SOFC 용 LSCF/CGO 공기극의 제조 및 특성연구

박재량(Park, Jae-Layng),임탁형(Lim, Tak-Hyoung),이승복(Lee, Seung-Bok),박석주(Park, Seok-Joo),신동렬(Shin, Dong-Ryul),송락현(Song, Rak-Hyun) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11

Composites of LSCF(La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-delta} and CGO(gadolinium doped ceria) is an efficient candidate cathode material with CGO electrolytes. In this study, LSCF with exact perovskite structure was synthesized by using solid state reaction(SSR) method. The optimized temperature to synthesize La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-delta} with rhombohedral structure. was 1100?C. The polarization resistance of the LSCF/CGO(50:50 wt.%) was smaller than those of other composite cathodes. The analysis of the EIS data of LSCF/CGO suggests that the diffusion and adsorption-desorption of oxygen can be the key process in the cathodic reaction of SOFC using LSCF/CGO as cathode material.

폐 LCD (Liquid Crystal Display) 해체 후 분리된 CCFL (Cold Cathode Fluorescence Light) 내 수은의 건식 제거 공정

박재량,이성규,강이승,이찬기,조성수,홍명환,홍현선,Park, Jae Layng,Lee, Sungkyu,Kang, Leeseung,Lee, Chan Gi,Cho, Sung-Su,Hong, Myung Hwan,Hong, Hyun Seon 한국자원리싸이클링학회 2014 資源 리싸이클링 Vol.23 No.2

LCD TV와 컴퓨터 모니터에는 스크린을 밝게 할 목적으로 냉음극관이 장치되어 있는데 이러한 냉음극관 대부분에는 수은이 봉입되어 있으므로 폐 LCD의 재활용 시 적절히 취급되어야 한다. 아울러 이러한 폐 LCD내의 냉음극관의 처리는 2002년에 채택된 EU의 WEEE 와 RoHS 지침에 따라 취급되고 제거되어야만 한다. 본 연구에서는 폐 LCD의 몰드 프레임에 장착된 CCFL을 안전하고 효율적으로 제거한 다음 여기 함유된 수은과 형광체 화합물을 환경친화적으로 분리하여 무해화 처리할 수 있는 건식 공정을 개발하였다. 이를 통해서 실용적이고 경제성 있는 폐디스플레이 자원 재활용 통합공정 개발에 기여할 목적으로 CCFL 무해화 시스템의 설계 및 제작, 이를 운용한 수은/형광체 화합물의 환경친화적 무해화 처리 효율을 평가해 보았다. CCFL 무해화 시스템을 이용하여 처리된 CCFL내 잔류 수은의 양을 정량적으로 평가해 본 결과 무해화율 99% 이상을 달성하였다. LCD televisions and monitors use cold cathode fluorescence lamps (CCFLs) to illuminate the screen. Most CCFLs contain mercury and they have to be carefully handled at the end of their lives as per minimum treatment standards under the Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) and Restriction of Hazardous Substances (RoHS) directives. CCFLs were carefully separated from mold frames of waste LCD units for primary decontamination of mercury/fluorescent compound mixture using CCFL decontamination system designed and fabricated in the present research. Residual mercury was further removed by employing a pyro-process, where crushed CCFL tubes transferred from primary decontamination process were subject to heat treatment at $550^{\circ}C$ in a box furnace: more than 99% of mercury was removable from waste CCFLs.

폐 평판디스플레이 패널유리의 재활용 연구 동향

신동윤,강이승,박재량,이찬기,윤진호,홍현선,Shin, Dongyoon,Kang, Leeseung,Park, Jae Layng,Lee, Chan Gi,Yoon, Jin-Ho,Hong, Hyun Seon 한국자원리싸이클링학회 2015 資源 리싸이클링 Vol.24 No.1

국내 디스플레이 산업의 핵심기술과 글로벌 점유율은 세계 최고 수준이지만 폐 디스플레이의 재활용 관련한 전반적 기술은 매우 미흡하고 폐 디스플레이의 유리소재는 전량 매립하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 폐 초박막 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) 유리를 고강도 콘크리트 파일 및 발포체의 원료로 재활용 하는 연구, 초박막 액정표시장치 제조 공정에서 발생하는 불량품인 파유리를 장섬유 및 단섬유 등으로 재활용 하는 연구 동향에 대하여 조사하였다. 폐유리를 재활용한 원료 성분은 고강도 콘크리트 파일과 발포체 원료로 재료 재활용이 가능한 것으로 입증되었으며 특히 콘크리트 파일의 경우 기존 제품보다 향상된 특성을 나타내었다. 이외에도 파유리를 장섬유나 단섬유로 재활용 하는 기술은 이미 상용화 단계에 있으므로 향후 폐 디스플레이 유리 소재의 상용화 재활용 시스템을 구축할 수 있는 기술을 확립하는 방향으로 연구를 진행할 필요가 있다. Although Korea is a top market sharing and world leading producer and developer of flat panel display devices, relevant recycling technology is not up to her prestigious status. Besides, most of the waste glass arising from flat panel displays is currently land-filled. The present paper mainly reviews on development of recycling systems for waste TFT-LCD glass from end-of-life LCD TVs and monitors and TFT-LCD process waste of crushed glass particles with target end uses of raw material for high strength concrete pile and glass fibers, respectively. Waste LCD glass was recycled to fabricate ingredients for high strength concrete piles with enhanced physical properties and spherical foam products. The waste LCD glass recycling technology is already developed to fabricate long and short fibers at commercial level. In view of these, future R & D on waste LCD glass materials is to be directed toward implementation of commercial materials recycling system therefrom.

연료극 지지체식 평관형 고체산화물 연료전지 단위 번들의 제조 및 성능

임탁형,김관영,박재량,이승복,신동열,송락현,Lim, Tak-Hyoung,Kim, Gwan-Yeong,Park, Jae-Layng,Lee, Seung-Bok,Shin, Dong-Ryul,Song, Rak-Hyun 한국전기화학회 2007 한국전기화학회지 Vol.10 No.4

한국에너지기술연구원에서는 중온 ($700{\sim}800^{\circ}C$) 작동용 연료극 지지체 평관형 SOFC 스택을 구성하는 단위 번들을 개발했다. 연료극 지지체 평관형 셀은 Ni/YSZ 서밋 연료극 지지체 튜브, 8몰% $Y_2O_3$ stabilized $ZrO_2$ (YSZ) 전해질, $LaSrMnO_3$ (LSM)과 LSM-YSZ composite 및 $LaSrCoFeO_3(LSCF)$로 구성된 다중층 공기극으로 구성됐다. 제조된 연료극지지체 평관형 셀은 유도 브레이징 법에 의해 페리틱 (ferritic) 금속 캡에 접합됐고, 공기극의 전류집전을 위해 공기극 외부에 Ag 선 및 $La_{0.6}Sr_{0.4}CoO_3(LSCo)$ paste를 이용했으며, 연료극의 전류집전은 Ni felt, wire, 그리고 paste를 이용했다. 단위 번들을 만들기 위한 연료극 지지체 평관형 셀의 반응 면적은 셀 당 $90\;cm^2$ 이었으며, 2개의 셀이 병렬로 연결되어 1개의 단위 번들이 됐고, 총 12개의 단위 번들이 직렬로 연결되어 스택을 구성한다. 공기 및 3%의 가습된 수소를 산화제 및 연료로 사용한 단위 번들의 운전 결과 최대 성능은 $800^{\circ}C$에서 $0.39\;W/cm^2$의 출력이 나타났다. 본 연구를 통해 연료극 지지체 평관형 SOFC 셀의 기본 기술과 KIER 만의 독특한 연료극 지지체 평관형 SOFC 스택을 구성하는 단위 번들의 개념을 확립할 수 있었다. KIER has been developing the anode-supported flat tubular solid oxide fuel cell unit bundle for the intermediate temperature($700{\sim}800^{\circ}C$) operation. Anode-supported flat tubular cells have Ni/YSZ cermet anode support, 8 moi.% $Y_2O_3$ stabilized $ZrO_2(YSZ)$ thin electrolyte, and cathode multi-layer composed of Sr-doped $LaSrMnO_3(LSM)$, LSM-YSZ composite, and $LaSrCoFeO_3(LSCF)$. The prepared anode-supported flat tubular cell was joined with ferritic stainless steel cap by induction brazing process. Current collection for the cathode was achieved by winding Ag wire and $La_{0.6}Sr_{0.4}CoO_3(LSCo)$ paste, while current collection for the anode was achieved by using Ni wire and felt. For making stack, the prepared anode-supported flat tubular cells with effective electrode area of $90\;cm^2$ connected in series with 12 unit bundles, in which unit bundle consists of two cells connected in parallel. The performance of unit bundle in 3% humidified $H_2$ and air at $800^{\circ}C$ shows maximum power density of $0.39\;W/cm^2$ (@ 0.7V). Through these experiments, we obtained basic technology of the anode-supported flat tubular cell and established the proprietary concept of the anode-supported flat tubular cell unit bundle.

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.

이온전도성 세라믹 기반 고온 전기화학 멤브레인 반응기 응용기술

엄성현 ( Sung Hyun Uhm ),박재량 ( Jae Layng Park ),서민혜 ( Min Hye Seo ) 한국공업화학회 2013 공업화학 Vol.24 No.4

멤브레인 반응기는 멤브레인과 반응기를 결합하여 반응과 분리의 단위공정을 하나로 결합함으로써 전체공정을 단순화하고 반응효율을 높이고자 하는 혁신 기술로써, 멤브레인을 이용한 생성물의 선택적 제거를 통해 열역학적 평형을 뛰어넘는 전환율, 부반응물 생성 억제에 의한 반응 효율 및 선택성을 향상시킬 수 있다. 특히 이온전도성 세라믹을 이용한 멤브레인 반응기는 연료전지의 개발, 고순도 산소/수소의 분리/정제, 이산화탄소의 전환 및 다양한 화학제품제조에 까지 응용될 수 있기 때문에 시장의 확대와 더불어 크게 발전할 수 있을 것으로 기대된다. 본 총설에서는 수소이온 전도성 세라믹 멤브레인 반응기에 대한 연구동향과 다양한 응용분야 및 향후 전망 등에 고찰해 보고자 한다. Membrane reactors have been showing a promising future and attracted increasing attention in the scientific community as they possess advantages in terms of enhanced catalytic activity and selectivity, combination of processes (reaction and separation), simplicity in process design, and safety in operation. In particular, solid electrolyte membrane reactor principles are realized in fuel cells, electrolyzers and reactors for hydrogenation of carbon dioxide and other economically viable reactions. In this review, as a young generation of ion conducting materials, high temperature proton conductors are discussed in terms of the current status of material development and their various applications.

폐자동차 유리의 재활용 현황

윤진호,박경수,홍명환,박재량,이찬기,Yoon, Jin-Ho,Hong, Myung Hwan,Park, Kyung-Soo,Park, Jae Layng,Lee, Chan Gi 한국자원리싸이클링학회 2015 資源 리싸이클링 Vol.24 No.1

유리는 고대시대부터 현재에 이르기까지 지속적으로 사용되고 있으며, 최근에는 최첨단 기술이 추가된 스마트 유리산업이 성장하고 있다. 이러한 스마트 유리는 라이프 사이클이 기존 유리보다 빠르기 때문에 교체 주기에 발맞춰서 재활용을 위해 보다 근본적이고 핵심적인 기술 개발이 필요한 상황이다. 스마트 유리 중에서 재활용 기술 개발이 가장 시급한 분야는 자동차 분야이며 자동차 폐차 시에 폐기되는 스마트 유리의 양은 연간 약 23,000톤 이상인 것으로 보고되고 있다. 본 논문에서는 국내 자동차 유리의 현황을 살펴보고, 국내의 재활용 기술과 재활용 방안 등에 대해 소개하고자 한다. The glass has been used continuously since ancient period up to the present day. The smart glass industry in which the advanced technology is added is developing. The life cycle of the smart glass is faster than traditional glass. Therefore, the basic and core technology development is needed for recycling of smart glass according to the replace period. Among the smart glass the recycling development of the automobile industry is the most needed areas. At the end of life of the automobile, the amount of the smart glass is expected to be over 23,000 tons per year. In this paper, the current status of domestic Korean automobile glass has been comprehensively investigated. Finally, Korean domestic smart glass recycling technology is also briefly introduced.

폐(廢)LCD에서 회수(回收)된 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)의 인장강도(引張强度)와 연신율(延伸率)에 미치는 PE(Polyethylene)와 유리섬유(纖維)(Glass Fiber) 첨가효과(添加效果)

이성규,조성수,이수영,박재량,홍명환,홍현선,Lee, Sungkyu,Cho, Sung-Su,Lee, Soo-Young,Park, Jae Layng,Hong, Myung Hwan,Hong, Hyun Seon 한국자원리싸이클링학회 2013 資源 리싸이클링 Vol.22 No.3

폐 디스플레이에서 발생하는 플라스틱을 재활용하여 실용적이고 경제성 있는 재생복합소재의 개발에 기여할 목적으로 ABS/PE(50/50과 20/80), ABS/GF (90/10) 복합 소재의 조성이 연신율에 미치는 효과를 연구하였다. PE 함량을 50%에서 80%로 증가시킨 폐플라스틱 재생복합소재의 인장시험 결과 전반적으로 연신율이 2.4%에서 13%로 증가하는 것이 관찰되었으나 유리섬유 첨가 시 인장강도와 연신율 모두 현저하게 감소하였다. 이러한 사실에 비추어 볼 때 PE의 함량에 따라 인장강도 등 다양한 기계적 특성의 조절이 가능함을 알 수 있었고 무엇보다도 플라스틱 사출성형에 투입되는 재생복합소재의 특성 중 아주 중요한 연신율을 향상시키는데 PE의 효과가 현저함을 알 수 있었다. 이는 ABS 자체의 우세한 비정질성이 결정성을 띈 PE의 첨가로 인해서 광범위하게 결정화된 결과 폐플라스틱 입자들 사이의 전단 응력이 감소하기 때문인 것으로 간주된다. Recycled plastic composites of ABS/PE (50/50 and 20/80) and ABS/GF (90/10) were fabricated from plastic components of waste LCDs and effects of PE composition on elongation of ABS/PE composites were investigated. Increased PE contents improved elongation of the composite from 2.4% to 13%, which was attributed to increased crystalline behavior of the ABS/PE composite afforded by ductile PE fraction: SEM fractographs showed some sign of plastic deformation of PE matrix before ductile fracture of the composites.

Operating Characteristics of Advanced 500W class Anode-supported Flat Tubular SOFC stack in KIER

임탁형(Tak-Hyoung Lim),김관영(Gwan-Yeong Kim),박재량(Jae-Layng Park),송락현(Rak-Hyun Song),이승복(Seung-Bok Lee),신동열(Dong-Ryul Shin) 한국에너지학회 2007 한국에너지공학회 학술발표회 Vol.2007 No.-

KIER has been developing the anode supported flat tubular SOFC stack for the intermediate temperature (700~800℃) operation. For this purpose, we have first fabricated anode supported flat tubular cells by the optimization between the current collecting method and the induction brazing process. After that we designed the compact fuel & air manifold by adopting the simulation technique to uniformly supply fuel & air gas and the unique seal & insulation method to make the more compact stack. For making stack, the prepared anode-supported flat tubular cells with effective electrode area of 90 ㎠ connected in series with 12 modules, in which one module consists of two cells connected in parallel. The performance of stack in 3 % humidified H2 and air at 800℃ shows maximum power of 507 W. Through these experiments, we obtained basic & advanced technology of the anode-supported flat tubular cell and established the proprietary concept of the anode-supported flat tubular SOFC stack in KIER.

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.