. In addition, in several tests such as free-standing water, compressive strength, immersion, and leaching tests, all KJRR cement solidification met the waste acceptance or satisfied the waste acceptance criteria for final disposal.

우라늄 토양 및 콘크리트 폐기물의 동전기 제염 후 방사성폐기물의 시멘트 고화특성을 분석하기 위하여, 시멘트 고화 유동성 시험을 수행하고 시멘트 고화 시료를 제작하였다. 시멘트 고화시료에 대하여 압축강도, pH, 전기전도도, 방사선조사 효과 및 부피증가를 분석하였다. 방사성폐기물의 시멘트 고화의 작업 적정도는 175~190% 정도였다. 시멘트 고화시료의 방사선 조사 후 압축강도는 방사선 조사 전 압축강도 보다 약 15% 감소하였으나, 한국원자력환경공단 인수기준 (34 kgf·cm-2)을 만족하였다. 동전기 제염 후 방사성폐기물의 시멘트 고화 시료에 대한 SEM-EDS 분석결과, 알루미늄상은 시멘트와 잘 결합 한 형상을 나타낸 반면, 칼슘상은 시멘트와 분리된 형상을 나타내었다. 방사성폐기물의 시멘트 고화 부피는 시멘트에 대한 폐기물의 배합과 수분량에 따라 다르게 나타났다. 방사성폐기물의 시멘트 고화 부피(C-2.0-60)는 약 30% 증가였으며 동전기 제염 후 생성된 방사성폐기물의 영구처분은 적절하다고 판단되었다.

중금속으로 오염된 토양과 광미는 지하수 및 생태계에 추가적으로 피해를 발생시킨다. 이러한 독성 금속의 축적은 식물의 성장억제 및 인체의 발달이상, 발암과 같은 다양한 질병의 원인이 된다. 오염된 토양에서 중금속을 정화하는 방법으로는 고형화/안정화, 토양세척, 토양경작법 등과 같이 다양한 방법이 있다. 하지만 부지 및 오염특성에 따라 적절한 방법을 사용해야 한다. 적절한 방법 중 하나는 오염된 토양의 고형화/안정화이다. 본 연구의 목적은 오염된 토양 및 광미 내 존재하고 있는 중금속을 고형화/안정화 공법을 적용하여 정화하는 방법을 제안하는데 있다. 본 연구에서는 오염토양 내 중금속을 고형화/안정화 시키고 강도 증진을 위해 MICP 토착미생물과 산업폐기물인 굴패각, 폐석고를 배합하여 고화제로 사용하였다. 국내의 중금속 오염토양과 광미에서 MICP 토착미생물을 분리하였고 균체 지방산 분석을 통하여 동정을 진행하였다. 각각의 시료에서 분리한 균주를 동정한 결과 가장 많이 유사성을 보이는 균주는 Brevibacillus centrosporus 와 Bacillus megaterium 이었다. 또한 MICP 토착미생물의 최적 성장 조건을 도출하였으며, 산업폐기물과 MICP 토착미생물의 최적 배합비를 적용한 공시체의 일축압축강도 분석을 진행하였다. 그 결과 28일 경과 후 일축압축강도는 미국 EPA 폐기물처리 표준 기준을 만족하였으며, 위해성 평가를 위한 TCLP, SPLP 분석 결과 미국 EPA 기준을 만족하였다.

It was found that the firming agent was satisfied in terms of mobility for improving compactibility and filling characteristics since reviewing the basic properties of the fluidized filler according to the types of firming agent in domestic market. But, it was difficult to secure adequate strength for re-excavation.

Amendment of multi-binders was employed for the immobilization of metal(loid)s in field-contaminated soils to reduce the leaching potential. The effect of different types of multi-binders (lime/diammonium phosphate, diammonium phosphate/ladle slag and lime/ladle slag) on the solidification/ stabilization of metal(loid)s (Pb, Zn, Cu and As) from the smelter soil and mine tailing soil were investigated. The amended soils were evaluated by measuring Toxicity Characterization Leaching Procedure (TCLP) leaching concentration of metal(loid)s. The results show that the leaching concentration of metal(loid)s decreased with the immobilization using multi-binders. In terms of TCLP extraction, the mixed binder was effective in the order of lime/ladle slag > diammonium phosphate/ladle slag > lime/diammonium phosphate. When the mixed binder amendment (0.15 g lime+0.15 g ladle slag for 1g smelter soil and 0.05 g lime+0.1 g ladle slag for 1 g mine tailing soil, respectively) was used, the leaching concentration of metal(loid)s decreased by 90%. However, As leaching concentration increased with diammonium phosphate/lime and diammonium phosphate/ladle slag amendment competitive anion exchange between arsenic ion and phosphate ion from diammonium phosphate. The Standard, Measurements and Testing programme (SM&T) analysis indicated that fraction 1 (F1, exchangeable fraction) decreased, while fraction 4 (F4, residual fraction) increased. The increased immobilization efficiency was attributed to the increase in the F4 of the SM&T extraction. From this work, it was possible to suggest that both arsenic and heavy metals can be simultaneously immobilized by the amendment of multi-binder such as lime/ladle slag.