탐만법에 의한 $CaF_2$ 단결정 육성

장영남,채수천,문희수 한국결정학회 1999 韓國結晶學會誌 Vol.10 No.1

CaF2 단결정을 흑연도가니를 사용하여 He 분위기 하에서 탄만법으로 성장시켰다. 수화방지를 위해 PbF2를 출발물질에 도포하였다. 열구배에 따른 계면의 움직임인 성장속도는 배플판에 의해 성공적으로 조절되었다. 결정성장의 최적조건은 온도구배가 37℃/cm, 냉각속도가 10℃/hr 및 2.5tw% PbF2를 사용한 경우로, 성장속도는 약 3.2 mm/hr이었으며, 위로 볼록한 고액계면을 갖는 단결정이 성장되었다. IR분석 결과, 1500∼4000 cm-1(6.7∼2.5 ㎛)영역에서 약 96%의 투과도를 보였다. 결함밀도를 측정하기 위해, 성장축에 수직 및 수평으로 절단한 면을 농축 H2SO4에서 약 30분간 에칭하여 간섭현미경으로 관찰한 결과, 각각 3.4×104/cm2였다. 이러한 결과는 수화에 따른 성장된 단결정의 투명도의 경향과 일치하였다. 결정에 대한 XRD분석 결과 우선성장 방향은 <311>이었다.

냉장고 기계실 냉각팬이 압축기 성능에 미치는 영향

장영남,이영림 한국기계기술학회 2018 한국기계기술학회지 Vol.20 No.1

Energy saving in household refrigerators becomes more important as the usage of household refrigerators have been increasing every year. Since a compressor in the refrigerator consumes more than 80% of its total energy, it is necessary to reduce the energy consumption of the compressor. In this paper, the convective heat transfer coefficients on the compressor housing for both natural convection and forced convection were measured. Then, the effect of convective heat transfer coefficient on the power consumption of a refrigeratorwas investigated using a thermal management analysis. The results showed that convective heat transfer coefficient for forced convection is higher by 7.8 W/m2K compared to the natural convection. In addition, through the thermal management analysis, it was found that the increase in convective heat transfer coefficient reduces the refrigerator power by about 4.8% improving EER by 0.9%.

새로운 무게센서 재발과 단결정성장(1)

장영남,성낙훈,채수천,배인국,김인종,Jang Y.N.,Sung N.H.,Chae S.C.,Bae I.K.,Kim I.J. 한국결정학회 1997 韓國結晶學會誌 Vol.8 No.1

A new weighing sensor for the automatic diameter control system of the crystal growth is developed in this study. This weighing sensor measures the frequency of the vibrating element which is lineally changing with respect to weight. The signal and the power of this system are transmitted without any physical contact, so that this sensor offers high accuracy and resolution. This system consists of a string, a sinusoidal wave generator, an automatic amplification adjusting circuit, signal transformers and a PCB. 4 kinds of programs are developed for checking DAC, weight calibration and controlling growth process. The measurements of the standard deviation and the resolution show $\pm0.10g$(measured at every second) and $5{\times}10^{-5}$, respectively, This weighing sensor is effective under high pres-sure of 200 atm, high temperature and vacuum condition. The weighing system can control the temperature in the accuracy of $\pm0.025^{\circ}C$ with the 'signal divider'. The optical quality single crystals of $(YGd)_3Sc_2Ga_3O_{12},\;Er-Y_3Sc_2Al_3O_{12},\;and\;Bi_{12}GeO_{20}$ have been grown by Czo-chralski method using this auto-diameter control system. 새로운 방식의 결정성장용 직경 자동제어장치를 개발하였다. 이 장치는 금속선의 장력 변화를 주파수로 변환시켜 감지하는 무게센서로서 신호전달 및 전력공급 체계가 무접촉 방식이므로 노이즈가 극소화되며 따라서 안정성, 정밀성이 종래의 센서에 비해 10배 이상 증대된다. 이 장치에서 무게센서 부분은 1) 금속선, 2) 시그날을 형성하는 Sinusoidal Wave Generator, 3) 형성된 시그날의 진폭을 조정하고 안정화 시켜주는 자동 증폭조절회로, 4) 정류장치 및 신호 변환기, 5) 시그날을 관리, 제어하는 PC 보드 등으로 구성하였고, 그 외에 2개의 검증용, 무게보정용, 성장제어용 등 4개의 프로그램을 작성하였다. 이 장치는 표준편차 값이 $\pm0.10g$(1회/sec 측정 때), 분해능이 $5{\times}10^{-5}$이고, 최대 200kg까지 결정을 성장시킬 수 있으며, 또한 압력조건은 진공조건부터 200 atm 이하, 온도조건은 $350^{\circ}C$ 이하에서 일관성, 재현성 있는 작동이 가능했다. 단결정 자동직 경제어에 필요한 정확도를 확보하기 위해 온도범위 $100^{\circ}C$가 $\pm0.025^{\circ}C$로자동 조절되도록 '시그날 Divider'를 제작하였다. 이 무게 센서를 $Y_3Sc_2Ga_3O_{12},\;Er-Y_3Sc_2Al_3O_{12},\;Bi_{12}GeO_{20}$ 등의 단결정 성장에 응용하였으며 매우 양호한 결정을 성공적으로 성장시킬 수 있었다.

용융슬래그를 이용한 제올라이트의 합성

장영남,배인국,채수천,유경원,이제근 한국폐기물자원순환학회 2002 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2002 No.1

소각재 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A의 합성

장영남,채수천,배인국,류경원 한국광물학회 2005 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.18 No.1

소각재 용융슬래그를 출발물질로 하여 알카리 조건하에서 활성화시킴으로써 Na-A형 제올라이트를 합성하였다. 합성실험은 스텐레스 철재로 제작된 반응용기를 사용하였다. 출발물질은 슬래그 외에 수정인공합성 공장에서 배출되는 '규산질 수용액'과 NaA1O₂수용액을 사용하였는데, 전자의 화학조성은 SiO₂5.7 wt% Na₂O 3.2 wt%이고, 후자는 몰비가 Na₂O/A1₂O₃= 1.2와 H₂O/Na₂O=9의 조건으로 알루미늄 드로스와 NaOH 수용액을 반응시켜 제조하였다. 위에서 언급된 슬래그, '규산질 수용액' 그리고 NaAlO₂ 수용액을 혼합시킨 혼성물을 약 80℃에서 7~8시간 반응시키면 Na-A형 제올라이트가 단일상으로 합성되었다. 출발물질의 이상적인 혼합비율은 Na₂O : Al₂O₃: SiO₂의 물비가 1.3~l.4 : 0.8~0.9 : 2이었으며 반응용액과 슬래그의 비율은 1 : 7~10 (g/㏄)이었다. 합성된 제올라이트의 형태는 균일한 입방형이었으며 입도는 약 1 ㎛이었다. 한편, Ca^(²+)이온에 대한 이온교환 용량(CEC)은 180~210 meq/100 g이었으므로 통용되는 세제용 제올라이트와 비교하면 약 80% 수준이었으므로 폐수처리나 오염된 중금속처리와 같은 환경처리용으로 사용될 수 있을 것이다. Na-A zeolite were synthesized from melting slag of the incinerated ash by the alkaline activation processes. The experiments were performed in stainless steel vessels, with continuous stirring during the reaction periods. The silica-rich solution, a starting material, which was the waste of crystal growth factory, contains 5.7 wt% SiO₂ and 3.2 wt% Na₂O And NaAlO₂was made by the reaction of aluminium dross and NaOH solution and its molar ratios were Na₂O/ Al₂O₃ = 1.2 and H₂O/Na₂O=9. During the residence time of 7~ 8 h at 80℃, the mixing of the silica-rich solution, NaAlO₂and melting slag yields the production of homogeneous Na-A zeolite. The optimal reactant composition in molar ratio of Na_₂O : Al₂O₃: SiO₂was 1.3~l.4 : 0.8~0.9 : 2 and mixing ratio of solution and slag was 1/7~10 (g/㏄). Synthesized Na-A zeolite has cubic form uniformly and its size ranges about 1㎛. Ca^(²+) ion exchange capacity of the Na-A was about 180~210 meq/100 g, corresponding approximately 80% to the commercial detergent builder.

보석과 열처리

장영남 한국광물학회 1991 광물과산업 Vol.4 No.1

2002년도 추계학술발표회 논문집 : 포스터 발표 ; 용융슬래그를 이용한 제올라이트의 합성

장영남,배인국,채수천,유경원,이제근 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2002 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2002 No.-

유체 간극 셀 크기에 따른 압축기 성능 변화

장영남,이영림 한국기계기술학회 2018 한국기계기술학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.11

엽납석으로부터 캐올리나이트 합성연구

장영남 대한자원환경지질학회 1999 자원환경지질 Vol.32 No.4

An investigation was conducted to find out formation and is mechanism of kaolinite from pyrophyllite under hydrothermal conditions. First, a pyropyllite sample from the Heenam district, Korea, was activated by heat-treating at $400^{\circ}C$ for 3 hrs. The kaolinite powder was successfully obtained by subjecting the dried feedstock to autoclaving at $200^{\circ}C$, 15atm, pH<1 for 5days with addition of 17.4mol/l $AlCl_3$. Evidently, the $AlCl_3$ addition as a mineralizer strongly promoted incorporation of $Al^{3+}$ ion into pyrophyllite structure which was subdequently converted into kaolinite. It also indicated that the formation of octahedral feed solution. The final pH of the solution was decreased to ~0.3. The transformation reaction was not noticeably accelerated when 10wt% natural kaolinite was added as the seeds, suggesting that the transformation was not reconstructional, but substitutional type.

새로운 무게센서에 의한 $Bi_{12}GeO_{20}$ 단결정 육성연구(II)

장영남,배인국 한국결정학회 1998 韓國結晶學會誌 Vol.9 No.1

주파수 무게센서를 장착한 자동직경제어 방식에 의해 Bi12GeO20 단결정을 쵸크랄스키법으로 육성하였다. 회전속도에 따른 계면모양의 변화를 관찰하기 위해, 회전속도를 변화시키면서 육성한 결과, 23-21rpm에서 평평한 계면이 형성되었다. Bi2O3의 휘발에 의한 화학 양론적 조성으로부터 이탈에 따른 Bi4Ge3O12의 생성과 이로 인한 색 변화를 관찰하기 위해, Bi2O3의 함량을 0.1-1mol% 보충한 결과, 0.3mol% 증발 보상을 하였을 때, 내포물이 적은 연한 갈색의 광학용 단결정을 육성할 수 있었다. 이러한 성장조건 하에서 직경 25mm x 길이 70mm 인 거의 일정한 직경을 갖는 단결정이 육성되었고 결함밀도는 103개/cm2를 나타내었다. XRD및 TEM에 의해 단결정의 우선 성장방향을 측정한 결과<110>이었다. A new frequency weighing sensor was applied to grow Bi12GeO20 crystals in the auto-di-ameter control system of Czochralski method. The rotation rate was varied in the range of 23 to 21 rpm to preserve flat interface in a given heat configuration. To prevent the constitutional super-cooling from the evaporation loss, 105% stoichiometric amount of Bi2O3 was employed, equivalent to 6.18 molar ratio of Bi2O3 to GeO2. Transparent and light brown Bi12GeO20 single crystal in uniform diameter was grown. The dislocation density was determined to be 103/cm2 corresponding to the optical quality in commercial applications. The grown crystal measured diameter 25 mm and length 70 mm and the preferred growth direction was confirmed to be <110>.