원전 해체 콘크리트 폐기물의 재활용에 대한 고찰

전지훈,이우춘,이상우,김순오,Jeon, Ji-Hun,Lee, Woo-Chun,Lee, Sang-Woo,Kim, Soon-Oh 대한자원환경지질학회 2021 자원환경지질 Vol.54 No.2

전세계적으로 해체 대상 원자력 시설이 증가하고 있으며, 이러한 원자력 시설을 해체하게 되면 수십만 톤의 콘크리트, 토양, 금속 등의 폐기물이 발생한다. 따라서 고상 방사성 폐기물 감용 및 재활용 기술에 대한 기존 연구를 면밀히 검토할 필요가 있다. 폐콘크리트 미분말은 소성 및 분쇄와 같은 추가적인 공정을 통하여 재수화 반응이 일어나며, 시멘트 수화 반응 및 고화체 압축강도에 영향을 미치는 주요 화합물인 aluminate (C3A), C4AF, C3S, ��-C2S가 생성된다. 기존 연구를 통하여 폐콘크리트 미분말을 재생 시멘트로 재활용할 수 있음을 확인하였으나, 골재의 혼입으로 인한 고화체의 강도 저하와 같은 문제점에 대한 해결방안은 현재까지 연구되지 않았다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 산업부산물인 고로슬래그, 비산회를 성분 조정재로 혼합하여 재생 시멘트의 성능을 증진시키는 연구가 수행되었으며, 고화체의 압축강도가 증진되는 것을 확인하였다. 그러나, 폐토양을 재활용한 비소성 시멘트의 제조에 대한 연구는 많이 수행되지 않았다. 폐토양 내 함유된 일라이트와 제올라이트는 방사성 핵종에 대한 흡착능이 우수하며, 이를 고화재로 재활용하면 원전 해체 폐기물의 부피를 저감함과 동시에 방사성 폐기물을 안전하게 담지할 수 있는 효과를 도출할 수 있다. 이러한 이유에서 폐토양 내 점토 광물을 이용한 비소성 시멘트의 제조에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 기존에 수행된 국내외 연구를 통하여 원전 해체 폐기물인 콘크리트의 재생 시멘트로서 재활용 가능성 및 개선 방안과 더불어 폐토양 내 점토 광물을 이용한 비소성 시멘트 제조에 대한 연구 필요성에 대하여 고찰하였다. Globally, nuclear-decommissioning facilities have been increased in number, and thereby hundreds of thousands of wastes, such as concrete, soil, and metal, have been generated. For this reason, there have been numerous efforts and researches on the development of technology for volume reduction and recycling of solid radioactive wastes, and this study reviewed and examined thoroughly such previous studies. The waste concrete powder is rehydrated by other processes such as grinding and sintering, and the processes rendered aluminate (C3A), C4AF, C3S, and ��-C2S, which are the significant compounds controlling the hydration reaction of concrete and the compressive strength of the solidified matrix. The review of the previous studies confirmed that waste concretes could be used as recycling cement, but there remain problems with the decreasing strength of solidified matrix due to mingling with aggregates. There have been further efforts to improve the performance of recycling concrete via mixing with reactive agents using industrial by-products, such as blast furnace slag and fly ash. As a result, the compressive strength of the solidified matrix was proved to be enhanced. On the contrary, there have been few kinds of researches on manufacturing recycled concretes using soil wastes. Illite and zeolite in soil waste show the high adsorption capacity on radioactive nuclides, and they can be recycled as solidification agents. If the soil wastes are recycled as much as possible, the volume of wastes generated from the decommissioning of nuclear power plants (NPPs) is not only significantly reduced, but collateral benefits also are received because radioactive wastes are safely disposed of by solidification agents made from such soil wastes. Thus, it is required to study the production of non-sintered cement using clay minerals in soil wastes. This paper reviewed related domestic and foreign researches to consider the sustainable recycling of concrete waste from NPPs as recycling cement and utilizing clay minerals in soil waste to produce unsintered cement.

침철석과 UVC-Lamp를 이용한 아비산염의 광촉매 산화

전지훈,김성희,조현구,김순오,Jeon, Ji-Hun,Kim, Seong-Hee,Cho, Hyen-Goo,Kim, Soon-Oh 대한자원환경지질학회 2017 자원환경지질 Vol.50 No.3

비소는 독성이 매우 큰 물질로 지하수 환경에서 산출빈도가 높다. 지하수 내 비소는 환원환경에서 무기비소인 아비산염의 형태로 존재하며, 산화한경에서 비산염의 형태로 존재한다. 아비산염은 비산염보다 독성이 높으며, 금속(수)산화물의 표면에 흡착이 잘 되지 않아 이동성이 높다. 이러한 이유로 독성이 높은 아비산염을 비산염으로 산화시켜 독성을 저감시키는 공정에 대한 연구가 수행되어져 왔다. 특히 광산화 공정은 운전이 간단하면서 경제적이며 효율이 높다고 알려져 있다. 본 연구에서는 광산화공정에서 기존에 광촉매로 주로 사용되어온 $TiO_2$를 대신하여 자연 상에서 산출되는 침철석을 광촉매로 이용하여 지하수 내에서 아비산염을 비산염으로 산화시키는 공정의 효율에 영향을 미치는 다양한 인자들을 평가하였다. 연구결과, 용존 양이온의 종류보다는 총 농도가 아비산염의 광촉매 산화에 영향을 미치는 것을 확인하였으며, pH가 높은 환경에서 아비산염의 광촉매 산화효율이 더욱 높게 나타나는 것을 확인하였다. 아비산염과 비산염이 공존할 경우, 흡착에 의한 비소의 제거는 아비산염과 비산염의 침철석에 대한 친화도에 따라 약간의 영향을 미치는 것으로 보이나, 아비산염의 광촉매 산화에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그리고 휴믹산은 아비산염의 광촉매 산화 공정간 수산화라디칼과 슈퍼옥사이드 라디칼과 같은 활성산소종과 반응하여 아비산염의 광촉매 산화 효율을 감소시키는 것으로 나타났다. 또한 아비산염의 광촉매 산화 공정간 전자 수용체로서 산소를 주입할시 가장 높게 효율이 증진되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 연구결과를 종합할 때, 공정의 최적화를 통하여 지하수 등의 수환경 내 존재하는 아비산염의 독성은 침철석을 이용한 광촉매 산화에 의하여 저감될 수 있을 것으로 판단된다. Arsenic (As) is known to be the most toxic element and frequently detected in groundwater environment. Inorganic As exists as arsenite [As(III)] and arsenate [As(V)] in reduced and oxidized environments, respectively. It has been reported that the toxicity of arsenite is much higher than that of arsenate and furthermore arsenite shows relatively higher mobility in aqueous environments. For this reason, there have been numerous researches on the process for oxidation of arsenite to arsenate to reduce the toxicity of arsenic. In particular, photooxidation has been considered to be simple, economical, and efficient to attain such goal. This study was conducted to evaluate the applicability of naturally-occurring goethite as a photocatalyst to substitute for $TiO_2$ which has been mostly used in the photooxidation processes so far. In addition, the effects of several factors on the overall performance of arsenite photocatalytic oxidation process were evaluated. The results show that the efficiency of the process was affected by total concentration of dissolved cations rather than by the kind of those cations and also the relatively higher pH conditions seemed to be more favorable to the process. In the case of coexistence of arsenite and arsenate, the removal tendency by adsorption onto goethite appeared to be different between arsenite and arsenate due to their different affinities with goethite, but any effect on the photocatalytic oxidation of arsenite was not observed. In terms of effect of humic acid on the process, it is likely that the higher concentration of humic acid reduced the overall performance of the arsenite photocatalytic oxidation as a result of competing interaction of activated oxygen species, such as hydroxyl and superoxide radicals, with arsenite and humic acid. In addition, it is revealed that the injection of oxygen gas improved the process because oxygen contributes to arsenite oxidation as an electron acceptor. Based on the results of the study, consequently, the photocatalytic oxidation of aqueous arsenite using goethite seems to be greatly feasible with the optimization of process.

스마트 스킨 구조물 시편의 유한요소 해석

전지훈 ( Jeon Ji Hun ),황운봉 ( Hwang Un Bong ) 한국복합재료학회 2003 Composites research Vol.16 No.4

샌드위치 구조물의 응용된 형태인 스마트 스킨 구조물을 ABAQUS로 유한요소 해석하였다. 심재로 쓰이는 하니컴은 일반적으로 두께 방향 강성 및 전단 강성만 제작회사에 의하여 제공된다. 이를 바탕으로 하니컴 재료의 물성을 추정하여 다른 방향의 제공되지 않는 물성을 계산하였고, 이를 유한요소 해석시 물성 자료로 적용하였다. 또한, 스마트 스킨 구조물의 좌굴 및 3점 굽힘 거동을 유한요소 해석하였으며, 기존의 실험결과 및 이론값과 비교 분석하였다. 비교적 결과가 잘 일치하였다. 본 연구를 통하여서 하니컴의 물성을 사용 패키지에 적용하는 방법 및 타당한 근거를 제시하였고, 이 결과를 바탕으로 스마트 스킨 구조물을 상용 패키지로 유한요소 해석시 지침을 제시할 수 있다. FEM analysis of the smart skin structure, and application of the sandwich structures investigated. The honeycomb manufactures only provide stiffness of thickness direction and transverse shear modulus. Although these are dominant mechanical properties, the other mechanical properties are needed in FEM analysis. Hence, this work shows procedures of obtaining those mechanical properties. Honeycomb material was assumed to be an isotropic material and properties are estimated by its dominant honeycomb properties. The other honeycomb properties are then obtained by mechanical properties of Nomex. Buckling test and three point bending test were simulated by ABAQUS. Both the shell and solid element models were used. The results were compared with experimental results and analytical approaches. They showed good agreements. This study shows a guideline of FEM analysis of smart skin structure using commercial a FEM package.

멀티 플라즈마 반응기를 이용한 Escherichia coli의 불활성화

전지훈 ( Ji Hun Jeon ),유희진 ( Hee Jin Yoo ),서성희 ( Seong Hee Seo ),박영식 ( Young Seek Park ),김동석 ( Dong Seog Kim ) 대구가톨릭대학교 자연과학연구소 2013 자연과학연구논문집 Vol.11 No.1

This research was attempted using multi-dielectric barrier discharge(DBD) plasma process. Our ultimate goal is to know the application of disinfection of E. coli on the discharged sewage. We experimented using artificial sewage and real discharged sewage of ultraviolet sterilization``s existence of application. Also, the discharged sewage were tested depending on voltage, liquid flow rate and air flow rate in multi-DBD plasma reactor. As a result, it is possible to apply the real discharged sewage using the multi-plasma reactor.

잠재정보를 활용한 딥러닝 기반 리튬이온 배터리 용량 추정

전지훈(Jeon Ji Hun),천호진(Cheon Ho Jin),김홍석(Kim Hong Seok) 한국통신학회 2023 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.6

침철석과 자외선 LED를 이용한 아비산염의 광촉매 산화

전지훈(Ji-Hun Jeon),김성희(Seong-Hee Kim),이상우(Sang-Woo Lee),김순오(Soon-Oh Kim) 大韓環境工學會 2017 대한환경공학회지 Vol.39 No.1

비소는 다양한 유해물질들 중 독성이 가장 크다고 알려져 있으며, 자연발생 또는 인간의 활동으로부터 비소오염이 야기될 수 있다. 지하수 내 비소는 환원 환경에서 아비산염, 산화 환경에서 비산염 형태로 존재한다. 아비산염은 비산염보다 독성이 강하고 이동성이 더 크기 때문에 아비산염을 비산염으로 산화시켜 독성을 저감시키기 위한 연구가 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 비소로 오염된 지하수로부터 독성이 높은 아비산염을 독성이 낮은 비산염으로 산화시키기 위하여 자외선램프 및 자외선 LED 광원과 침철석 촉매를 이용한 광촉매 산화 공정에 대하여 연구하였다. 광산화 실험에서 광촉매로 사용된 침철석의 투여량이 0.05 g/L일 때 가장 높은 광산화 효율을 나타났다. 또한 광원의 파장별 겉보기 광산화 효율을 비교한 결과, 자외선램프가 자외선 LED에 비하여 아비산염의 산화 효율이 더 높은 것으로 나타났다. 하지만, 자외선 방사량을 기준으로 보정하면, 자외선 LED가 자외선램프보다 광산화 효율이 더 높은 것으로 평가되었다. 본 연구를 통해 침철석 광물이 존재하는 지하수 환경에서 외부로부터 다른 광촉매를 투여하지 않고 친환경적인 광산화 공정을 이용하여 비소의 독성 저감이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 공정 또한 자외선 LED가 자외선램프의 단점을 보완할 수 있는 대체 광원으로 광산화 공정에 활용 가능하다는 것을 확인하였다. Arsenic (As) has been considered as the most toxic one among various hazardous materials and As contamination can be caused naturally and anthropogenically. Major forms of arsenic in groundwater are arsenite [(As(III)] and/or arsenate [(As(V)], depending on redox condition: arsenite and arsenate are predominant in reduced and oxidized environments, respectively. Because arsenite is much more toxic and mobile than arsenate, there have been a number of studies on the reduction of its toxicity through oxidation of As(III) to As(V). This study was initiated to develop photocatalytic oxidation process for treatment of groundwater contaminated with arsenite. The performance of two types of light sources (UV lamp and UV LED) was compared and the feasibility of goethite as a photocatalyst was evaluated. The highest removal efficiency of the process was achieved at a goethite dose of 0.05 g/L. Based on the comparison of oxidation efficiencies of arsenite between two light sources, the apparent performance of UV LED was inferior to that of UV lamp. However, when the results were appraised on the basis of their emitting UV irradiation, the higher performance was achieved by UV LED than by UV lamp. This study demonstrates that environmentally friendly process of goethite-catalytic photo-oxidation without any addition of foreign catalyst is feasible for the reduction of arsenite in groundwater containing naturally-occurring goethite. In addition, this study confirms that UV LED can be used in the photooxidation of arsenite as an alternative light source of UV lamp to remedy the drawbacks of UV lamp, such as long stabilization time, high electrical power consumption, short lifespan, and high heat output requiring large cooling facilities.

일라이트를 고화재로 이용한 비소성 시멘트 제조

전지훈(Ji-Hun Jeon),이우춘(Woo-Chun Lee),이상우(Sang-Woo Lee),김순오(Soon-Oh Kim) 한국암석학회 2022 한국암석학회 학술발표회 논문집 Vol.2022 No.6

토양 분류별 분석 방법 비교실험을 통한 최적의 분석법 선정

전지훈(Ji-Hun Jeon),이종환(Jong-Hwan Lee),이우춘(Woo-Chun Lee),이상우(Sang-Woo Lee) 대한지질학회 2019 대한지질학회 학술대회 Vol.2019 No.10

광신호 기반의 마이크로 센서 노드 위치 인식 시스템을 위한 파라미터 식별

전지훈(Ji-Hun Jeon),이민수(Min-Su Lee),박찬국(Chan-Gook Park) 제어로봇시스템학회 2013 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.19 No.2

In this paper, the parameter identification for localization scheme for the optics-based micro sensor node is conducted. We analyzed short measurement range problem which can be occurred in optical based micro sensor node localization method using a time of flight. And we set up the theory for distance and maximum reflected laser power to overcome the problem by identifying hardware parameters like laser power, effective area of MEMS CCR, sensitivity of photodetector, and so on. Experimental results of measurement of maximum reflected laser power were compared with results of the theory. By using the theory, we can identify hardware parameters of localization scheme to measure particular position of the optics-based micro sensor node.

UV-Lamp 및 UV-LED를 이용한 수용상 3가 비소의 광산화 연구

전지훈(Ji Hun Jeon),김성희 (Seong Hee Kim),이상우 (Sang-Woo Lee),김순오(Soon-Oh Kim) 대한지질학회 2016 대한지질학회 학술대회 Vol.2016 No.10