친환경적인 전기자동차, 전기 추진 선박, 하이브리드 자동차, 전철 등의 구성 요소 중 기존 파워 디바이스에서 사용 중인 실리 콘(Si)을 실리콘 카바이드(SiC, silicon carbide)로 대체하려는 연구가 진행 중이다. 고품질의 SiC 결정 성장을 시키기 위해 다양한 방법 중 상 부 종자 용액 성장(top seeded solution growth, TSSG)법이 큰 주목을 받고 있다. 그러나 SiC 결정 성장 시, 느린 성장 속도뿐만 아니라 많은 결함을 갖는 문제를 갖고 있다. 그래서 본 연구에서는 SiC 단결정을 성장 시키는 TSSG법의 개선을 위한 기초 연구를 진행하였다. 기존에 많이 사용되는 Si, Si0.6Cr0.4 용융 물질와 탄소 도가니와 관계를 가열 온도에 따른 접촉각과 자연 냉각 후 시료의 단면의 차이점을 통해 비 교 분석하였다. 젖음성 분석 시험 장비를 이용하여 탄소 도가니로 쓰이는 카본판 위에 Si과 Si0.6Cr0.4를 놓고 가열 및 용융 시키며 접촉각의 변화를 측정하였고, 가열 종료 후 자연 냉각된 시료의 단면을 관찰하였다. 결과적으로 1800 ℃에서 Si, Si0.6Cr0.4와 탄소판 간의 접촉각이 10°정도 차이를 나타냈다. 단면 관찰에서는 Si의 경우, 탄소판 안으로 스며든 후 굳은 모습을 확인할 수 있었다. 반면, Si0.6Cr0.4의 경우는 탄 소판 안으로 스며든 범위가 훨씬 더 적게 나타냈다. 본 연구의 결과는 TSSG법을 활용한 SiC 단결정 성장을 위한 연구의 기초 자료로 활용 될 것으로 기대된다.

The high-temperature stability of YSZ specimens fabricated by die pressure and cold isostatic press (CIP) is investigated in CaCl2-CaF2-CaO molten salt at 1,150 °C. The experimental results are as follows: green density 46.7 % and 50.9 %; sintering density 93.3 % and 99.3 % for die press and CIP, respectively. YSZ foremd by CIP exhibits higher stability than YSZ formed by die press due to denseness dependency after high-temperature stability test. YSZ shows peaks mainly attributed to CaZrO3, with a small t-ZrO2 peak, unlike the high-intensity tetragonal-ZrO2 (t-ZrO2) peak observed for the asreceived specimen. The t-ZrO2 phase of YSZ is likely stabilized by Y2O3, and the leaching of Y2O3 results in phase transformation from t-ZrO2 to m-ZrO2. CaZrO3 likely forms from the reaction between CaO and m-ZrO2. As the exposure time increases, more CaZrO3 is observed in the internal region of YSZ, which could be attributed to the inward diffusion of molten salt and outward diffusion of the stabilizer (Y2O3) through the pores. This results in greater susceptibility to phase transformation and CaZrO3 formation. To use SOM anodes for the electroreduction of various metals, YSZ stability must be improved by adjusting the high-density in the forming process.

본 연구는 사용 후 핵연료의 금속전환 공정에서 발생되는 폐용융염을 고형화하는 방법으로 실리카 함유 무기물을 이용하여 폐용융염을 열적, 수화학적 안정한 화합물로 전환하는 방법을 제안하였다. 실리카 함유 무기물(SAP)은 일반적인 sol-gel process로 합성되었으며, 및 로 구성된다. 제조된 SAP을 에서 폐용융염과 반응시켜 각 금속염화물에 대한 반응특성 및 열안정성을 조사하고, PCT 침출시험법을 이용하여 수화학적 안정성을 평가하였다. LiCl은 와 로, CsCl는 CS-aluminosilicate와 로, 는 로, 는 로 전환되었다. 9시간 동안 반응시킨 후, 금속염화물의 전환율은 였으며, 까지 열감량은 1wt%이하로 TGA(Thermo Gravimetric Analysis)로 확인하였다. Cs 및 Sr의 침출속도는 로 매우 높은 내침출특성을 나타내었다. 이상의 결과로부터, SAP으로 명명된 안정화제(stabilizer)는 금속염화물로 구성된 폐용융염에 대해 매우 효과적인 것으로 판단된다. SAP을 이용한 폐용융염의 고화처리방법은 후속적인 안정성의 검증과정을 통하여 폐용융염의 최종처분부피를 최소화할 수 있는 대안적인 고화방법으로 고려될 수 있을 것으로 기대 된다.