MOCVD dust로부터 Ga 금속 회수를 위한 전해채취 연구

임병용(Byoungyong Im),이지은(Jieun Lee),이찬기(Chan Gi Lee),엄성현(Sunghyun Uhm),박경수(Kyung-Soo Park),심종길(Jong-Gil Shim),박정진(Jeung-Jin Park) 한국에너지기후변화학회 2016 에너지기후변화학회지 Vol.11 No.1

Recovery of Ga from highly crystalline GaN of MOCVD dust by hydro-metallurgical has been investigated. Because of high crystallinity, the GaN is highly stable in the MOCVD dust, which is extremely difficult to leach out the Ga by ordinary acidic or alkaline media. For easier leaching, GaN was converted to leachable NaGaCO₂ by a solid-solid reaction between GaN-Na₂CO₃ through heat treatment at 800 °C. The heat treated materials was leached using 4 M HCl with a pulp density of 100 g/L at 70 °C. Above 99% of leaching efficiency was achieved using 4 M HCl. Followed by electrowinning was applied for recovery of Ga from leach solutions. Electrowinning reveals that, Faradic efficiency was increased with increasing pH. Ga with 97% purity can be obtained at all pH ranges (pH 0.5-2). In the electrowinning of Ga from HCl media under investigated condition, the purity of recovered Ga is independent of leach solution pH.

폐 갈분을 이용한 친환경 합성목재 성형을 위한 원료 배합 기술 개발 및 특성 평가

임병용(Byoungyong Im),이찬기(Chan Gi Lee),박경수(Kyung-Soo Park),유희룡(Hee Lyong Ryu),강이승(Leeseung Kang) 한국에너지기후변화학회 2016 에너지기후변화학회지 Vol.11 No.2

Wood plastic composite (WPC) has attracted increasing research attention because they can be substitute for the materials in various residential construction industry and furniture industry due to the environmentally friendly and economical feasibility. In this work, ecofriendly WPC was developed using waste reed flour prepared by melt-mixing and compression molding. Effect of compatibilizer contents, mixing ratio of polymer metrics for WPC was investigated by measuring mechanical properties, morphology and water absorption. The mixing ratio of 1:3 for LDPE:Homo PP with 6-7 wt% compatibilizer has high strength and good moldability because of low porosity in WPC body and good dispersity of reed flour in polymer metrics.

폐디스플레이 해제/분리 자동화 시스템 개발 연구

임병용 ( Byoungyong Im ),김세열 ( Seyul Kim ),안낙균 ( Nak-kyoon Ahn ),홍명환 ( Myung Hwan Hong ),박재량 ( Jae Layng Park ),이찬기 ( Chan Gi Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

현재 국내 디스플레이 생산과 수요의 꾸준한 증가 추세와 전자 제품의 짧은 순환주기를 고려하였을 때 향후 폐디스플레이의 발생량은 급증할 것으로 예측 되며, 2020년에 약 75만 t이 발생할 것으로 예상되고 있다. 하지만, 국내 폐디스플레이 재활용 기술은 선진국에 비해 매우 미비하며, 대부분 수작업을 통해 금속류만 회수하여 재활용 하고 있는 실정이다. 특히, 제조사에 따라 디스플레이의 부품 구성 및 설계가 다양하여 해체·분리에 가장 많은 시간이 소비되며, 이는 작업 효율 감소 문제로 이어지게 된다. 본 연구에서는 폐디스플레이 재활용 공정효율 향상을 위한 체계적인 폐디스플레이 해체·분리 시스템을 구축하고자 하였으며, 개발 시스템은 오토 로딩 시스템, 스마트 비전 인식 시스템, 폐디스플레이 해체·분리 시스템, CCFL 자동무인화 처리 시스템으로 구성된다. 오토 로딩 시스템의 경우 기존 수작업에 의존하던 폐디스플레이 적재작업을 자동화함으로써 작업자의 작업 환경을 개선함과 동시에 공정의 효율을 증대 시키는 효과를 얻을 수 있다. 스마트 비전 인식 시스템의 경우 작업자의 경험에 의존한 다양한 폐디스플레이의 해체·분리 공정을 개선하기 위해 도입하였으며, 작업자에게 페디스플레이가 공급되기 전 자동으로 폐디스플레이의 정보를 확인하고 작업자에게 해체작업 정보를 제공함으로써 작업자의 경험차이에서 발생되는 문제를 해결하고자 하였다. 또한, 기존에 한명의 작업자가 하나의 폐디스플레이 전체를 해체·분리하는 방식을 다수의 작업대를 설계하여 세분화 및 단순화 하였으며, 작업자 간의 폐디스플레의 이송이 원활하도록 병렬구조 이송 라인 설계 등 작업 효율 증대를 위한 해체·분리 작업 시스템을 개발 하였다. 마지막으로 기존 수작업 공정에서 작업자에게 수은과 같은 유해물질을 직접적으로 노출시키는 CCFL 처리 공정은 무인 자동화함으로써 수은으로 인한 문제를 해결하였다. 이렇게 개발된 시스템은 기존에 수작업만을 사용했던 공정에 자동화 시스템을 적용함으로써 작업 효율 증대, 작업 환경 개선 등의 효과를 기대할 수 있을 것이다.

MOCVD 더스트 합성용액으로부터 D2EHPA를 이용한 In의 선택적 용매추출

임병용,이찬기,박재량,박경수,심종길,박정진,Im, Byoungyong,Swain, Basudev,Lee, Chan Gi,Park, Jae Layng,Park, Kyung-Soo,Shim, Jong-Gil,Park, Jeung-Jin 한국자원리싸이클링학회 2015 資源 리싸이클링 Vol.24 No.5

In, Ga, Fe, Al이 함유되어 있는 혼합용액으로부터 In을 분리하기 위해 D2EHPA를 이용한 용매추출 연구를 수행하였으며, In의 추출에 대한 수상의 HCl 및 추출제 농도 효과를 확인하였다. In과 Ga의 추출률은 HCl 농도의 감소에 따라 증가하였지만, Fe와 Al의 추출률에는 큰 영향을 미치지 않았다. In과 Ga의 분리인자($D_{In}/D_{Ga}$)는 1.0 M D2EHPA, 0.5 M HCl조건에서 115로 나타났다. 즉, D2EHPA는 혼합용액으로부터 In을 분리하는 추출제로 적합하며, 추출률 및 분리인자는 HCl 및 추출제의 농도 조절을 이용하여 조절할 수 있다. The separation of In from the synthesis solution with Ga, Fe, and Al has been studied by the solvent extraction using D2EHPA as an extractant. The effects as a function of the concentration of extractant and HCl on the extraction of In were investigated. The extraction of In and Ga increased with decreasing HCl concentration, but that of Fe and Al was independent. Separation factor between In and Ga of 115 was obtained at 1.0 M D2EHPA in the presence of 0.5 M HCl of feed solution. Consequently, this study shows that D2EHPA is suitable extractant for In extraction from the synthesis solution. Extraction efficiency and separation factor could be increased by controlling HCl and extractant concentration.

저농도 희토류 용액으로부터 PC88A를 이용한 중희토류의 용매추출 연구

안낙균,임병용,이지은,박재량,이찬기,박경수,Ahn, Nak-Kyoon,Im, Byoungyong,Lee, Jieun,Park, Jae Ryang,Lee, Chan-Gi,Park, Kyung-Soo 한국자원리싸이클링학회 2017 資源 리싸이클링 Vol.26 No.4

본 연구에서는 저농도(약 1 ppm 이하)의 희토류가 함유되어 있는 산업폐수로부터 중희토류의 회수 가능성을 알아보기 위하여 PC88A를 이용한 중희토류 용매추출 거동을 확인하였다. 평형 pH, 추출제 농도, 추출 상비(A/O) 변화를 통해 PC88A에 의한 중희토류의 추출 거동을 확인하였고 $HNO_3$, HCl, $H_2SO_4$ 세 가지 무기산을 이용하여 탈거 거동을 확인하였다. 평형 pH 0에서 중희토류의 추출이 시작되었으며 평형 pH 1.0에서 중희토류의 추출이 95~100% 완료되었다. 모든 추출 조건에서 원자번호가 높은 물질부터 (Yb > Tm > Er > Dy > Nd > Pr > La) 우선적으로 추출되는 경향을 보였으며 추출 상비(A/O) 10/1일 때 Yb과 Tm이 최대로 농축되어 초기 농도 대비 각각 6배, 3배 증가하였다. 이 후 희토류의 탈거 거동을 확인하고자 희토류 원소가 추출된 유기상과 세가지 무기산을 각각 사용하여 비교하였고 $HNO_3$, $H_2SO_4$, HCl 순으로 최대 탈거율이 높게 나타났다. The behavior on the solvent extraction of heavy rare earths (HRE) by using PC88A was confirmed to demonstrate the possibility of recovery on the HRE from industrial wastewater, which consist of low concentration rare earth. We verified the extraction behavior of the HRE through a change of equilibrium pH, extractant concentration and A/O ratio, and also confirmed the stripping behavior depending on the type of mineral acids. At equilibrium pH 1.0, extraction of rare earth (RE) was completed from 95% to 100%. In all extraction conditions, it tend to be extracted in order of high atomic number. When A/O ratio was 10/1, Yb and Tm were concentrated at the maximum and increased 6-fold and 3-fold compared to initial concentration, respectively. To confirm the stripping behavior of the RE, three mineral acids were applied to the organic phase and consequently rate of stripping was increased in order of $HNO_3$, $H_2SO_4$ and HCl.

알루미늄 블랙드로스로부터 유가자원 회수를 위한 재활용 공정 연구

강유빈,임병용,김대근,이찬기,안병두,김용환,이만승,Kang, Yubin,Im, Byoungyong,Kim, Dae-Guen,Lee, Chan Gi,Ahn, Byung-Doo,Kim, Yong Hwan,Lee, Man Seung 한국자원리싸이클링학회 2018 資源 리싸이클링 Vol.27 No.5

알루미늄 드로스는 알루미늄 용해 공정에서 용탕 표면에 발생하는 산화물 덩어리로서, Salt 유무에 따라 화이트드로스와 블랙드로스로 구분된다. 화이트드로스의 경우 금속 함량이 높아 용해 공정으로 재활용 되지만, 블랙드로스는 금속 함량이 낮고 성분 분리가 어려워 대부분 매립 처리되며, 물과 반응하면 가스와 발열 반응이 일어나 토양오염의 원인으로 작용한다. 하지만 블랙드로스에는 NaCl과 KCl과 같은 Salt 성분과, $Al_2O_3$, MgO와 같은 무기소재가 포함되어 있어 이러한 유가자원을 회수하고 소재화하는 기술 연구가 필요하다. 본 연구에서는 알루미늄 블랙드로스를 재활용하기 위한 공정을 제시하였다. 파쇄-용해(Dissolution)-고액분리-감압증발을 거치는 공정을 통하여 블랙드로스에 존재하는 무기물과 용해성 물질을 분리하였다. 물과 블랙드로스 함량을 제어하여 조건에 따라 분리물의 회수율을 최적화하였으며, 블랙드로스:물 비율이 1:9 일 때 91 wt.%의 Salt flux 회수율을 보임을 확인하였다. 추가적으로, 회수된 무기물을 이용한 제올라이트의 합성을 통하여 블랙드로스의 소재화 가능성을 확인하였다.

Sm 첨가에 따른 Al-Si-Cu 알루미늄 합금의 미세조직 및 열전도도 변화

최진주,강유빈,임병용,이찬기,김한구,박광훈,김대근,Choi, Jin-Ju,Kang, Yubin,Im, Byoungyong,Lee, Chan-Gi,Kim, Hangoo,Park, Kwang Hoon,Kim, Dae-Guen 한국재료학회 2020 한국재료학회지 Vol.30 No.1

In this study, the effects of Sm addition (0, 0.05, 0.2, 0.5 wt%) on the microstructure, hardness, and electrical and thermal conductivity of Al-11Si-1.5Cu aluminum alloy were investigated. As a result of Sm addition, increment in the amount of α-Al and refinement of primary Si from 70 to 10 ㎛ were observed due to eutectic temperature depression. On the other hand, Sm was less effective at refining eutectic Si because of insufficient addition. The phase analysis results indicated that Sm-rich intermetallic phases such as Al-Fe-Mg-Si and Al-Si-Cu formed and led to decrements in the amount of primary Si and eutectic Si. These microstructure changes affected not only the hardness but also the electrical and thermal conductivity. When 0.5 wt% Sm was added to the alloy, hardness increased from 84.4 to 91.3 Hv, and electric conductivity increased from 15.14 to 16.97 MS/m. Thermal conductivity greatly increased from 133 to 157 W/m·K.