Molybdenum is used in electrical contacts, industrial motors, and transportation materials due to its remarkable ability to resist heat and corrosion. It is also used to flame coat other metals. This study investigated, the thermal characteristics of the molybdenum sputtered material, such as electrical conductivity, and stealth effects on infrared thermal imaging cameras. To this end, molybdenum sputtered samples were prepared by varying the density of the base sample and the type of base materials used. Thereafter, the produced samples were evaluated for their surface state, electrical conductivity, electromagnetic field characteristics, thermal characteristics, stealth effect on infrared thermal imaging cameras, and moisture characteristics. As a result of infrared thermal imaging, the molybdenum layer was directed towards the outside air, and when the sample was a film, it demonstrated a greater stealth effect than the fabric. When the molybdenum layer was directed to the outside air, all of the molybdenum sputtering-treated samples exhibited a lower surface temperature than the “untreated sample.” In addition, as a result of confirming electrical properties following the molybdenum sputtering treatment, it was determined that the film exhibited better electrical conductivity than the fabric. All samples that were subjected to molybdenum sputtering exhibited significantly reduced electromagnetic and IR transmission. As a result, the stealth effect on infrared thermal imaging cameras is considered to be a better way of interpreting heat transfer than infrared transmission. These results are expected to have future applications in high-performance smartwear, military uniforms, and medical wear.

Natural and expandable graphites were chemically treated in acidic aqueous solutions such as acetic acid or mixtures of acetic acid and nitric acid. Structures and thermal conductivities of the as-treated graphites were characterized in detail. Both graphites were significantly oxidized in the mixed acidic solution of H2SO4 and HNO3, which condition was generally used for the oxidation of carbon nanotubes. This considerable oxidation of graphites caused a depression of their thermal conductivity. The structural characteristics, obtained by XRD and XPS, show that the graphites treated in the relatively weak acidic conditions (acetic acid or mixture of acetic acid and nitric acid) were quite similar to the untreated graphites. However, the thermal conductivities of both acidic-treated graphites were remarkably increased.

N2처리에 의해 Si (001) 기판에 형성된 C49상의 구조를 갖는 에피택셜 TiSi2상의 열적 거동과 결정학적 특성을 X선 회절법 (XRD)과 고분해능 투과전자현미경법 (HRTEM)으로 조사하였다. 에피택결 C49-TiSi2상은 1000˚C 정도의 고온에서도 안정상인 C54상으로 상변태하지 않고 형태적으로도 고온 특성이 우수하다는 것이 밝혀졌다. HRTEM 결과로부터 에피택결 TiSi2상과 Si 사이의 결정학적 방위관계는 (060) [001]TiSi2//(002) [110]Si임을 알 수 있었고 계면에서의 격자 변형에너지는 misfit 전위의 형성에 의하여 해소되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 HRTEM상의 해석과 원자 모델링을 통하여 Si에서 에피택셜 C49-TiSi2상의 형성기구와 C49상의 (020) 면에 존재하는 적층결함을 고찰하였다.

다양한 산업 활동에 따라 배출되는 폐기물 중 낮은 경제성 때문에 재활용되지 못하고 매립되는 폐기물이 증가하고 있다. 폐자원의 재활용 방향성을 확대하고 미처리폐기물의 매립 제로화를 추진하여 2035년 까지 폐기물 매립처분 비율을 1.0%까지 감소시키고자 목표를 설정하였다. 국내 전체 폐기물의 매립처분 비율은 2015년도 기준 9.2%(38,308 ton/day)이다. 이중 사업장배출시설계폐기물이 약 62%(23,577 ton/day)로 가장 높은 비율을 차지하고 있다. 무기성폐기물 중 열적처리 잔재물류의 매립량은 10,637 ton/day로 사업장배출시설계폐기물 매립량의 45.1%을 차지하고 있는 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 강열감량, 총유기탄소, XRF 등의 분석을 통하여 무기성폐기물의 물질 특성을 나타내었다. 사업장 제품 특성 및 배출 폐기물의 성상에 따라 성분 함량이 상이함을 확인할 수 있었다. XRF분석결과, 광재는 Fe 성분 비율이 2.3~69.9%로 나타났으며 대부분 Fe로 형성되어 있음을 확인할 수 있었다. 분진의 경우 Mg, Al, Si, Ca 등 다양한 형태의 원소들이 함유되어 있었으며 Ca 성분이 0.5~57.5%로 높게 나타났고 Si 성분이 1.3~55.6%로 나타났다. 연소재의 경우 대부분 Si, Ca 성분으로 이루어져 있었으며, Si는 3.6~57.1%, Ca는 4.1~55.9% 함유되어 있음을 확인할 수 있었다.

This study discusses regeneration of mercury-contaminated, activated carbon from adsorption in the mercuryrecovery process. Mercury in activated carbon was desorbed by thermal treatment, and the regeneration efficiency was confirmed by mercury content and iodine adsorption comparing new and spent activated carbon. Up to 95% of mercury desorbed and up to 86% adsorption performance regenerated at 673 K. Therefore, it is expected that activated carbon can be reused many times by regenerating it through thermal treatment without disposing of mercury-containing activated carbon.

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.

기존의 하수슬러지 처리는 슬러지의 안정화와 감량화를 주목적으로 하였으나 최근 슬러지 처리계획은 처리 후 슬러지의 유효이용을 포함하게 되었다. 특히 유럽, 미국, 일본 등에서는 하수슬러지를 biosolids로 정의하고 슬러지 처리방법을 자원화에 이용하고 있으며, 매립지 부족 및 대체에너지 확보를 위한 하수슬러지 감량화/에너지화 기술수요가 증가하고 있다. 이에 따라 국내에서도 슬러지의 에너지화에 대한 관심이 급증하였고 에너지화의 대표적인 방법으로 혐기성 소화가 이용되고 있으며, 연구의 초점이 소화조 설비 및 가용화 기술에 대한 연구에 집중되어 있다. 하지만 최근 유럽, 일본 등지에서는 혐기성 소화 이외에 하수슬러지 내에 포함된 지방 및 지질 성분으로부터 화학 촉매를 적용하여 바이오디젤로 전환하는 기술이 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내의 하수 슬러지의 지질 함량에 대한 연구를 진행하고 지질회수율과 지질회수율을 높일 수 있는 방법에 대한 연구를 진행하였다. 하수슬러지의 지질 함량을 확인하기 위한 방법으로 화학적 방법인 지질의 용매 회수법을 사용하였으며, 지질회수율의 증대를 위한 전처리 방법으로 열적 전처리를 사용하여 지질회수율 증대를 확인하였다. 최적의 지질의 용매 회수법을 선정하기 위하여 3가지 용매를 사용하여 실험을 진행하였고, 열적 전처리의 최적 조건을 찾아보고자 125~250℃의 온도를 25℃ 범위로 시행하였다.

HFC-134a는 에탄 파생 냉매 중 하나로서 대표적인 HFCs 의 하나이며 가정용 냉장고나 자동차의 냉매로 널리 사용되고 있는 물질이며 온난화지수는 1300이다. 이러한 HFCs 의 생산 및 사용에 대한 규제가 가속화되고 있으며, 대체물질 개발이나 폐 냉매에 대한 처리기술연구 또한 활발히 진행되고 있다. 이들 폐냉매에 대한 처리기술로는 일반적으로 열분해법, 촉매 산화법, 플라즈마를 이용한 공정 등이 알려져 있다. 열분해법은 고온의로에서 열적 분해를 도모하는 기술로서 대용량의 가스를 처리하는 경우에 유리하다. HFC-134a 프레온은 단순 열을 가열하는 경우 보통 3000℃이상의 고온에서만 효과적으로 분해되는 특성을 가진 것으로 알려져 있다. 그러나 만일 열원이 충분한 고로나 소성로와 같은 대형장치에서 800℃ 이상의 온도에서 수증기가 동시에 존재한다면 HFC-134a 냉매가 효과적으로 처리되는 것으로 실증 장치에서 제시되고 있다. C2H2F4+4H2O →4HF+3H2O+2CO2 (1) 이러한 현상에 대한 연구로서 튜브형 연소로에서 온도의 변화와 산소량과 유량 조절을 통해 HFC-134a 열적분해 성능 실험에 대한 검증을 전산해석적인 연구를 통하여 수행하였다. C, H, F 등으로 구성된 HFCs가 열원과 H2O에 의하여 HF, H2O 그리고 CO2로 잘 반응하는 결과에 기초할 때 HFC-134a 의 반응에 필요한 것이 첫째로 H와 O의 원소와 둘째로 반응에 요구되는 활성화 에너지임을 추정할 수 있다. 그러므로 수소와 산소가 당량비로 혼합된 물 전기분해 기체(H2 + 1/2 O2)를 사용하여 튜브 반응기에서 HFC-134a 의 열적 반응에 대한 가능성을 전산 해석적으로 검토하였다.

할로겐 화합물에 대한 연소는 화염억제 치원에서 화염현상에 대한 기본 연구(burning velocity 나 flammability limit 등)나 적은 양의 산업폐기물에 대한 thermal destruction을 위한 소각 연구가 주류를 이루었다. 그러나 최근 국내외적으로 오존층 파괴나 온난화지수가 높은 다양한 불화염화탄화수소에 대한 본격적인 열적처리 문제가 대두됨으로써 실제적인 연소로 규모에서 이 화합물에 대한 연소현상에 대한 관심이 높아지기 시작하였다. 본 연구에서는 이러한 불화염화탄소로 이루어진 다양한 연소특성을 가진 냉매에 대한 다양한 연료와의 혼소에 의한 보다 효율적인 열적처리를 위한 기초연구를 수행한 것이다. 본 연구 결과로 나타난 LNG와 CCl4의 화염특징은 주어진 메탄 양에 대하여 사염화탄소의 양이 증가할수록 화염의 온도는 높아졌으나 반응은 지연되어 화염의 형성이 후류 영역에서 형성되는 양상을 나타냈다. 이는 사염화탄소 주입에 따라 연료의 절대양은 증가하였으나 사염화탄소 연료의 낮은 발열량과 같은 연소 성능의 저하의 복합적인 결과로 판단되었다. 사염화탄소의 혼소양이 10% 이하일 경우 사염화탄소에 대한 99.99%의 효과적인 처리가 이루어졌으며 Deacon 반응을 고려한 계산 결과는 사염화탄소 혼소양이 10%인 경우에도 실질적인양의 Cl2가 생성될 수 있음을 시사하고 있다. 그러나 향후에 특히 난류반응모델에서 사염화탄소의 화염억제 작용이 가능한 영역에 대한 보정된 난류 반응 모델과 함께 Deacon 반응에 대한 화학반응속도 개념을 고려한 난류반응모델에 대한 보완이 추후의 연구로서 요구된다.

2012년 현재 우리나라 냉매 사용현황은 프레온류(CFCs, HCFCs, HFCs)는 연간 약 23,000톤으로 추정되며 HFCs 사용량은 1만 톤(R134a, 410a), CFCs, HCFCs 사용량은 1.3만 톤이다. 산업 분야별로는 자동차용이 4,000톤(R134a), 가정용･상업용이 7,000톤(R410a, R600), 산업용이 3,000톤(R22, R123, R134, NH3)이며 나머지 9천톤은 기타 유지보수용으로 사용되고 있으며, 이중 HFCs는 거의 대부분 자동차용 냉매로 사용되고 있다. 본 연구는 3단으로 구성된 연소장치에 배가스 재순환 기술과 2중관 선회식 연소공기 공급기술을 개발하고자 한다. 폐냉매 전용 소각을 위한 연소장치의 최적 설계를 위한 수치해석적 방법을 이용하여 설계인자를 도출하고 모델 연소로 성능 실험을 수행하고자 한다. Fig. 1에 2중관 선회식 연소장치 개발을 위한 수치해석용 연소장치와 연료로 사용한 메탄 연소반응 후 온도장을 나타내었다. 연소용 공기 주입은 연소장치 하단에서 주입되는 1차공기와 측면에서 공급되는 2차 공기로 구분되며, 2차 공기는 다시 주입위치에 따라 1단, 2단, 3단으로 구분된다. 2차 공기는 2중관 외부에서 예열되어 강력한 선회 유동으로 연소실 내부 각 단 상부에서 하부로 내부면을 선회하면서 공급된다.

대부분의 국가에서는 수은이 함유된 제품이나 각종 산업공정에서 사용되는 수은은 단계적으로 제거해 나가고 있으며 특히 선진국에서는 수은의 독성, 생물농축 및 환경에의 유해성으로 인하여 수은이 함유된 제품이나 수은을 사용하는 산업공정을 대체하기 위하여 노력하고 있다. 그러나 여전히 수은이나 수은을 함유한 제품은 특정 공정이나 오래된 공정에서 사용되고 있으며 지금까지는 수은 함유 폐기물을 재활용하거나 처리하는 것은 폐기물 관리 분야에서 주요 관심사가 아니었다. 수은의 국제적 규약 및 관리 동향이 1차적으로는 대기배출 수은에 치중되어 왔으나 배출원에서의 제어 및 회수된 수은이 부산물과 폐수 중에 남게 되면서 선진국에서는 이를 안정화하며 회수 저장하는 문제와 수은의 매체 간 통합적인 관리로의 접근이 시도되고 있어 우리나라도 이에 대한 방안 마련이 필요한 상황이다. 2013년 2월 제5차 INC (Intergovernmental Nagotiating Committee)의 결정에 따라 국제수은협약의 주요 조항으로 수은함유 폐기물의 관리 강화 및 환경친화적 수은 저장 능력 증대가 포함됨에 따라 향후 국제적인 규제 조치 시행이 예상되고 있다. EU는 수은화합물 수출 금지 및 수은 저장 의무화 규제 시행 (‘11.3.15 발효, Regulation (EC) No 1102/2008, 22 Oct. 2008)하여 원자재 수은을 폐기물로 규정하고, 클로랄-알칼리 분야, 비철금속 채광 및 제련, 천연가스 정제 및 금채광시설의 수은 회수 및 저장을 의무화하였다. 미국 또한 금속 수은 및 특정 수은화합물의 수출금지 법안을 발표하였으며, 미국 DNSC (Defense National Stockpile Center)는 1970년대 부터 4,400 톤 이상의 원자재용 수은을 보관해왔으며, 이를 영구저장시설로의 이전 사업이 추진 중이다. US EPA에서는 LDR 기준을 통해 수은 함유 폐기물 중 260 ppm 이상의 폐기물의 경우 일반 매립지로 갈 수 없으며 특수 설계 매립지를 통해 매립을 하거나 수은 저감 처리방법을 통해 수은 함유 농도 저감을 해야 한다고 규정하였다. 따라서 본 연구에서는 실험실 규모의 반응기를 구축하여 국내 고수은함유 폐기물을 대상으로 열적처리를 통한 수은 감량 특성을 연구하였다. 이는 TG 분석 결과를 바탕으로 온도범위를 700 ~ 800 ℃로 설정하여 각 온도조건에서 체류시간에 따를 수은 감량 특성을 평가하였으며, 각 조건 별로 수은 증기를 냉각시켜 수은 회수율을 평가하였다.