탄소중립을 달성하기 위해 이산화탄소를 포집, 활용, 저장하는 CCUS (carbon capture, utilization, and storage) 기 술이 주목받고 있다. 본 연구에서는 광물 탄산화 공정을 통해 이산화탄소를 탄산염으로 고정하고, 이를 전이금속 탄산염 기반 리튬이온배터리 (LIB) 음극재로 적용하였다. CO2를 탄산염으로 고정후, 이를 이용해 FeCO3를 제작하고, rGO와 PVP와 복합 화하여 음극활물질에 적용하였다. rGO는 전기전도도를 높이고 입자의 응집을 방지해 부피 팽창을 완화했으며, PVP는 계면 활성제로서 입자 표면을 안정화하여 구조적 안정성을 강화하였다. FeCO3-PVP-rGO 복합체 기반한 음극재에 대한 전기화학 테스트를 진행한 결과, FeCO3/rGO 복합체는 1,620 mA/g의 전류 밀도에서 50 사이클 이후에도 400 mAh/g의 용량을 유지하 였다. 본 연구는 CO2를 고부가가치 배터리 소재로 전환하여 차세대 에너지 저장 기술에 기여할 가능성을 시사한다.

The following study aims to estimate the configuration ratio of the ion compounds that identifies the cause of fine dust and ways to reduce it. In this study, the physical and chemical properties of fine particles in a tunnel and the configuration form of ionic composition were interpreted to establish reasonable measurement for air quality management. Seasonal measurements were performed by collecting samples from the Mia sageori subway station. Chemical Mass Balance (CMB) model was used to estimate the configuration ratio of ions in this study. The results showed that the test performed outside showed about 56.4% of total ion, with (NH4)2SO4, NH4NO3, CaCO3 and NaCl showing concentrations of 2.138 μg/m3, 1.957 μg/m3, 1.697 μg/m3 and 1.600 μg/m3, respectively, while the results indoor had CaCO3, NH4NO3, (NH4)2SO4 and NaCl showing concentrations of 2.272 μg/m3, 2.204 μg/m3, 1.656 μg/m3 and 1.342 μg/m3, respectively, about 65.1% of total ion. During the usage of tunnel, it was found that CaCO3, NH4NO3, (NH4)2SO4 and MgCO3 showed concentrations of 3.464 μg/m3, 1.732 μg/m3, 1.698 μg/m3 and 0.582 μg/m3, respectively, total ion of 70.2% was presented.

The corrosion and degradation factors of a current collector in a molten carbonate fuel cell (MCFC) were investigated to determine the optimized coating thickness of nickel on STS316L. The results show that the surface morphology and electrical properties depended on the nickel coating thickness. The surface morphology gradually changed from a flat to a porous structure along as the nickel coating thickness decreased, and the electrical resistance of the nickel-coated STS316L increased as the nickel coating thickness decreased. This can be attributed to the diffusion of elements of Fe and Cr from the substrate through the nickel grain boundaries. Additionally, carburization in the metal grains or grain boundaries in an anodic environment was found to influence the electrical properties due to matrix distortion. The resistance of Cr-oxide layers formed in an anodic environment causes a drop in the potential, resulting in a decrease in the system efficiency.

본 연구에서는 용융탄산염 연료전지용 분리판으로서 오스테나이트계 스테인레스강 중, 310S를 사용하여 용융염 전해질 및 양극측 분위기에서 부식거동, 부식생성물의 형성과정 및 기구에 관한 고찰을 실시하였다. 분리판의 부식 진행과정은 부식반응 이후 안정 부식생성물이 형성되기까지 빠른 부식이 진행되는 부식생성물 형성단계와 안정 부식생성물 형성 후 보호파괴가 일어나기 까지의 부식 억제단계, 그리고 보호파괴 이후 부식이 다시 증가되는 부식 진행단계의 3단계 과정을 경유하며 진행하였다. 분리판 내 원소들의 농도분포는 부식생성물 형성영역에서는 Fe가, 부식 방어영역에서는 Cr이, 그리고 Ni은 Cr 고갈영역과 기지 안쪽에서 높게 형성되었다. 또한 양극측에서 분리판은 전해질의 이온화에 의한 부식이 주된 부식기구였으며, 최종 부식생성물은 LiFeO2와 LiCrO2였다.

Electrolyte matrix fabrication process can be classifed as hot pressing, tape casting, callendering, electrophoretic deposition. however, these have limits in practice. Hot pressing is cumbersome method, because of careful heating and cooling. Furthermore, the perfected tile is so fragile that it is difficult to fit in a cell. Therefore this method is not adequate for mass production of the electrolyte matrix. Using electrophoretic deposition method, a very thin matrix can be made, but many attempts of the electrolyte embeding were found to be failure. Tape casting and callendering methods are employed in most of the matrix fabrication for the present. But these methods require lots of water as a solvent, so that coating of the LiAlO sub(2) with electrolyte is difficult. Recently, hot roll milling method has been developed and the perfected matrix was proved to be free from crack. The method, however, needs a roller to make a matrix and a perfected matrix is carefully striped off from the cooled roller. Therefore, this method requires a long time due to the cooling process. The author proposes a cold rolling process. On this method, heated slurry of the LiAlO sub(2) mixed with binder, is rolled with a cold roller. The heated slurry dose not adhere to the roller, since contacted hot slurry is rapidly solidified. Therefore fabrication speed is increased, without getting rid of merits of the hot rolling process.

In the Cheolam ore deposits, mineral paragenesis is divided into six depositional stages by the multiple episodes of brecciation and faulting. Pardculary, stage III is carbonates stage in which rhodochrosite, calcite, kutnahorite and dolomite are occurred. Mineral genetic sequence of these carbonates are as follows : (도표) Homogenization temperature of fluid inclusion in calcite ranges from 175 to 240℃. Fluid inclusions study and geothermometer of calcite-dolomite system reveal that the pressure ranges from 620 to 720 bars in stage III. This pressure is higher than Gthostatic load pressure of stage I in the Cheolam ore deposits. This fact corresponds with the fractured carbonate minerals occurrence.

The measurements of uranium with nuclear fission track technique on the Holocene carbonate components and submarine cements in South Florida, U.S.A. and the Bahamas have allowed not only characteristic uranium concentrations but also spatial distribution. Relatively high uranium concentrations were found in coral skeletons (2.5 ppm). ooids (2.8 ppm), and peloids (3.2 ppm) whereas most of the modern calcareous organisms contain low uranium concentrations. Varied uranium concentrations were found in submarine cements; more than 3 ppm in acicular aragonite, 2 to 3 ppm in micritic Mg-calcite in inter- and intraparticle pores, and 0.7 to 2.8 ppm in micirtic envelopes. Heterogeneous distributions of uranium were quite common in both skeletons and inorganic carbonates. Marine organisms seem to discriminate against uranium while they are alive and thereby they contain low uranium concentrations whereas inorganic carbonate components incorporate uranium in equilibrium with seawater and thereby the contain high uranium concentration. In incorporation of uramiun into carbonate componets physiology and mineralogy seem to be important in organism whereas minerablogy and CO₂ content of seawater are thought to be important in inorganic components. Characteristic uranium concentrations and spatial distribution pattern in modern carbonates suggest that uranium can be used as a powerful diagenentic indicator in studying ancient carbonate rocks. This study reveals that the fission track technique is an advantageous tool in studying petrography

장군 연-아연 광상은 망간 광체, 연-아연 광체 및 철 광체로 구성된다. 이 망간 광체는 생성환경 및 광물 조합을 토대로 탄산망간 광체와 산화망간 광체로 구성된다. 이 광상 지질은 선캠브리아기의 원남층, 율리층군, 캠 브리안기내지 오도비스기의 장산규암층, 두음리층, 장군석회암층, 석탄기내지 이엽기의 동수곡층, 재산층, 쥐라기 의 동화지층 및 이들을 관입한 중생대의 춘양화강암류로 구성된다. 이 탄산망간 광체는 고생대 캠브리안기내지 오 도비스기의 장군석회암층에 연-아연 열수용액과 반응에 의해 형성된 열수교대형 광체이다. 이 열수교대형 광체의 연-아연 광화작용과 관련된 모암변질작용은 주로 능망간석화작용과 일부 돌로마이트화작용, 황철석화작용, 견운모 화작용 및 녹니석화작용 등이 관찰된다. 정출순서에 따른 모암변질작용 시 형성된 탄산염 광물은 Ca-돌로마이트 (Co형, 모암) → 철백운석과 Ferroan 철백운석(C1형, 초기) → 철백운석(C2형) → 시데로플레사이트(C3형) → 시데 로플레사이트 및 피스토메사이트(C4형, 후기)가 형성되어 Fe와 Mn 원소들이 부화되는 방향으로 진행되었다. 따라 서 정출순서에 따른 모암변질작용 시 형성된 모암인 돌로마이트질 대리암(Mg, Ca 기원)과 연-아연 열수용액(Fe, Mn 기원)과 원소들의 치환관계를 살펴보면 다음과 같다. 1)초기 백운석 및 Ferroan 철백운석(C1형)은 Fe ↔ Mn 및 Mn ↔ Mg, Ca, Fe 원소들간 치환에 의해 형성, 2)철백운석(C2형)은 Fe ↔ Mn, Mn ↔ Mg, Ca 및 Mg ↔ Ca 원소들간 치환에 의해 형성, 3)시데로플레사이트(C3형)은 Fe ↔ Mn, Fe ↔ Ca 및 Mn ↔ Mg, Ca 원소들간 치환에 의해 형성과 4)후기 시데로플레사이트와 피스토메사이트(C4형)은 Fe ↔ Mg, Fe ↔ Mn 및 Mn ↔ Mg, Ca 원소들간 치환에 의해 형성되었다.

본 연구는 자연계에서 가장 흔하게 관찰되는 두 그린 러스트(green rust) 광물인 carbonate green rust (CGR)과 sulfate green rust (SGR)을 공침법(co-precipitation)을 통해 각각 합성하고, 이들의 형성 메커니즘 및 이화학적 특성들을 체계적으로 규명하였다. X-선 회절(XRD) 분석 및 리트벨트 정련 수행 결과, 본 합성 조 건에서 이차광물상 없이 이중층수산화물로서 CGR과 SGR이 합성됨을 확인하였다. 또한, 각각의 구조 파라미 터는 CGR의 경우 a(=b)축 = 3.17Å, c축 = 22.52 Å이고, SGR의 경우 a(=b)축 = 5.50Å, c축 = 10.97 Å이며, 이 들의 미결정 크기는 각각 (003)면 기준 57.8 nm와 (001)면 기준 40.1 nm로 밝혀졌다. 주사전자현미경/에너지 분산형 분광분석(SEM/EDS) 결과, CGR과 SGR은 모두 육각 판상의 전형적인 이중층수산화물 결정 형상을 보이지만 탄소(C)와 황(S)의 함량은 서로 다르게 나타났다. 퓨리에 변환 적외선(FT-IR) 분광 분석결과, 탄산 염(CO3 2-)와 황산염(SO4 2-) 이온들이 각각 CGR과 SGR의 층간 음이온으로 밝혀졌고, 이는 XRD를 활용한 광 물상 동정 결과와 잘 일치한다. 철 용액으로의 수산화이온(OH-) 주입 시간에 따른 혼합 용액의 pH와 Eh, 그 리고 잔류 철 농도의 비율(Fe(II):Fe(III)) 측정 결과, 시간에 따른 차이는 있지만 두 green rusts 모두 1단계 전구체 형성, 2단계 중간 생성물로의 상변환, 그리고 3단계 green rust로의 상변환과 에이징에 의한 결정성장 으로 이어지는 결정 형성 메커니즘을 보이는 것으로 판단된다. 본 연구는 공침법을 통해 CGR과 SGR을 안 정적으로 합성하고 이들의 형성 메커니즘과 이화학적 특성을 규명함으로써, green rust를 활용한 응용 연구 및 산업 활용에 원천 기초자료를 제공할 것으로 기대된다.

This study deals with inorganic Carbon dioxide Capture Utilization (CCU) by using seawater-based industrial wastewater. Industrial wastewater, which contains plenty of cations such as Ca2+ and Mg2+, is considered as a cation source for mineral carbonation. Modeled industrial wastewater was used to study the tendency of mineral carbonation on various condition. Cation concentration of industrial wastewater was modified at various levels and then reacted with fully CO2- absorbed 30wt.% monoethanolamine (MEA) solution. A metal carbonate precipitated as a result of the reaction, and the same experiment was performed with 1/3, 2/3 CO2-absorbed MEA solution to study the tendency of carbonation under different CO3 2− conditions. The amount of precipitate was increased proportionally to the cation concentration and the amount of absorbed CO2. Most of the precipitate was calcium carbonate (CaCO3), although other metal carbonates were also formed. Most of the CaCO3 was found in calcite form, but vaterite and aragonite were also formed under specific conditions. Based on the experimental results, we conclude that by controlling the concentration of cations and CO3 2−, we were able to optimize mineral carbonation conditions. We also noticed that low CO3 2− concentration in MEA solutions is advantageous for producing high quality calcium carbonate crystals. Inductively Coupled Plasma (ICP), X-ray Diffraction (XRD), and Scanning Electron Microscopy (SEM) analyses were performed to analyze the precipitate.

To prevent climate change which is thought to be caused by the carbon dioxide emitted from industrial facilities by human activities, the efforts to reduce the concentrations of carbon dioxide in the atmosphere have been widely made. One of the method is to capture carbon dioxide by liquid absorbent. In this method, flue gas containing carbon dioxide is introduced to the absorber where the absorbent captures carbon dioxide selectively. After capturing, carbon dioxide is separated by heat at desorber and separated CO2 is transprted to storage site such as deep ocean or underground. However, stored CO2 is not permanently stable and these can be problematic that can cause ecosystem destruction due to low pH of the gas. By applying metal cation supplying unit after the capture process, carbon dioxide can be converted to metal carbonate salt in solid phase which can be stored stably or can be utilized or reused for industrial application. In this research, the mechanisms of carbon dioxide conversion were suggested and basic properties and conditions of the system were introduced.

폐콘크리트 처리 시 발생하는 시멘트 미분은 CO2 포집을 위한 광물탄산화 재료로 활용할 수 있다. 이번 연구에서는 폐콘크리트를 활용한 CO2 포집을 위한 기초연구로 수화시멘트의 수성탄산화 방안과 탄산염광물 형성 특성에 대한 자료를 확보하고자 하였다. 실험을 위해 물 : 시멘트 비를 6 : 4로 하여 28일간 수중 경화하여 시멘트 풀을 제작하고, 첨가제(NaCl과 MgCl2)를 활용한 용출실험과 두 종류의 수성탄산화(직접수성탄산화와 간접수성탄산화)실험을 수행하였다. 용출실험 결과, Ca2+ 이온의 용출은 시험된 최대 농도에서 보다 0.1 M NaCl과 0.5 M MgCl2에서 최대로 나타났으며, MgCl2는 NaCl에 비해 10배 이상의 Ca2+ 이온을 용출력을 보였다. 미분(< 0.15 mm)의 시멘트 풀은 직접수성탄산화에 의해 1시간 이내에 탄산화에 의해 포트랜다이트가 거의 모두 탄산염광물로 변화하고, CSH(calcium silicate hydrate)의 분해에 의한 탄산화도 진행되는 것으로 나타났다. 그러나 직접수성탄산화에는 NaCl과 MgCl2와 같은 첨가제가 크게 효율적이지 못하였다. NaCl과 MgCl2를 첨가제로 사용한 용출액에 대한 간접수성탄산화로 100% 순수한 방해석을 생성되었다. MgCl2에 의한 용출액의 경우 탄산화를 위해 알칼리용액 의한 pH의 조절이 필요하였으며, Mg2+ 이온의 영향으로 탄산화가 느리게 진행되었다. 수성탄산화 방법과 첨가제의 종류가 생성되는 탄산칼슘광물의 종류와 결정도 영향을 미치는 것으로 나타났다.

The amount of municipal solid waste (MSW) is steadily increasing leading to an urgent need for the effective treatment of these wastes. Incineration is one of the methods for the treatment of these solid wastes. The bottom ashes produced from the incineration process are very unstable at standard atmospheric conditions, so there is need for process to alleviate the ash problems. In this study, the bottom ashes were first converted into the slurry form and then the slurry was made to react with CO2 to produce the carbonates. This carbonate process by using bottom ashes and carbon dioxide will be source recovery technology from waste material and, moreover, will also help to reduce the amount of CO2 emissions. The aim of this study was to determine the optimum conditions for the precipitation of CaCO3 using Aspen plus modeling program. The temperature and pressure for the precipitation of CaCO3 process were varied 25 to 500oC and 1.05 bar to 90bar, respectively. For producing the slurry, the optimum ratio of H2O to calcium oxide was determined to be 10 : 1. And the optimum precipitating conditions for calcium carbonate process system were found to be at 35 bar - 210oC.