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○ 원자력 발전소의 사용중,후 원전연료봉의 외면에 피복된 산화막의 두께를 초음파로 측정하는 방법 ○ 초음파공명현상을 이용하여 산화막이 없는 건전 연료봉의 공명 위치와 산화막이 있는 원전연료봉의 산화막 두께에 따른 공명 위치의 이동을 측정하여 산화막 두께를 측정하는 기술 ○ 본 발명은 초음파 공명현상을 이용하여 주파수 스펙트럼에서 공명 위치를 측정하고 그 공명 위치의 이동을 측정함으로써 산화막의 두께를 수 마이크로미터의 정밀도로 측정할 수 있음. ○ 기존 초음파 방법에서는 초음파 에너지 감쇠 효과를 이용하여 원전 연료봉의 파손 여부를 탐지하지만 그 신뢰성이 그리 크지 않음. 원전 연료봉의 산화막 두께측정은 연료봉 집합체를 해체한 후 와전류 검사법으로 수행됨. 현재의 기술로는 원전 연료봉의 파손 여부와 산화막 두께 측정은 초음파 검사와 와전류 검사 두 방법을 각기 따로 실시하여야 하나 본 발명은 초음파 공명현상을 이용하여 주파수 스펙트럼에서 공명 위치를 측정하고 그 공명 위치의 이동을 측정함으로써 원전 연료봉을 해체하지 않고 연료봉의 파손 여부와 동시에 산화막의 두께를 수 마이크로미터의 정밀도로 측정할 수 있어 검사 비용과 검사 시간을 단축할 수 있음.
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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원자력 > 기타 원자력
○ 원자력 발전소에서 사용하고 난 사용후 핵연료의 누적량을 감소시키기 위하여 사용후핵연료의 처리 후 발생하는 방사성폐액으로부터 백금족원소 등의 유용원소와 화학적독성이 강한 고방사선 물질들을 혼합반응을 통하여 유기상액체로 추출하는 원심분리방법 및 제조 기술을 개발하였다 ○ 본 장치는 유기상 액체와 수용상 액체가 회전속도와 두 액상의 혼합비에 따라 변화하는 경계층 위치에 분리둑의 높이를 맞출 수 있도록 하고, 두 액체의 원심력을 가중시키는 전향판의 위치를 수직방향으로 조절함으로써 혼합반응시간을 적절히 선택할 수 있도록 하여 특정원소를 추출하는 방법으로서, ○ 유기상 원심분리장치를 이용할 경우, 분리조건에 맞는 장치를 일일이 제작하는 문제점을 해결함으로써 분리효율을 향상시키고, 분리 비용을 대폭 감소시키는 효과를 얻을 수 있다. ○ 상/하수, 산업폐기물의 정제 등 환경오염방지 산업 및 해양이나 수질의 기름오염 시 신속한 분리에 활용○ 기존의 장치가 가지고 있는 단점은 고정된 혼합반응시간을 임의로 조절함으로써 분리조건에 맞추기 위해서 여러 대의 장치가 필요하다. ○ 국내는 물론 외국에서 단독의 장치로 혼합시간을 임의로 조절하거나 회전수에 관계없이 분리시킬 수 있는 장치는 전무한 상태임. ○ 본 연구소에서 개발한 장치는 높이 조절이 가능한 분리둑과 방향 전환판을 이용하여 추출 원소의 대상에 관계없이 체류시간을 변화시킬 수 있음. 따라서 분리조건에 맞는 장치를 일일이 제작하는 문제점을 해결하며 분리효율을 향상시키고, 분리 비용을 대폭 감소시키는 효과를 얻을 수 있음.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-01-03
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원자력 > 기타 원자력
○ 크리프 시험 장치는 기본적으로 시험시간 동안 목적온도의 정확성과 균일성을 유지하여야 하며, 또한 설정작용하중이 일정하게 시험편에 작용하여야 한다. 그러나 기존의 레버 암 식(lever arm) 일정하중 크리프 시험기중 수동식인 경우는 시험기간 동안 시험편의 변위량 만큼 레버 암(lever-arm)이 지면방향으로의 처짐이 발생하게 되어 하중이 변하기 때문에 정확한 실험결과를 얻을 수 없다. 반면에 자동식은 정확한 레버-비(lever ratio)로 이루어진 레버 암(lever-arm)이 항상 수평을 유지하여 일정하중이 작용하도록 할 수는 있으나, 수평센서와 자동구동기구(automatic drawhead systemt) 등이 추가로 필요하기 때문에 제작비의 상승과 기계구조의 복잡화 등이 단점으로 대두된다. 따라서 본 연구소에서는 크리프 시험 규격 ASTM E 139를 만족시키면서 단식 크리프 시험기보다 크리프 시험 결과의 생산속도가 여섯 배나 빠르고, 제작비가 저렴하면서 구조가 간단한 다중 레버 암 식 일정하중 동시 크리프 시험 장치를 고안하였다.○ 본 기술은 다중 레버 암 식 일정하중 크리프 시험기가 시험기간 동안 일정하중을 유지하도록 다음과 같은 두 가지 방법을 응용하였다. 하나는 각각의 pull rod의 연결부에 로드셀을 장착하여 크리프 시험 동안 작용하중의 변화를 실시간으로 감지하고, 콘트롤 박스의 상단에 있는 표시창에 나타나도록 하여 감소된 하중의 변화량 만큼 간단하게 무게 추를 더하여 일정하중을 유지하도록 하였다. 다른 또 하나의 방법은 레버 암 끝단 측면 부에 아주 간단한 수준기를 부착하여 레버 암의 수평상태를 직접 눈으로 확인할 수 있도록 하였다. 일반적으로 크리프 시험을 하는 동안 시험편의 길이방향으로의 변형에 의해 레버 암이 지면 방향으로 처지게 되는데, 이 처짐량을 보정해 주기 위하여 pull rod 연결 하단 부에 턴 버클을 장착하여 턴 버클을 스패너 등으로 수준기의 수평상태를 보면서 레버 암의 수평을 유지하도록 하였다. 또한 크리프 시험에서 중요한 변수 하나가 시험편에서의 설정한 온도의 균일성이다. 따라서 시험편의 전체의 길이와 넓이의 공간에서 온도의 구배를 없애기 위하여 기존의 일체식 사각형 전기로와 pull rod 개수만큼의 여러개의 관상로 대신에, 60。의 등각도로 방사형으로 배열되어 있는 여섯 개의 레버 암에 연결된 pull rod을 수용할 수 있도록 설계된 한 개의 절개형 3상 관상 전기로를 설치하였다. 그리하여 시험편의 수직방향으로 균일 온도구역이 15㎝ 이상이 되도록 하였다. 또한 절개형 관상로를 설치한 이유로는 시험편의 장착과 각각의 시험편의 표면온도를 측정할 수 있도록 시험편의 중앙부에 열전대를 부착하게 되는데 이러한 작업을 용이하도록 작업공간을 확보하기 위해서 이다. 본 시험기에 부착된 전기로는 비교적 체적이 크기 때문에 무겁다. 일반적으로 다른 시험기서는 크리프 시험기 본체의 어떤 한 기둥에 설치하는데, 이럴 경우 여러 번 전기로를 여닫다 보면 전기로 자중에 의한 편심이 발생하여 필연적으로 bushing의 마모와 고정볼트의 느슨해짐 등으로 인하여 한 쪽으로 기울게 된다. 그러므로 시험편에 대한 균일 온도 유지에도 악 영향을 미치게 된다. 따라서 이를 보완하기 위하여 전기로의 설치 방법을 개선하였다.
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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원자력 > 기타 원자력
- 핵연료용 지지격자체는 원자로 내에서 냉각수를 혼합하고 연료봉 사이의 간격을 유지하는 기능을 갖는 핵연료의 핵심 부품임.- 일반적으로 열에너지는 원자로내 핵연료 집합체 각각에서 비균일하게 발생하고, 연료봉 주위를 흐르는 냉각재도 흐르는 위치에 따라서 그 온도가 다르게 됨. 특히 연료봉에서 먼 지점에서는 낮은 온도 구역을 형성하게 되는데, 이러한 낮은 온도 구역의 존재는 전체적인 원자로 열효율을 저하시키게 되고, 반대로 핵연료봉과 가까운 높은 온도 구역에서는 핵연료봉의 주위에 국부적인 과열 상태가 초래될 수 있어서 전반적인 핵연료 집합체의 건전성을 해할 우려가 있음.- 본 지지격자체의 상부에 "혼합날개" 또는 "배인"이라 부르는 애각재 혼합용 날개를 부착한 혼합날개형 지지격자체와 지지격자판을 두겹으로 만들고 판과 판 사이에 공간을 형성시켜서 유로 통로를 만들되 이 통로의 입구와 출구를 길이 방향으로 기울여서 통로를 통과한 냉각재가 기울어진 각도만큼 회전하는 회전유동을 만들어 열전달을 향상시키는 유로 통로형 혼합 지지격자체가 있음.- 본 기술은 핵연료집합체 내 낮은 온도 구역과 높은 온도 구역에 있는 냉각재를 섞기 때문에 원자로내 전체적인 열효율을 증가시켜서 핵연료봉이 국부적으로 과열되어 발생하는 핵비등 이탈 등을 방지하는 역할을 제공함과 동시에 핵연료봉 주위로 냉각수를 회전시키거나 혼합날개 등과 같이 인접 핵연료봉으로 횡방향 유동을 발생시키지 않기 때문에 유체유발 진동에 의한 핵연료봉 프로팅 마모 손상의 발생을 저감할 수 있음.
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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원자력 > 기타 원자력
- 액체금속로는 고온의 온도에서 작동됨으로 원자로 용기 또는 증기발생긱의 외벽을 전열면적으로 하여 계통의 잔열을 제거할 수 있으며 그 구성은 열원이 되는 고온 구조벽과 냉각유체의 유로를 형성시키는 저온 구조벽으로 구성되며 고온 구조벽에서 두 벽면 사이를 흐르는 유체로 열이 절단됨으로서 계통의 잔열을 제거하도록 되어 있음.- 상기와 같은 개념에서는 전열면적과 열전달 능력이 비례하게 되는데 이러한 개념이 원자로 용기 또는 이에 준하는 용기가 고온 구조벽으로 작동하는 전열제거 계통에서는 경제적인 이유로 잔열제거 능력의 현실적인 한계가 존재하게 되며 이 한계가 대략 500MWe 정도로 추정됨. 따라서 이보다 더 큰 용량의 피동형 액금로를 구현하기 위하여는 열전달능력을 크게 증진시키는 방안이 필요함.- 본 기술은 고온벽과 저온벽 사이에 형성되는 냉각기체가 흐르는 냉각유로에 고온벽과 저온벽에 대하여 평행방향으로 복사구조물을 다단으로 설치하여 열전달을 징진시킬 수 있게 한 방법으로서, 본 기술의 복사구조물은 미세한 금속로드로서 벽면에 걸어 설치하는 것이므로 벽면에 부착할 필요가 없어서 구조물의 부착시 발생할 수 있는 구조물에 대한 악영향이 없이 열전달 증진효과를 이룰 수 있으며, 열전달 효과가 매우 뛰어남.
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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원자력 > 기타 원자력
- 원심분리장치를 이용하여 유기상과 수용상 액체를 분리하고자 할 때 두 액체의 혼합비와 액체의 회전속도에 따라 두 액체가 분리되는 경계층의 두께와 높이가 달라지며, 또한 액체의 회전속도에 따라 두 액체의 혼합반응시간도 달라진다. 따라서 두 액체의 분리효율을 높이기 위해서는 두 액체의 혼합비에 따라 변화하하는 경계층의 두께에 맞추어 분리둑의 높이를 위치시켜 주어야 하며, 회전속도와 혼합반응시간도 변화시켜 주어야 한다.- 종래에 사용되고 있는 원심분리장치는 분리둑의 높이가 일정하게 고정되어 있기 때문에 혼합비가 달라질 경우 두 액상의 분리가 제대로 이루어지지 않으므로 혼합비에 따라 회전속도와 분리둑의 높이가 서로 다른 여러대의 원심분리장치를 사용하여야 하는 문제점이 있었다. - 본 기술은 높이 조절이 가능한 분리둑과 방향전환판을 이용한 것으로 고속으로 회전하는 내측 베어링과 외측 베어링 사이에 높이를 조절할 수 있는 분리둑을 설치하여 회전체의 회전속도와 두 액상의 상비에 따라 변화하는 경계층의 두께에 따라 분리둑의 높이를 조절 할 수 있도록 함으로써 분리 효율을 높이고 혼합반응시간을 조절할 수 있도록 되어 있다. - 또한 흡입된 두 액체가 부딪혀 원심력 방향으로 유속의 힘을 가중시키는 역할을 하는 방향전환판을 흡입축에 부착시켜 수직방향으로 조절이 가능하도록 함으로써 흡입 임펠라에 의하여 흡입관으로 유입된 두 액상의 혼합반응시간에 대한 선택의 폭을 넓힐 수 있다.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-01-03
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원자력 > 기타 원자력
◦ 본 기술은 전분에 산화보조제 첨가 및 방사선 처리를 병행하여 변성전분을 건식으로 제조하는 방법에 관한 것이다.◦ 제지나 섬유산업분야에서는 전분이 코팅 또는 사이징용으로 이용되고 있으며, 이러한 코팅 또는 사이징용 전분을 점도가 낮고 점도의 안정성이 좋아 점도가 변하지 않아야 한다. 이러한 제지나 섬유의 사이징용 변성전분을 제조하기 위하여 현재 사용되고 있는 방법은 습식 방법으로서, 산화전분의 제조방법과 산처리 전분의 제조방법이 있다. 이러한 산업용 변성전분은 제조 방법이 쉽고 비교적 가격이 저렴하며 품질이 우수하여 예로부터 제지나 섬유공업에서 널리 사용되고 있다. ◦ 그러나, 습식공정에 의한 변성전분 제조시 상당한 량의 폐수가 발생하며, 상기 폐수를 처리하기 위해 거액의 시설투자가 소요되고 잇다. 최근들어 환경오염에 대한 규제가 강화되고 있으며, 폐수종량제 실시후 폐수처리 설비 및 운영비 등의 부담으로 인해 제지나 섬유용 등 산업용 변성전분의 원활한 생산과 공급이 어렵게 될 뿐 아니라 제품가격 상승의 주 요인이 된다. 따라서 폐수나 기타 환경오염물질을 발생시키지 않으면서 변성전분을 제조하는 방법이 현재 세계 여러 연구기관에서 중점적인 목표가 되어 연구되고 있는 실정이다.◦ 방사선은 1970년대부터 의료 및 실험기기의 멸균이나 향신료, 과채류, 육류 등의 여러 식품의 보존성 향상과 위생화 및 품질개선을 위해 연구되어 왔으며, 최근 방사선 조사식품의 건성 공인 및 허가에 의하여 그 이용이 크게 증가하는 추세로 상업적 규모로 실용화가 되고 있는 실정이다. 국내에서도 한국원자력연구소와 국제기관의 연구결과를 바탕으로 보건복지부가 1987-1995년 사이 4차에 걸쳐 13개 식품군(약 25종)에 대한 방사선 조사를 허가하였고, 현재 상업적으로 이용되고 있다. ◦ 본 기술은 방사선을 전분 고분자에 조사하면 방사선이 전분 고분자에 조사되어 고분자의 절단 및 절단된 분자끼리의 축중합 등으로 점도저하가 일어나고 여기에 산화보조제를 넣으면 점도가 안정화되어 기존 습식 공정에 의한 산화전분이나 산처리 전분과 거의 비슷한 특성을 가지면서 폐수발생이 없는 경제적인 변성전분을 제조하는 방법에 관한 것이다.◦ 방사선을 전분 고분자에 조사하면 방사선의 특징인 강력한 에너지와 투과력에 의해 저분의 고분자쇄의 절단 및 절단된 분자쇄끼리의 축중합 등이 일어나서 점도가 저하된다. 그러나, 불안정하여 시간 경과에 따라 전분호액의 점도상승이 빠르게 일어나므로 방사선을 조사하여 얻은 변성전분은 제지나 섬유의 코팅용 또는 사이징용으로 사용하기에는 물성이 부족하다. 그러나 원료전분에 산화보조제로서 무기 과산화제인 암모니움이나 소듐 혹은 포타슘 퍼설페이트류, 칼슘 하이포크로라이트를 방사선 처리 전에 첨가한 후 조사하면, 방사선 조사에 의해 상기 과산화제들이 유리되면서 방사선 조사에 의해 절단된 전분 고분자쇄에 산화반응을 함으로써 상승작용을 일으켜 전분의 점도가 현저히 낮아지고, 뿐만 아니라 점도 안정성도 향상되어, 전부에 방사선을 단독으로 조사하는 것에 비해 조사선량이 낮아도 저점도의 점도안정성이 우수한 변성성분을 제조할 수 있다.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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원자력 > 기타 원자력
◦ 본 기술은 기준전극 보관 및 관리기에 관한 것으로, 기준전극을 안정하게 보관하고 그 정확도의 기록과 전극의 이상유무를 자동으로 수행함으로써 실험자의 수고와 실수를 줄이며, 비전문가도 손쉽게 기준전극을 관리, 점검할 수 있게 하는 장치에 대한 것이다. ◦ 기준전극(RE)은 전기화학실험에서 시스템의 전기화학포텐셜을 결정하는 중요한 부분인데, 기준전극은 전극 내부용액(filling solution)이나 전극구성물질의 오염으로 쉽게 그 기능을 상실할 수 있으므로 전기화학실험실에서는 실험 전후로 기준전극(RE)을 세밀히 점검하여 정확성을 확인하고, 그 값을 기록하여야 하는 번거로운 작업을 수행하여야 한다.◦ 그러나 최근 전기화학실험이 많은 분야에 사용되면서 기준전극에 대한 보관과 관리에 대한 인식이 부족해져 잘못된 전극이 실험에 사용되는 가능성이 커지고 있는 실정이다. 종래에 전기화학 실험에 사용되는 기준전극의 관리를 위해선 매일 혹은 실험 전 후로 전위측정기(potentiometer)를 이용하여 여러 개의 전극으로 전극 간 포텐셜 차를 측정하여 실험자가 직접 비교, 기록하는 것이 일반적인 방법이다. 이 방법은 수작업으로 인한 번거로움과 측정 데이터의 신뢰도가 떨어진다는 문제점이 있었다.◦ 기준전극(RE)을 안정하게 보관하고, 보관하는 동안 그 정확도의 기록과 전극의 이상유무를 자동으로 점검하고, 내장된 기준전극(fixed reference electrode; FRE)을 이용하여 평균값 전극(mean value electrode; MVE)을 결정하고, 이 평균값 전극(MVE)에 대하여 포텐셜 차를 산출하는 방식을 사용함으로 포텐셜 측정의 안정성을 보장하고 장치구성을 단순화한 기준전극 보관 및 관리기를 제공함에 본 기술적 의미가 있다.◦ 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 기술은 전기화학실험에서 평균값 전극(MVE)을 이용하여 전극(RE)의 포텐셜을 측정하는 장치를 구성함에 있어서, 다수의 기준전극과 보관튜브가 저장되는 밀폐된 저장실;과, 상기 저장실의 기준전극들의 전위차를 처리하는 처리부로 이루어지되,상기 처리부는 프로그램이 수행되는 CPU(중앙처리장치)와, 제어 프로그램과 측정한 데이터를 보관하는 메모리와, 외부입력을 위한 제어버튼(control keys)과, 입력확인 및 결과 디스플레이(display)를 위한 LCD와, 여러 전극의 포텐셜 측정을 가능케 하는 릴레이 부(relay part)와, 포텐셜을 측정하기 위한 전위측정기(potentiometer)와, CPU에서 나오는 디지털 신호를 릴레이(relay) 구동을 위하여 증폭시키는 증폭기(amplifier)와, 전위측정기(potentiometer)에서 나오는 전위(potential) 데이타(data)를 디지털(digital) 신호로 변환시키는 DAC(analog to digital convertor)로 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.◦ 상기와 같은 구성에 의하여, 상기와 같은 본 발명의 작용은 포텐셜 차(potential difference) 측정 및 자동 알람(alarm)기능과 측정포텐셜 저장기능, 전극선택기능 그리고 자동교정기능을 가진다. 특히 내장전극이 단순히 평균값 전극을 결정하는데 사용되므로 내장전극이 오염 등으로 부적절한 포텐셜 값을 갖는 경우에도 정확하게 평균값 전극을 결정할 수 있는 장점이 있다.,또한 일정시간 마다 더미 셀(dummy cell), 저항(resistor)에서 오는 포텐셜 이동(shift)를 상쇄하여, 전극 이외에서 오는 전위오차를 최소화할 수 있으며, 화학실험시 기준전극(RE)을 안정하게 보관하고 전극의 이상(abnormal)을 자동으로 감지하여 실험자에게 오류 없는 기준전극을 제공하는 효과가 있다는 점에서 기술적 우수성이 인정된다고 판단된다.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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본 기술은 하기 비고리 폴리에테르 디아미드(Acyclic polyether diamide) 화합물, 그의 제조방법 및 납 이온(Pb2+)을 선택적으로 제거하는 유기 담체로서 사용하는 용도에 관한 것이다. 이온인식 물질은 양이온과 착물을 이룰 때 주게원자(donor-atom)와의 정전기적인 인력에 의해 양이온을 안으로 감싸고 말단기에 의해서 유사동공 구조를 이루어, 양이온에 대해서 선택성을 나타낸다고 알려져 있어 금속 이온과 선택적으로 결합하는 이온인식 물질에 대한 관심이 높아져 있었다. 최근 고준위 방사성 폐액의 부피를 감소시키고 관리를 용이하게 하면 자원을 재활용하는 등의 여러 가지 이유로 방사성 폐액에 함유되어 있는 여러 가지 핵종들을 유사한 화학적 성질에 따라 분리한 후, 수명이 긴 핵종을 원자로나 가속기를 이용하여 반감기가 짧은 핵종 또는 비방사능의 안정한 핵종으로 변환시키는 소멸처리 기술에 대한 연구가 선진 여러나라에서 활발히 진행되고 있다. 본 기술의 폴리에테르 디아미드를 이용하여 전이금속이 경쟁이동량을 살펴본 결과, 납 이온(II)의 이동량이 단일 이동의 결과보다 크게 나타났는데 이것은 수용액층과 유기용매층의 경계면에서 납 이온(II)과 다른 전이 금속 이온이 공존할 때 비고리 폴리에테르에 대한 납 이온(II)의 결합력이 원등히 크기 때문에 우선적으로 착물을 형성할 수 있기 때문이다. 본 기술의 화합물은 최종처리후의 방사성 폐액이나 산업폐수에 존재하는 중금속인 납을 제거하는 유기담체로 유용하게 사용되어 환경오염을 해결하는데 이바지할 수 있다. 최종처리 후의 방사성 폐액 또는 산업폐수에 존재하는 중금속 이온들 중 납이온을 선택적으로 추출하는 방법에 대한 연구가 최근에 바취 교수에 의해 이루어졌는데, 그는 비고리 폴리에테르를 포름알데히드로 고분자화하여 여러금속중 납을 선택적으로 수용액층에서 유기층으로 추출하는 방법을 제시하였는데, pH 4에서 납이온의 선택성이 최적조건이 됨을 밝혔다(Abstract of XIX International Symposium on Macrocyclic Chemistry, June 1994, Kansas, Lawrence, Kansas, USA). 일반적으로 비고리형 폴리에테르는 고리형 폴리에테르에 비해서 착물에 대한 안정도가 낮고 금속이온을 추출하는 능력이 낮기 때문에 고리형의 폴리에테르에 비해 많은 관심을 끌지 못했지만 보틀(Vogtle, F. ; Weber, E. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1979, 18, 753)에 의해 비고리형 폴리에테르가 소개된 이후에 다양한 기능을 갖는 비고리형 담체들이 합성되기 시작하였고 이러한 비고리형의 폴리에테르와 이들의 유도체들은 합성이 용이하기 때문에 여러분야에서 관심의 대상이 되고 있다. 또한 포단드(podand)나 비고리형의 폴리에테르 등은 액체막 등의 실험을 통해서 수용액에서 유기용매층으로 금속이온이 이동될 때 우수한 선택성과 효율성을 갖는다고 알려져 있다. 본 기술의 제조방법에서는 우선, 카테콜(1)을 bis(2-클로로에틸에테르)와 반응시켜 비고리 폴리에테르 비스페놀 (2)을 제조하고, 질소하에서 비스페놀 (2)과 브롬아세트산을 수소화나트륨 (NaH) 존재하에서 반응시켜 비고리 폴리에테르 디카르복실산 (3)을 수율 좋게 얻는다. 이렇게 제조된 이온화될 수 있는 수소를 가진 비고리 폴리에테르 디카르복실산 (3)으로부터 디아미드를 합성하기 위하여 피리딘 존재하에서 염화옥살산 (Oxalyl chloride)을 사용하여 비고리 폴리에테르 디카르복실산의 염화물 (4)을 합성하고, 이어서 트리에틸아민 존재하에서 N,N-디알킬아민을 사용하여 반응시켜 목적 화합물을 수율 좋게 얻는다. 금속이 흡착된 본 기술의 비고리 폴리에테르는 1N의 질산을 사용하여 스트리핑(stripping)하면 쉽게 탈착이 가능하기 때문에 수회 반복하여 사용할 수 있고 납이온에 대한 선택성도 높은 우수한 화합물이다.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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◦ 본 기술은 일체형으로 형성된 자동 플루트 체크 밸브에 관한 것으로, 내장된 플루트와 그래버티 웨이트(gravity weight)의 상호 연동작용을 이용하여, 독성이 강하거나 방사능을 갖는 용액상의 물질을 저장용기나 공정의 배관으로부터 원격으로 시료 채취할 수 있도록 에어-이젝터를 사용한 자동 액체시료 채취장치 일측에 설치되는 자동 플루트 체크 밸브에 관한 것이다.◦ 시료채취 장치는 구동부분이 최소화되어 간단하고 내구성을 보장할 수 있어야 하며 유지 보수 및 운전 조작이 간편하여야 하고, 일정한 시간 간격으로 장시간 계속하여 시료채취 및 분석을 할 수 있어야 하는데, 이를 위하여 에어-이젝터와 함께 자동 시료채취장치를 사용하는 것이 일반화되어 있는 기술이다. ◦ 그러나, 종래의 시료채취장치는 시료채취장치의 시료용기에 일정량의 시료를 채취하기 위하여 압축공기를 에어-이젝터에 공급하면 장치내에 부압이 형성되고 저장용기로부터 용액이 유입관을 통하여 시료용기로 유입되게 된다. 시료용기에 유입된 용액은 장치에 부압이 계속 유지되면 이젝터로 유입되어 압축공기와 함께 장치 밖으로 용액이 확산되므로 용액의 손실과 함께 심각한 환경오염이 발생하게 되며, 이젝터가 막히게 되는 문제점이 있었다.◦ 이러한 문제점을 해결하고자 본 기술은 이젝터 전단에 플루트 체크 밸브를 설치하여 용액이 이젝터로 유입되는 것을 자동으로 차단시킴과 동시에, 공기 흡입구를 통하여 대기압 상태인 공기가 유입되어 플루트 밸브와 시료용기의 부압을 소멸시키도록 하였다. 이와 같이 부압이 소멸되면 플루트 밸브와 시료용기에 일정량 이상 유입된 시료용액은 중력으로 시료 유입관을 통하여 저장용기로 환류되고 나머지 시료용액은 시료용기에 저장되게 된다.◦ 본 기술은 환봉을 상단부와 중단부 및 하단부로 분리하고, 상기 상단부와 접촉되는 중단부에 배큐엄 챔버, 그래버티 밸브, 세퍼레이션 포트 및 연결관을 가공하며, 상기 하단부와 접촉되는 중단부에 플루트 밸브를 가공함과 동시에 상기 상단부와 중단부 및 중단부와 하단부 사이에 테프론 시트를 넣고 볼트로 조립하고, 부식성과 독성이 강한 용액의 취급시, 배큐엄 챔버와 그래버티 밸브를 U자관으로 연결하여 그래버티 밸브의 내부공간을 조절하며, 부식성과 독성이 약하거나 없는 용액의 취급시, 그래버티 밸브의 내부공간을 용수철과 조절나사를 이용하여 조절할 수 있는 일체형으로 형성된 자동 플루트 체크 밸브를 제공한다는 기술적 특징을 가지고 있다.◦ 위와 같은 기술적 특징에 의하여, 종래의 플로트 체크 밸브가 밸브의 주요 부품을 각각 별개로 제작하고 지지대를 이용하여 조립함으로써 장치의 부피가 상대적으로 증가하게 되는 문제점을 보인데 비하여, 본 기술은 환봉의 내측에 밸브의 주요부품을 직접 가공함으로써 부피를 크게 줄일 수 있어 장치를 제한된 공간에서 취급하는데 용이하고, 방사능물질과 같이 독성과 부식성이 강한 물질을 취급하기 위하여 밀폐된 공간에서 원격으로 취급할 시, 밸브의 부피가 최소화 되고 경량화 되어 매유 유용하게 된다. 본 기술은 연결관을 환봉의 내측에 직접 가공함으로써 밸브의 내구성을 향상시켰으며, 밸브의 외관을 단순화 하였다. 그리고 U자관을 이용하여 그것이 그래버티 밸브의 내부공간을 조절하는 조절나사 기능과 진공 밸브와 연결하는 연결관을 대신하므로, 밸브의 부피를 최소화할 수 있도록 하였다. 또한, 취급하는 용액의 부식성 및 독성이 약하거나 없을 경우, 그래버티 밸브에 내장되어 있는 추의 무게 변화를 이용하는 방법 대신 용수철과 조절나사를 이용하여 간단하면서도 다양하게 양정의 높이를 조절할 수 있다는 점에서 종래 플로트 체크 밸브에 비하여 현저한 우수성이 있다고 판단된다.
- 보유기관
- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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원자력 > 기타 원자력
◦ 본 기술은 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 함유하는 수용액 또는 폐수로부터 이들을 제거하는 방법에 관한 것이다.◦ 요오드는 수용액 중에서 보통 요오드 이온(I-), 요오드산 이온(IO3-), 요오드(I2)의 형태로 존재한다. 이렇게 다양한 화학적 존재 형태 때문에 수용액이나 폐수중에 존재하는 요오드 혼합물을 제거하기가 용이하지 않으며, 이 때문에 특히 원자력 발전소, 선진 외국에서 가동되고 있는 재처리 공장, 기타 방사성 동위원소 이용 기관 등에서 발생하는 방사성 폐수로부터 요오드를 제거하는 것이 큰 문제가 되고 있다. 특히, 요오드의 방사성 동위원소 중 요오드-129는 반감기가 1.57×107년으로 방치만으로는 감쇄가 거의 불가능할 뿐만 아니라, 만약 인체에 섭취될 경우 특정 기관에 농축되어 계속 방사선을 방출하기 때문에 큰 해독을 끼치게 된다. 따라서, 방사성 요오드를 포함한 다양한 형태의 요오드를 효율적으로 제거할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다.◦ 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 요오드 제거 방법은 유기 음이온 교환수지에 의한 방법인데, 지금까지는 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 구별하지 않고 요오드라 불렀기 때문에 여기에서 요오드 제거방법이란 엄밀히 말하면 요오드 혼합물의 제거방법을 의미한다. 유기 음이온 교환수지에 의한 방법이란, 요오드 혼합물을 함유하는 수용액이나 폐수를 장시간 방치하거나 가온하여 용해도가 낮은 요오드를 대부분 기체로 날아가게 하여 남아있는 요오드 이온이나 요오드산 이온을 유기 음이온 교환수지로 제거하는 방법이다. 그러나 요오드 이온에 비하여 요오드산 이온은 음이온 교환수지로 잘 제거되지 않으며 또한 요오드도 일부 수용액 또는 폐수에 용해된 상태로 존재가 가능하기 때문에 유기 음이온 교환수지에 의하여 제거되지 않고 그대로 배출되어 결과적으로 전 요오드 혼합물 (요오드 이온 + 요오드산 이온 + 요오드)에 대한 제거효율이 떨어지게 된다는 문제점이 있다.◦ 요오드 혼합물 제거와 관련한 종래 기술로는 요오드 이온과 요오드산 이온을 함유한 방사성 폐수에 특정 환원제를 주입하여 요오드산 이온을 요오드 이온으로 환원한 후 여기에 다시 질산은을 가하여 요오드 이온을 요오드화 은 (Agl)으로 침전시킴으로써 요오드 이온과 요오드산 이온을 제거하는 방법이 있다 (미국특허 제 5,352,367호). 그러나 이 방법 역시 요오드가 폐수중에 존재할 때는 전 요오드 혼합물에 대한 제거 효과가 감소할 우려가 있으며, 침전에 많은 시간이 소요됨은 물론 침전물 제거에 대한 대책이 필요하다. 특히 이 방법은 값비싼 은 화합물을 사용하기 때문에 경제적이지 못하다. 또한, 요오드화 화합물을 함유하는 매체를, 유기매체에서, 스티렌과 디비닐벤젠의 설폰화된 공중합체로 구성되고 적어도 1%의 활성부분이 은 또는 수은 형태로 전환된 거대 망상구조의 강산 양이온교환수시와 접촉시킴으로써 비수성 유기매체로부터 요오드화 화합물을 제거하는 요오드화 화합물의 제거방법이 있는데(대한민국 특허 제38438호), 상기 기술 역시 은 또는 수은 등의 고가의 중금속이 사용되는 방법으로 경제성이 떨어진다. 한편, 당 연구소에서 보유한 특허로 TEDA/KI 첨착 활성탄을 이용한 방사성 요오드 제거방법이 있는데(대한민국 특허 제72819호), 상기 기술은 방사성 유기요오드의 제거에는 유용하나, 요오드산 이온 등의 제거에는 부적합하다.◦ 본 기술의 폐수로부터 요오드를 제거하는 방법은 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드 이온 또는 요오드산 이온 또는 이들 모두를 하기 반응식 1의 반응에 의하여 요오드로 변화시킨 후 생성된 요오드 및 원래 존재하던 요오드를 활성탄을 이용하여 흡착시킴으로써 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 원리에 따른 것이다. <반응식 1>5I- + IO3- + 6H+ → 3I2 + 3H2O◦ 본 기술의 방법은 원 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드 이온과 요오드산 이온의 몰비에 관계없이 요오드 혼합물을 모두 제거할 수 있으며, 각종 원자력 산업에서 발생하는 방사성 폐수처리를 비롯하여 요오드를 취급하고 있는 일반산업 분야에도 유용하게 적용될 수 있다.
- 보유기관
- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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원자력 > 기타 원자력
◦ 본 기술은 새로운 팔라듐 흡착성 침윤수지, 그 제조방법 및 그것을 사용하여 팔라듐을 회수하는 방법에 관한 것이다.◦ 팔라듐(백금)과 같은 귀금속 원소들은 전기 및 전자재료, 화학공업용 촉매, 의료용 재료 등에 사용되며, 그 수요가 광범위하나 고가의 물질이기 때문에 경제적인 면에서 사용의 제약을 받고 있다. 핵연료 주기 중 원자로 내에서 핵분열 과정을 거쳐 연료로서의 수명이 끝난 고준위 방사성 폐기물에는 상술한 귀금속 핵분열 생성물들이 다량 포함되어 있으며, 자동차 배기가스 촉매 정화장치에도 백금족 원소들이 포함되어 있다. 따라서 방사성 폐기물이나 자동차 배기가스 촉매 정화장치 또는 폐 전자회로 기판으로부터 귀금속 원소들을 효과적으로 분리할 수 있다면, 귀금속 원소의 경제성을 향상시킬 수 있다.◦ 본 기술은 이미다졸 또는 벤즈이미다졸을 포함하는 헤테로고리형 아민을 고분자 수지체 세공 내로 침윤시킨 후 헤테로고리형 아민의 질소 원자를 알킬화하여 새로운 팔라듐 흡착성 침윤수지를 제조하고, 산 용액으로 용출된 팔라듐의 회수에 상기 침윤수지를 사용함으로써, 팔라듐에 대한 흡착 분배계수 및 팔라듐의 회수율이 우수한 팔라듐 흡착성 침윤수지를 제공하고 있다.◦ 종래, 핵연료 폐기물에서 귀금속 원소를 분리하기 위해, 일반적으로는 우선 질산을 사용해 귀금속 원소를 용출시킨다. 즉, 강산을 사용한 용출법을 사용해 오고 있다. 또한 강산에 녹아 있는 백금족 원소들을 분리하기 위해서는 용매 추출법을 이용하거나 강염기성 음이온 교환수지를 사용해 왔다. ◦ 한편, 이미다졸 (imidazole)이나 벤즈이미다졸 (benzimidazole)과 같이 질소를 포함하는 헤테로고리형 아민 (heterocyclic amines)은 전이금속 착화합물의 리간드 중 물 분자와 쉽게 자리바꿈하여 전이금속의 착화합물을 형성하는 것으로 알려져 있다. 따라서 벤즈이미다졸 또는 이미다졸 유도체를 이용하여 백금족 원소에 대한 새로운 흡착제를 개발하기 위한 연구가 계속되어 왔다. 즉, 이미다졸 또는 벤즈이미다졸 유도체를 구조적으로 변화시키거나, 이들 유도체를 담체인 수지 등에 결합시키는 방법 또는 담체인 수지의 종류를 변화시킴으로써 보다 효과적인 백금족 원소에 대한 흡착제를 개발하고자 하였다. 예를 들어, 리우 등에 의해 곁사슬에 이미다졸 또는 벤즈이미다졸을 포함하는 고분자 유도체는 Ag(Ⅱ), Cu(Ⅱ), Fe(Ⅱ), Co(Ⅱ)와 같은 전이금속 이온과 착화합물을 형성하고, 이를 이용하여 전이금속을 선택적으로 흡착시킬 수 있다는 것이 보고되었다 (M. Liu, et. al., Thin Solid Films, 295, pp 250-254 (1997)). 또한 거시 기공형 폴리비닐클로라이드수지 중합체 (resinification polymer, 이하 수지체라 함)의 곁사슬에 이미다졸이 화학적으로 결합된 물질은 pH 4 이하의 산성 분위기에서 극미량 존재하는 Ag(Ⅱ), Pt(Ⅱ), Pd(Ⅱ) 등을 정량적으로 흡착할 수 있음이 보고된 바 있다 (Z. X. Su, et. al., Talanta, 42, pp 1127-1133 (1995)). 웨이 등은 벤즈이미다졸이 화학적으로 결합된 기능성 수지를 내방사선성인 다공성 실리카 비드 담체에 침윤시킴으로써 백금족 원소에 대한 흡착성 침윤수지를 제조하고, Rh, Pd, Ru 등의 백금족 원소들에 대하여 흡착·탈착 실험을 수행하였다 (Y. Wei et. al., J. Nuclear Science and Technology, 35 (5), pp 357-364 (1998)). 그 결과 이들 침윤수지의 팔라듐에 대한 흡착 분배계수는 약 1,000이었다. 한편, 일본 특허 출원번호 소59-174608호에서는 벤즈이미다졸 등의 염기성 관능기를 가진 유도체를 수지체 표면에 유기합성법으로 직접 합성하는 제조법을 기술하였다.
- 보유기관
- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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일반기술
원자력 > 기타 원자력
◦ 본 기술은 다수개의 직선형 다이오드 레이저를 사용하여 고체형 레이저 이득 매질을 펌핑함으로써 레이저를 발진시키는 펌핑용기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펌핑용기의 재질을 난반사체로 제작 형성하므로 펌핑빔이 이득매질의 전단면에 걸쳐 고르게 분포하도록 보조하는 기능을 수행하여 발진효율을 상승시킬 수 있는 다이오드 레이저 펌핑 고체레이저용 난반사체 펌핑장치에 관한 것이다.◦ 종래의 고체 레이저를 펌핑하기 위한 장치에서는 플래쉬램프가 주로 사용되어지고 있는데 이러한 장치에서는 플래쉬램프가 레이저 이득매질 근처에 위치해 있다. 플래쉬램프에서 발생된 펌핑빔(pumping beam)중 일부는 직접 이득매질로 전달되어 흡수되며 원자를 여기시킨다. 이 과정에서 흡수가 안된 빔과 다른 방향으로 향한 빔은 반사체를 이용하여 이득매질로 되돌려 재흡수에 활용함으로써 펌핑효율을 올린다. 이 경우 반사체로는 금코팅을 입힌 금속이나 고반사율을 가진 난반사체를 사용한다. 플래쉬램프를 이용하는 경우는 플래쉬램프나 이득매질이 펌핑용기 내부의 공간에 함께 배치되고 반사체는 외벽을 형성하고 있다. 또한, 플래쉬램프가 난반사체 내부에 이득매질에 근접한 위치에 놓이고 동일한 난반사체 내부 공간 안에 함께 배치되는 구조이며 타원형의 내부구조를 가진다. 다이오드 레이저로 펌핑하는 장치에서는, 종래의 경우에는 이득매질에 효과적으로 펌핑빔을 전달하기 위해서 얇은 판, 원통형 렌즈 등의 정준광학계(collimating optics)를 사용하여 이득매질 가까이에 전달하였다.◦ 본 기술은 직선형의 다이오드 레이저를 이용하여 이득매질을 펌핑하는 장치에서, 일반적으로 사용하는 세라믹 재질의 난반사체에 가늘고 긴 홈을 제작하기가 힘드므로, 스펙트랄론과 같은 폴리머 재질의 비전도성 물질인 난반사체를 선택하여 직접 슬릿을 가공 형성하고 슬릿 위치에서 난반사체 표면을 절삭하며 다수개의 다이오드 레이저를 동일 원주상에서 난반사체에 밀착시켜 이득매질에 근접하게 하고 정준광학계가 없이 이득매질을 펌핑하며 난반사체와 분리된 투명한 유리재질의 튜브에 의한 굴절을 이용하여 발산각을 축소시키며 난반사체 재질의 펌핑용기 양단에 주 몸체와 일체형으로 형성한 것을 제공한다.◦ 고체형 레이저 이득매질을 펌핑하는 장치에 있어서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 기술은 난반사체 펌핑용기의 중심축에 원통형의 레이저 이득매질을 삽입시키고 이 레이저 이득매질 양끝단에 슬리브를 부착 형성하며 레이저 이득매질의 외부에 냉각수가 주입된 파이렉스 재질의 투명한 냉각수관을 형성한다. 또한 난반사체 펌핑용기의 외부면에 가늘고 긴 슬릿을 가공 형성하고 이 난반사체 펌핑용기의 양 끝단부에 일체형으로 양단 반사면을 형성하며 난반사체 펌핑용기의 외부에 다수개의 다이오드 레이저를 배치시킨다. 또한, 슬리브의 양끝단을 복수개의 지지대에 고정시키되 슬리브와 지지대 사이에 오링(O-Ring)을 체결하고 각각의 지지대 상단부에 냉각수 입,출구를 부착시키며 지지대 사이에 원주형의 연결대를 다수개 형성한 구성으로 되어지는 것이다. ◦ 본 기술은 난반사체 펌핑용기의 양단면에 냉각수관의 외경과 동일한 직경의 구멍을 형성하고 이 양단면을 매우 좁은 폭의 슬릿이 가공된 중심부의 난반사체와 일체형이 되게 가공함으로써 펌핑용기의 구조를 매우 단순화시켰으며 또한 이는 외부의 섭동에 대한 레이저의 안정성을 향상시킬 수 있도록 하였다는 점에서 종래기술과 차별화되는 기술적 우수성이 인정된다고 할 것이다.
- 보유기관
- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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일반기술
원자력 > 기타 원자력
◦ 본 발명은 수백 와트(W)급 이상의 고출력 적층 다이오드 어레이의 여기빔을 간극을 갖는 반사형 변형 집속장치(CPC)를 사용하여 봉형태의 고체 레이저 결정을 횡여기함으로써 여기빔을 고체 결정의 표면에 균일하게 입사시킬 수 있도록 하는 고체 레이저 시스템에 관한 것이다.◦ 일반적으로 다이오드 어레이 빔을 사용하여 여기하는 고체 레이저의 개발에 있어서, 고출력 다이오드 어레이의 여기빔을 고체 레이저 결정에 얼마나 효과적으로 결합하느냐 하는 점이 매우 중요한데, 이때 레이저 결정을 여기하는 방법에는 종여기와 횡여기의 두 가지 방법으로 구분되는데, 고 평균출력의 고체 레이저를 개발하기 위해서는 횡여기 방법이 이용된다. 상기 횡여기 방법에는 원형대칭의 근접결합(circularly symmetric close coupling) 방식과, 광섬유나 비결상 광학계를 이용한 결합방식이 있다.◦ 본 기술은 레이저 여기빔을 방출하는 다수의 레이저 다이오드가 넓은 평면형태로 배치되어 이루어지는 적층 다이오드 어레이와, 상기 적층 다이오드 어레이에서 방출된 레이저 빔을 한곳으로 모으는 반사형 집속장치(compound parabolic concentrator : CPC)와, 상기 반사형 집속장치에 의해 모아진 레이저빔에 의해 횡여기되어 레이저빔을 방출하는 레이저 결정봉을 포함하는 고체 레이저 시스템에 있어서, 상기 레이저 결정봉은 반사형 집속장치(CPC)의 반사면으로 부터 소정간격 이격되어 있으며, 레이저 결정봉의 둘레에는 냉각용 용융석영관이 설치되어 구성된 고체 레이저 시스템을 제공한다.◦ 본 기술에 있어서, 레이저 결정봉을 효과적으로 여기하기 위한 반사형 변형 집속장치(CPC)의 단면은 두 개의 부분으로 이루어지며, 윗부분은 포물선의 형태이며, 아랫부분은 빛을 흡수하는 레이저 결정 표면의 신개선(involute)으로, 임의로 주어지는 집속장치(CPC)의 꼭지점과 레이저 결정사이의 간격을 고려하여 윗부분과 아랫부분이 자연스럽게 일치하도록 설계된다. 이와 같이 설계된 변형 집속장치(CPC)에 의해 집속되는 여기광선은 에지레이(edge-ray)의 원리를 만족한다. 즉, 다이오드 어레이에서 발생된 주변광선은 집속장치(CPC)의 표면에서 1회 반사된 후 레이저 결정 표면의 접선방향으로 반드시 입사하게 되고 나머지 광선들은 레이저 결정을 통과하게 된다. 이때, 레이저 결정의 표면에 입사하는 적층 다이오드 어레이 빔은 레이저 결정봉 표면에 균일하게 입사하며, 많은 부분의 광선들이 레이저 결정봉 표면의 접선방향과 근사한 방향으로 입사되어 레이저 결정봉에 흡수된 여기 빔의 분포가 결정의 중앙에 집속되지 않고 비교적 균일한 분포를 가짐으로써 고출력의 레이저 제작에 유리한 분포를 갖는다.
- 보유기관
- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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원자력 > 기타 원자력
◦ 본 기술은 다이오드 여기 고체 레이저 시스템에 관한 것으로, 특히 고출력 다이오드 어레이의 여기 빔을 난반사체 광공동에 사각 입사시켜 고체 레이저 결정을 횡여기하는 다이오드 여기 고체 레이저 시스템과 고체 레이저 결정을 최적으로 여기하는 방법에 관한 것으로, 다이오드 여기 빔이 난반사체 광공동에 사각으로 입사되어 고반사율을 갖는 난반사체에 의해 산란된후 고체 레이저 결정을 여기시킴으로써, 다이오드 여기 빔이 고체 레이저 결정의 전면에 균일한 분포를 갖거나, 중심부를 벗어난 부분에 강하게 흡수되어 열유도에 의한 렌즈효과를 최소화할 수 있는 특징이 있다.◦ 고출력, 고효율, 그리고 고품질의 빔 특성을 갖는 DPSSL(Diode Pumped Solid State Laser)을 개발하기 위해서는 출력빔의 질을 저하시키는 원인인 비균일한 여기 빔의 분포에 의한 레이저 결정내의 열렌즈, 스트레스 복굴절 등의 효과를 최소화하는 것이 문제였는데, 종래에는 레이저 봉의 열효과를 줄여 고출력의 레이저 빔을 얻기 위한 방법으로 CPC(Compound Parabolic Concentrator)형 반사체, 광섬유 결합, 난반사체 광공동 등이 사용되어 왔다. 비결상 광학계인 CPC를 이용한 결합방식은 고출력의 적층 다이오드 어레이를 여기원으로 사용할 수 있기 때문에 최근에 그 개발이 활발히 이루어지고 있다. ◦ 본 기술은 고체 레이저 결정을 횡여기하는 다이오드 여기 고체 레이저 시스템에 있어서, 원통형의 난반사체와 난반사체 광공동의 중심에 위치한 봉형의 고체 레이저 결정과, 상기 원통형 난반사체의 둘레에 배치되어 상기 고체 레이저 결정을 여기시키기 위한 빔을 방사하는 다이오드 어레이 모듈들과, 상기 다이오드 어레이 모듈들 각각에서 방사된 여기 빔이 상기 난반사체 광공동으로 사각 입사되도록 유도하는 반사체를 적어도 가짐을 특징으로 함으로써 종래기술의 상기 문제점들을 극복하려 한 것이다.◦ 원통형의 난반사체와 난반사체 광공동의 중심에는 봉형의 고체 레이저 결정이 위치하며, 여기용으로 사용되는 3개의 다이오드 어레이 모듈들은 120°의 등간격으로 원통형 난반사체의 덕트 외주 둘레에 배치된다. 그리고 다이오드 어레이 모듈 각각에서 방사된 여기 빔이 상기 레이저결정으로 직접 입사되지 않고 사각 입사되도록 다이오드 어레이 모듈과 동수의 V-덕트를 형성한다. 즉, 다이오드 어레이 모듈에서 방사되는 여기 빔이 봉형 고체 레이저 결정의 중심축에 대하여 사각(斜角)입사되도록 V-덕트가 형성되고 다이오드 어레이 모듈들이 배치되는 구조를 가진다. 이러한 여기 구조에서 사각 입사된 여기 빔은 사각이 작을 경우 레이저 결정에 직접 입사되지만, 각도가 증가하면 레이저결정에 직접 입사하는 비율이 감소하여 대부분 난반사체 표면에서 난반사된 후 레이저 결정에 흡수된다. 한편 난반사체는 높은 반사율 특성을 나타낼 수 있도록 원통형의 스펙트라론(spectralon)재질로 가공되어지는 것이 바람직하지만, 고반사율을 가지는 다양한 반사체 재질 모두를 사용할 수 있다. 그리고 1개의 선형 다이오드 어레이를 여기빔으로 사용할 경우 V-덕트 대신 얇은 폭을 갖는 도파관을 사용하여 여기 빔을 난반사체 광공동에 입사시킬 수도 있다. 그리고 각 여기용 다이오드 어레이 모듈은 1∼3개의 선형인 적층 다이오드 어레이를 사용할 수 있으나, 그 이상의 적층된 어레이를 사용할 경우 다양한 형태의 CPC(Compound Parabolic Concentrator), arc등 비결상 광학계를 사용하여 여기 빔을 광공동에 입사시키는 변형된 구조를 사용할 수도 있다. 또한 다이오드 어레이모듈의 수를 3개 이상으로 증가시켜 사용하는 것도 가능하다는 기술적 특징도 가지고 있다.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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◦ 본 기술은 하수 처리장 및 폐수 처리장에서 발생되는 처리수를 모래 여과기를 이용하여 부유물질을 제거하고, 티타늄 및 티타늄 담체가 들어 있는 반응기에 Co60 방사선을 조사시켜 하수 처리수 내에 존재하는 용존 유기물, 색도와 미생물을 동시에 제거하고, 이온교환수지를 이용하여 무기 이온을 제거함으로써 공업용수로 전환시키는 공정에 관한 것이다.◦ 일반적으로 화학 폐수 및 폐기물 침출수 등의 난분해성 폐수를 정화하는데는 화학약품에 의한 방법을 사용하는데, 이와 같은 화학적 폐수처리시스템에서는 미생물의 처리가 이루어지지 않고 화학약품에 의존하기 때문에 운전비용이 높으며,처리수에 산화제 등이 포함된 상태로 외부로 방류되기 때문에 하천 생태계를 하게 되는 2차 오염의 폐단이 있다.◦ 상기와 같은 화학약품을 이용한 폐수처리시스템의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 폐수처리장치는 용존성 유기물질을 생물분해성 유기물질로 전환시키는 오존 접촉단계, 이 오존 접촉단계를 거친 폐수에 산소를 공급하여 폐수 중의 용존 산소량을 증가시켜 미생물에 의해 생물분해성 유기물을 분해처리하는 산소활성단계, 이 산소활성단계를 거친 폐수중의 오니를 침강 분리시키는 침전단계, 상기 산소활성단계와 침전단계를 거친 폐수에 오존을 재공급하여 폐수 중의 잔여 난분해성 유기물을 다시 생물 분해성 유기물로 전환시키는 오존접촉단계, 이 오존접촉단계를 거친 폐수 중에 잔류되어 있는 유기물을 생물활성탄으로 흡착분해하는 생물활성탄 흡착분해단계로 이루어지고, 이를 구현하기 위한 장치로 구체화되어 사용되고 있다. 그러나, 상기 기술의 경우 비용상의 문제점이 해결되지 않는다.◦ 상기와 같은 화학약품을 이용한 폐수처리시스템 이외에, 독성 및 난분해성 오염 물질을 처리하기 위해서 과산화수소와 2가 철이온이 반응하여 발생한 수산화(-OH)라디칼의 강한 산화력을 이용하여 폐수 내에 존재하는 난분해성의 물질을 분해하는 펜톤(Fenton) 산화법이 있으나 이 방법은 반응의 촉매로 사용되는 철로 인하여 철수산화물 형태의 슬러지가 다량 발생하는 문제점이 있다.또한, 미국 등의 선진국에서 실용화되고 있는 자외선(UV/과산화수소(H2O2))을 이용한 광분해 산화시스템의 경우 그 효과는 이미 입증되었지만 계속적으로 품(과산화수소)을 주입해 주어야 하는 단점과 폐수 내에 함유되어 있는 중금속 이온 성분(Cr+2 , Co+2 , Ni+2 등)은 제거할 수 없는 단점을 가지고 있다.또한, 현재 실용화를 위한 연구를 계속하고 있는 자외선(UV/이산화티탄(TiO2)) 촉매를 이용한 광촉매 산화 시스템의 경우에는 아직까지 독성 및 난분해성의 화학물질을 분해시키는데 주된 역할을 하는 수산화 라디칼(-OH radical) 형성속도가 매우 느리기 때문에 실용화를 위해서는 많은 연구와 노력이 더 필용한 실정이다.◦ 본 기술은 상기 종래기술의 문제점을 보완하기 위해 안출된 것으로서, 1) 하수 또는 폐수처리수에 포함된 부유물을 제거하기 위하여 처리수를 모래 여과탑을 통과시키는 여과단계, 2) 처리수를 감마선 방사선 조사용기에 공급하는 처리수 공급단계, 3) 방사선 조사용기에 감마선을 조사하여 유기물을 저감시키는 동시에 미생물을 멸균시키는 감마선 조사단계, 4) 감마선 조사에 의해 반응지역이 확대되도록 방사선 조사용기 내부에 티타늄 또는 티타늄 담체를 설치하여 라디칼 농도를 증대시키는 라디칼 농도 증대단계 및 5) 처리수에 포함된 무기물이 제거되도록 이온교환수지를 통과시키는 무기물 제거단계를 포함하는 하수 처리수의 공업용수 전환공정을 제공한다. 본 기술의 공정은 본 발명에 의한 하수 처리수의 공업용수 전환공정은 감마선을 이용하여 하수 처리수 또는 폐수 처리수를 처리하고 티타늄, 티타늄 담체를 조사용기 내부에 설치하여 폐수처리수를 처리하게 되기 때문에 양질의 용수를 얻을 수 있어 이와 같은 방법으로 공업용수를 생산한다면 하수를 재이용하는 측면에서 수자원을 개발하는 국가적 이익을 가져올 수 있는 효과를 제공한다.
- 보유기관
- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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◦ 본 기술은 아황산가스 처리를 위한 제염공정 부산물인 저가의 고즙(일명 간수)과 석회 또는 고즙과 석회석의 혼합물을 이용한 조성물에 관한 것이다.◦ 아황산가스는 주로 화석연료의 연소와 산업공정을 통해 발생되며, 산성비, 호흡기 질환 등을 일으키므로 제거해야 한다. 현재까지 알려진 탈황공정은 크게 연소전의 탈황, 연소중의 탈황, 연소후의 탈황으로 크게 구분될 수 있으며, 이중 연소 후의 탈황인 배기 가스 탈황법이 경제적인 측면이나 기술적인 측면에서 우수한 것으로 알려져 있다. ◦ 연소후의 탈황공정은 사용된 흡수제에 따라 활성탄법, 산화구리법 등 건식 공정과 가성소다법, 암모니아법, 석회(lime)법, 석회석(limestone)법 등 습식 공정으로 구분되는데 건식 공정은 처리효율이 낮으며 습식 공정은 처리효율이 높다. 특히,습식 공정 중 석회(lime)공정과 석회석(limestone, CaCO3)공정이 기술적인 완성도 및 신뢰성 면에서 가장 우수하여 산업화된 공정의 주종을 이루고 있다.◦ 그러나, 석회공정과 석회석공정에서는 흡수액의 슬러지로 인한 장치의 에로젼(erosion) 부식이 심하며 아황산가스를 흡수하고 난 폐흡수액은 주로 석고로서 순도가 낮아 재활용에 어려움이 많아 현재는 폐기물로서 주로 매립에 의존하고 있어 많은 경제적 부담이 뒤따른다. 특히, 석회공정에서는 아황산가스 흡수 공정이 강알칼리와 강산 영역에서 이루어지고 있어 흡수액이 누출되어 나올 경우 작업자의 안전이 문제가 될 수 있다.◦ 본 기술은 상기 문제를 해결하기 위하여 상기 석회 또는 석회석에 고즙을 혼합한 혼합물을 아황산가스 처리에 사용한 새로운 탈황 방법을 제공한다.◦ 종래 석회법 및 석회석법은 아황산가스를 흡수한 후 석고로 변하여 모두 슬러지가 되나, 본 기술은 고즙과 석회 또는 석회석의 혼합물을 사용함으로써 아황산가스가 흡수될 경우, 복합물인 고즙(조성 예, 염화칼슘 4.3%, 염화마그네슘 15.6%, 염화칼륨 7.3%, 염화 나트륨 5.8% 외 다수의 미량화합물 함유)의 염화칼륨, 염화나트륨, 염화마그네슘 등이 아황산가스를 물에 용해되는 K2SO4 , Na2 SO4 , MgSO4 등의 형태로 흡수할 수 있기 때문에 발생 슬러지의 양이 적고, 더 많은 아황산가스를 흡수할 수 있다. ◦ 또한, 종래 석회법은 강알칼리 영역에서부터 강산 영역까지 운전되지만 본 기술의 혼합액은 pH 완충작용이 커 약알칼리 영역과 약산성 영역에서 운전되기 때문에 흡수액의 누출로 인한 작업자의 안전보호 측면에서도 종래의 석회법보다 우수하다.◦ 나아가, 본 기술에서 고즙 및 석회 또는 고즙 및 석회석을 이용하여 아황산가스를 처리할 때 고즙과 석회의 혼합비는 고즙 10%에서 95%이고, 석회는 1%에서 10%이며 고즙과 석회석의 혼합비는 고즙 10%에서 95%이고, 석회석은 1%에서 15%를 사용할 때 Mg2+/ Ca2+의 몰비 범위는 각각 0.14~13이며, 상기 범위내에서 운전할 때 아황산가스의 처리 효율이 우수하고, 발생하는 고체 슬러지 부피도 감소하므로 이로 인한 에로젼(erosion)부식이 적고, 아황산가스 흡수시설의 운전조건도 약알칼리에서 약산성 영역을 유지할 수 있어 작업자의 안전에도 기여할 수 있다. 또한 아황산가스를 흡수한 후의 폐흡수액은 폐수처리시 유용하게 사용할 수 있다.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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◦ 본 기술은 높은 용융점 소재인 티타늄과 형상기억 합금구조를 가지는 안경테를 야그 레이저를 이용하여 용접하는 용접 방법에 관한 것으로, 용접 품질의 향상은 물론 제조 시의 다량 생산, 생산비 절감 등의 경제적인 측면에서 효과적인 용접 방법에 관한 것이다.◦ 티타늄 소재 및 형상기억 합금구조의 안경테를 제조하는 방법은 대부분 수작업을 통하여 이루어지고 있다. 안경테의 제조방법은 일반적으로 저항점용접, 브레이징 및 솔더링을 통하여 안경테의 섬세한 부분을 용접한다.◦ 티타늄 소재 및 형상기억 합금구조의 안경테의 섬세한 부위를 저항접용접, 브레이징 및 솔더링 용접할 경우, 용접부의 열분포가 균일하지 않거나, 용가재의 흡수불량으로 접합강도가 약해진다. ◦ 이에 비해 본 기술은 용융점이 높은 소재인 티타늄과 형상기억 합금구조를 가지는 안경테를 야그레이저를 이용하여 용접 시의 품질향상은 물론 제조 시 다량 생산, 생산비 절감 등의 경제적인 측면에서 유리하게 적용된다.◦ 본 기술에 의하면, 용접공의 기능 수준에 관계없이 광섬유를 통하여 발사되는 레이저를 통하여 항상 일정하게 용접작업을 수행할 수 있다.◦ 본 기술에 의하면, 아크 및 저항용접보다 금속학적으로 열영향부가 작고, 열변형을 최소로 줄일 수 있으며, 용접물과의 비접촉 공정이므로 전기아크나 저항용접에 의한 오염, 표면흠집, 저항용접의 전류에 의한 피해를 근본적으로 제거하고, 고속용접과 용접자동화 및 생산성 향상을 기할 수 있다.◦ 본 기술에 의하면, 광섬유의 전송에 의한 레이저 용접은 레이저 빔의 크기를 작게 조절할 수 있어 초정밀 용접이 가능하여 고급 안경테의 미소한 접합구조를 이루는 정밀용접이나 보수용접에 적합하다.◦ 본 기술에 의하면, 티타늄 안경테 뿐만 아니라, 니켈실버 및 모넬 안경테의 용접구조인 필렛이음과 맞대기 이음방법에 적용할 경우, 용접 자동화율 향상 및 부가가치제품에 대한 소량 다품종 제조 시 생산비 절감 및 수출효과 등의 효과를 거둘 수 있다.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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◦ 본 기술은 니켈염 및 연료물질을 혼합하여 전구용액을 제조하는 단계; 상기 제조된 전구용액을 건조시키는 단계; 상기 건조된 화합물을 연소하는 단계를 포함하는 니켈금속분말의 제조방법에 관한 것이다.◦ 니켈 미세 분말은 전도성 페인트, 충전용 배터리, 화학촉매, 플라스틱 전도체, 용접봉 재료, 세라믹 콘덴서의 전극 소재 등으로 폭 넓게 사용되고 있다. 특히, 나노 크기의 니켈 미세 분말은 다층세라믹콘덴서(MLCC)의 전극 소재로 각광 받고 있다.◦ 종래 일반적으로 이용되고 있는 금속분말의 제조방법은 기상법, 액상법 및 기계적 혼합법이 있다.◦ 가스증발 응축법 및 기상합성법으로 나뉜다. 그 중 가스증발 응축법은 용기 내의 압력을 0.01∼수백 torr로 낮춘 후, 불활성가스 (He, Ar, Xe 또는 Ne 등) 또는 활성가스(O2, CH4, C6H6 또는 NH4 등) 분위기에서 원료를 가열, 증발시킨 후, 가스 중에서 응축시켜 금속분말을 제조하는 방법이며, 기상합성법은 가스와 고에너지/고밀도 레이저에 의해 형성된 플라즈마 내에 원료가스를 통과시켜 금속분말을 제조하는 방법이다. 그러나, 이러한 기상법은 일반적인 공기 하에서 수행되는 것이 아니라 불활성 가스 또는 활성 가스 분위기 하에서 수행되어야 한다는 문제점을 가지고 있으며, 낮은 압력 하에서 수행되고, 또한 열처리 온도에 따른 높은 시설비가 소요된다는 문제점을 가지고 있다. 상기 액상법은 크게 금속염의 수용액에 침전제나 환원제를 첨가하여 수용액 내에서 금속분말을 제조하는 방법, 용융염에서 화학적 방법으로 금속분말을 얻는 침전법(Precipitation) 및 분무건조기를 이용하여 금속염이 녹아있는 수용액 중의 용매를 제거하여 금속염의 분말을 제조한 후에 제조된 금속염의 분말을 환원하여 제조하는 분무 건조법(Spray Drying)으로 나눌 수 있다. 그러나, 이 액상법 역시 반응 환경에 따른 시설비와 긴 반응 시간 등에 의해 그 응용 범위에 대한 제약을 받고 있다. 한편, 상기 기계적 합성법은 용기 내에 함유된 원료 분말과 볼이 충돌할 때마다 볼 사이에 끼어있는 분말 입자의 변형과 분쇄에 의하여 입자를 미세화 시켜 금속을 제조하는 방법이나, 이 방법도 분쇄된 분말 입자에 과량의 불순물이 함입된다는 문제점을 내포하고 있다.◦ 현재 상업적으로 이용되는 초미립 Ni 분말제조법은 Ni염을 수소 환원하여 제조하는 방법, CO 가스와 고온 반응하여 생성된 Ni 카보닐을 환원시켜 제조하는 방법, 암모니아성 탄산니켈 암모늄과 가용성 은(Ag)염 및 유기 분산제를 첨가하여 수소압력(환원 분위기하)에서 교반 및 가열하여 제조하는 방법 등이 있다. 그러나 종래의 방법들은 특정 반응조건을 조성하기 위하여 특수시설 및 공정의 복잡성이 있으며, 응집조절용 유기분산제나 촉진화합물 및 수소 환원을 위하여 고압의 분위기 및 적정 환원온도 및 시간 등이 필요하다.◦ 본 기술은 상기 종래기술의 문제점을 보완하기 위해 안출된 것으로서, 니켈염과 연료물질의 혼합물을 연소시켜 니켈 분말을 제조하는 방법을 제공한다. 구체적으로 본 기술은 (1) 니켈염, 연료 물질 및 물을 혼합하여 전구 용액을 제조하는 단계(단계 1); (2) 상기 전구 용액을 건조시키는 단계(단계 2); 및 (3) 상기 건조된 혼합물을 300℃ 이상에서 연소시키는 단계(단계 3)로 구성된다. 본 기술의 방법은 수용액상에서 분자간의 반응과 Ni 분말 합성시 발생하는 많은 양의 가스에 의해, 입자크기가 수십 nm로 매우 미세하며, 반응시간이 짧으며, 시설비가 연료물질의 종류와 양의 조절만으로도 원하는 크기의 Ni 및 산화 Ni 분말을 용이하게 직접 합성할 수 있어 매우 경제적이다. 또한, 환원 또는 불활성 분위기가 아닌 공기에서 또는 일반적인 산화분위기에서 니켈분말을 제조할 수 있으므로 작고 간단한 장비로 우수한 분말을 제조할 수 있다.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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◦ 본 발명은 복합포물집속체를 이용한 다이오드 여기 빔 디스크 레이저장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수백 W급 이상의 고출력 다이오드 어레이의 여기빔을 복합포물집속체에 입사시켜 레이저 매질인 디스크 형태의 Yb:YAG 레이저 결정부에 효과적으로 결합하는 종 여기 고출력 고체 레이저 발진기를 구현하기 위한 복합포물집속체를 이용한 다이오드 여기 빔 디스크 레이저장치에 관한 것이다.◦ 지금까지 사용된 Yb:YAG 디스크 레이저의 여기 구조에서는 수십 개의 광섬유가 결합된 다이오드 어레이를 사용하거나 적층의 다이오드 어레이 빔을 가늘고 길이 긴 원통형의 레이저 빔 균질화용 관을 사용함으로서 레이저 여기 빔이 레이저 결정에 결합되는 결합효율이 저하되고, 광섬유 결합된 다이오드 어레이를 사용할 시 가격이 상승되는 단점이 있었다. 또한 Yb:YAG 레이저빔이 공진기내에서 레이저 결정에 흡수되는 것을 방지하기 위해 수백 μm의 두께를 갖는 얇은 디스크 형태의 레이저 결정을 사용함으로서, 여기 빔이 레이저 결정에 충분히 흡수되도록 하기 위해서는 여기빔이 레이저 결정에 수십 번 궤환되도록 하기 위한 복잡한 외부 광학계와 포물반사체가 필요하고, 이 경우 여기빔의 진행거리가 증가하여 레이저 결정에 집속되는 여기빔의 크기가 증가되는 단점이 있었다. 부가해서, 디스크 레이저 결정의 한 면만을 냉각하는 구조를 갖고 있어 고출력 여기빔이 흡수될 시 디스크 양면에 온도의 차이가 큰 문제점이 있었다. ◦ 본 기술은 상기 종래기술의 단점을 보완하여, 다이오드 어레이 빔을 사용하여 Yb:YAG 디스크 결정을 종여기하는 레이저 구조에서 고출력 다이오드 어레이의 여기빔을 고체 레이저 결정에 효과적으로 결합하여 다이오드 어레이 여기빔이 레이저 결정에 흡수되는 흡수효율을 증가시키고, Yb:YAG 디스크 레이저가 공진기 내에서 레이저 결정에 흡수되는 것을 최소화할 수 있다.◦ 디스크 형태의 레이저 결정(Yb:YAG)을 포물 반사체와 외부 궤환용 광학계를 사용하여 종여기하는 방식은 레이저 결정의 두께가 수백 마이크로미터 정도이기 때문에 발생된 레이저 빔의 M 2 값이 작고, 여기빔을 레이저 결정에 반복적으로 진행시켜 흡수효율을 증가시킴으로서 고효율과 고출력이 가능한 장점을 갖는 레이저 구조이다. 다이오드 어레이 빔을 사용하여 Yb:YAG 디스크 결정을 종여기하는 레이저 구조에서 고효율을 갖는 레이저의 제작을 위해서는 고출력 다이오드 어레이의 여기빔을 고체레이저 결정에 효과적으로 결합하여 다이오드 어레이 여기빔이 레이저 결정에 흡수되는 흡수효율을 증가시켜야 하고, Yb:YAG 디스크 레이저 파장이 레이저 결정에 흡수되는 것을 최소화 시켜야 한다. 또한, Yb:YAG 레이저와 같은 3준위 레이저 에너지 준위를 갖는 레이저 발진구조에서 고출력 여기빔으로 레이저 결정을 여기 시 레이저 매질의 온도상승에 의한 기저 레이저 준위의 전자밀도증가에 의한 밀도반전의 감소를 레이저 결정의 냉각을 통해서 최소화 시켜야 한다.◦ 본 발명은 광섬유나 여기빔 균질화용 관을 사용치 않고 복합포물집속체를 광공동으로 사용하여 적층 다이오드 어레이에서 방출되는 여기빔을 직접 디스크 형태의 레이저 결정에 결합함으로서 여기빔의 결합효율을 증가시킬 수 있다. 고품질, 고효율, 그리고 고출력의 디스크 레이저 장점을 유지하면서 여기빔의 궤환을 위한 광학계를 제거할수 있어 구조와 제작이 간단한 장점을 갖는다. 기존의 디스크 레이저는 결정의 한면에서 냉각이 가능하였으나, 고안된 구조는 양면에서 동시에 냉각이 가능하여 레이저 열효과를 줄임으로서 임계 여기출력의 감소에 의한 레이저 효율의 증가와 레이저 빔의 질의 개선이 가능하다.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-07-31
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