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1P-742 Si 고형 첨가제가 Al-Si7Mg 합금 주조 시 주물에 미치는 영향
배민아,김명환,이만식 한국공업화학회 2017 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2017 No.1
알루미늄 및 다른 경금속 주조 산업에 있어 광범위하게 사용되는 주물사용 바인더는 성형체 자체 중량만으로는 변형되지 않는 보형성과 외부의 큰 힘에는 변형되는 유동성을 동시에 가져야 한다. 일반적으로 이러한 특징을 가지고 있으며 대량 생산방식에서 소형 및 다형상 중자 조형이 가능한 유기 바인더가 다년간 폭넓게 사용되고 있으나, 유기바인더는 중자 조형 시 열분해 되어 다량의 CO와 VOCs(휘발성 유기화합물)가 발생하게 되는데 이는 환경에 악영향을 미친다. 이에 유기바인더를 대체하고, 주물사의 재활용이 가능한 무기바인더의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 물유리(xSiO<sub>2</sub>-yNa<sub>2</sub>O)를 주원료로 하는 무기바인더는 주조 시 알루미늄 표면에 모래를 잔류시키는 문제점을 가지는데 이에 중자 제조 시 고형 첨가제를 모래에 혼합하여 소착 문제를 방지한다. 본 연구는 Si 고형 첨가제의 함량을 0.5wt%~3wt%로 조절하여 이에 따라 Al-Si7Mg 합금 주조 시 주물에 미치는 영향을 확인하였다.
무기바인더 내 알칼리 금속이 인공사 중자 강도에 미치는 영향
배민아,이만식,김경호,백재호 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-
사형 주조에서 사용되는 천연사의 대안으로 관심 받고 있는 세라믹 인공사는 천연사에 비해 불순물 함량이 적고, 높은 내화도로 인한 낮은 열팽창율을 가지고 있어 주조 결함을 크게 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 천연사의 고갈에 따른 주물사 공급의 문제와 더불어 국제 환경규제 강화로 인해 친환경적인 주조 환경을 만들기 위해 인공사와 인공사에 적용할 수 있는 무기바인더의 개발이 동시에 진행되고 있다. 이에 본 연구는 무기바인더를 인공사에 적용할 시 나타나는 물리 화학적 특성 및 강도, 내수강도를 확인하였으며, 실제 상용 중자(core) 생산 테스트를 진행하여 상용화 가능 여부를 확인하였다. 천연사에 사용하는 무기바인더의 경우 인공사에 적용할 시 초기강도가 낮게 발현되는데, 이를 개선하기 위해 무기바인더 내 알칼리 금속(K, Na)의 함량을 높여 바인더 초기 강도를 높이고자 하였으며 강도 평가와 상용화 테스트를 동시에 진행하였다. 그 결과 무기바인더 내 알칼리 금속의 함량이 높을수록 초기 강도는 126.4N/㎠에서 203.2N/㎠까지 증가하였으며, 성공적으로 상용품을 제작할 수 있음을 확인하였다.
물유리계 바인더의 첨가제가 Al-Si7Mg 합금 주조 시 소착에 미치는 영향
배민아,김명환,박정욱,이만식 대한금속·재료학회 2018 대한금속·재료학회지 Vol.56 No.4
Traditional organic binders used by the foundry industry produce problems such as generation of volatile organic compounds(VOCs), smoke and etc. A water glass binder system has been developed to improve the casting strength and to solve the environmental problems. However the water glass binder has a serious problem of sand burning. In this study, a commercial water glass binder was modified to reduce sand burning during aluminium casting by the addition of Calcium carbonate, activated carbon, and monosaccharide. The modified water glass binder was characterized by XRF, viscometer and TGA-DTA. We then evaluated the water glass binder core strength. Casting tests were conducted using Al-Si7Mg alloy to compare the ability to prevent sand burning in a sand mold. The XRF results of the prepared modified water glass binder showed a similar molar ratio of SiO2/Na2O to the commercial one. From the TGA-DTA analysis and gas emission calculation, it was considered that gas generation and corresponding inhibition of sand burning would be maximized with the monosaccharide-added water glass binder. Casting evaluation showed reduced sand burning for the water glass binder with mono saccharide. Also, core strength was found to be similar to the commercial water glass binder. These results prove that the monosaccharide-added water glass binder could replace the traditional organic binder.
2015~2020년 사이 남한 PM<SUB>2.5</SUB> 농도에 대한 국외 기여도 변화와 관측 기반 보정
배민아,김순태 한국대기환경학회 2021 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
최근 중국에서 대기오염물질의 배출량과 농도는 빠른 감소 추세인 것으로 보고되고 있다. 중국의 배출 영향을 크게 받는 국내에서는 국가간 배출원-수용지 관계를 규명하기 위하여 대기질 모사를 주로 이용하고 있다. 대기질 모사를 위한 입력자료인 배출목록은 작성시기와 모사 시기 간에 상당한 시차가 존재하며, 이로 인해 동북아 지역처럼 배출량이 급변하는 지역에서는 배출 변화를 고려한 국내외 기여도 분석이 필요하다. 본 연구에서는 가용한 배출목록을 바탕으로 대기질 모사를 수행하여 국외 기여농도의 장기 변화를 분석하였다. 또한, 풍상의 배출원 지역에서의 모사 불확도를 고려하기 방안으로, 관측 및 모사 농도를 기반으로 국외 기여농도를 보정하였다. 대상 기간은 2015~2020년 및 COVID-19 기간으로, 보정 전후의 국외 기여농도의 변화를 검토하였다. 대기질 모사는 WRF-SMOKE-CMAQ 시스템을 이용하였다. 국내 배출목록은 CPASS 2016를 공통적으로 사용하며, 국외 배출목록을 CREATE 2015와 KORUSv5를 이용하여 수행한 각각의 모사를 C15와 Kv5라 하였다. 배출원-수용지 관계분석을 위해 국외배출량을 50% 삭감한 민감도 모사로부터 Zero-Out Contribution를 산정하였다. 각 모사에서 평가된 국외 기여농도는 6년간 C15에서 13.7~15.9 ㎍/㎥, Kv5에서 8.5~10.7 ㎍/㎥로 추정되었다. 기여농도는 보정 후 C15에서 8.6~14.1 ㎍/㎥, Kv5에서 8.0~13.5 ㎍/㎥로 두 모사에서 유사하게 평가되었다. 또한, 국외 기여농도는 2015~2017년 대비 2018~2020년에 10.4 → 6.9 ㎍/㎥로 30%가량 감소하였다.
The Effect of the Surface Energy of Water Glass on the Fluidity of Sand
배민아,이만식,백재호 대한금속·재료학회 2020 대한금속·재료학회지 Vol.58 No.5
In recent years, the metal casting industry has sought to meet ever more stringent environmental standards. Inorganic binders based on silicate chemistry have many advantages with respect to environmental issues, but often suffer from reduced strength, burn-on and poor water-resistance. In particular, when sand is mixed with a water glass based inorganic binder, it adversely affects fluidity. In this study, a Powder flow test (PFT) analysis was conducted to confirm the effect of the surface tension of water glass on mixed sand. Certain additives were selected as surfactants to lower the surface tension of the water glass. The characteristics of the samples were measured using the PFT. A correlation between the surface tension of the water glass and the fluidity of the mixed sand was established. We then evaluated the effect of the inorganic binder on core strength. Using the surfactants, the fluidity of the mixed sand increased by 66%. However, strength and water resistance were reduced by approximately 45%. As a result, it was found that when 1.5% of surfactant was added, the resulting fluidity and humidity strength characteristics produced a mixed sand with good properties. Water glass with improved fluidity can produce a high quality core and mold. Finally, we used a practical application prove that an inorganic binder can replace organic binders in foundry cores.