• Article Review

    Production Technology of Titanium by Kroll Process

    Kroll법에 의한 타이타늄의 제조기술

    Ho-Sang Sohn

    손호상

    Titanium sponge is industrially produced by the Kroll process. In order to understand the importance of the emerging smelting and recycling process ...

    현재 타이타늄 스펀지는 Kroll법에 의해 만들어지고 있다. 타이타늄의 새로운 제련법과 리사이클링 기술의 중요성을 이해하기 위해서는 기존의 타이타늄 제조기술에 대한 검토가 필요하므로 본 ...

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    Titanium sponge is industrially produced by the Kroll process. In order to understand the importance of the emerging smelting and recycling process, it is necessary to review the conventional production process of titanium. Therefore this paper provides a general overview of the conventional titanium manufacturing system mainly by the Kroll process. The Kroll process can be divided into four sub-processes as follows: (1) Chlorination of raw TiO2 with coke, by the fluidized bed chlorination or molten salt chlorination (2) Magnesium reduction of TiCl4 and vacuum distillation of MgCl2 and Mg by reverse U-type or I-type with reduction-distillation integrated retorts (3) Electrolysis process of MgCl2 by monopolar cells or multipolar cells to electrolyze into chlorine gas and Mg. (4) Crushing and melting process in which sponge titanium is crushed and then melted in a vacuum arc furnace or an electron beam furnace Although the apparatus and procedures have improved over the past 80 years, the Kroll process is the costly and time-consuming batch operation for the reduction of TiCl4 and the separation of MgCl2.


    현재 타이타늄 스펀지는 Kroll법에 의해 만들어지고 있다. 타이타늄의 새로운 제련법과 리사이클링 기술의 중요성을 이해하기 위해서는 기존의 타이타늄 제조기술에 대한 검토가 필요하므로 본 논문에서는 기존의 Kroll법을 중심으로 한 타이타늄 제조기술에 대해 고찰하였다. Kroll법은 아래와 같이 크게 네 가지 공정으로 구분할 수 있다. (1) 유동 염화법이나 용융염 염화법에 의한 TiO2의 염화 공정 (2) 반응기 결합방법에 따른 역U자형이나 I자형을 이용한 TiCl4의 Mg에 의한 환원과 Mg와 MgCl2의 증류 (3) 단극형이나 복극형 전해조에 의한 반응 부산물인 MgCl2의 전해와 Mg과 Cl2의 생성 (4) 스펀지 타이타늄의 분쇄와 VAR이나 EBM에 의한 용해 및 잉곳 제조 지난 80년 동안 제련공정이 많이 개선되었지만, Kroll법은 TiCl4의 환원과 MgCl2의 분리를 위한 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리는 회분식 조업이라는 문제점을 가지고 있다.

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    August 2020
  • Article Review

    Current Status and Utilization Technology of End-of-Life Photovoltaic Modules

    태양광 폐 모듈의 처리현황 및 실용화 기술

    Jai Young Cho, Areum Park, Hyun Mok Yun, Yun-Su Jun and Joon Soo Kim

    조재영 · 박아름 · 윤현목 · 전연수 · 김준수

    Recently, it is increasing a amount of installed solar-cell rapidly, and end-of-life photovoltaic(ELP) modules are generated in according to the reduction ...

    최근에 태양광 발전 시설이 급격히 증가됨에 따라 사용 후 태양광 모듈의 발생량이 급증할 것으로 예상된다. 태양광 폐 모듈의 리싸이클링은 일부 국가에서 시도하고 ...

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    Recently, it is increasing a amount of installed solar-cell rapidly, and end-of-life photovoltaic(ELP) modules are generated in according to the reduction of cell efficiency largely. Recycling of ELP modules are begun at an advanced nation already, but there are bring about environmental contamination and resource recovery problems owing to not treated ELP modules because of economic cost completely. First of all, there were researched basic study for treatment conditions of used solar cell inspection, dismantling of aluminum frame, crushing / grinding & separation of tempered glass, removal of back sheet & EVA film, leaching & precipitation recovery of valuable metals and treatment of waste water. Therefore, we establish optimum conditions through carried out of designed apparatus, installation of equipment, test operation & trouble shooting in scale of 1ton/day pilot plant test. Following to economic review, it does have the economic efficiency until to the case of tempered glass recovery, but does not have the economic value in case of total processes until to recover the valuable metals. However, there are guaranteed economic value if we are gained a large amount of the expenses through EPR supported system. It was confirmed the commercialized possibility of ELP modules recycling if there were established on the collecting ELP modules, reusing criteria, economical technology, enactment of directives and enforcement of EPR supported system efficiently.


    최근에 태양광 발전 시설이 급격히 증가됨에 따라 사용 후 태양광 모듈의 발생량이 급증할 것으로 예상된다. 태양광 폐 모듈의 리싸이클링은 일부 국가에서 시도하고 있지만, 경제성이 확보된 실용화 기술의 부재로 폐 모듈이 방치 및 폐기되어, 환경오염은 물론 유가자원 회수 측면에서도 많은 문제를 야기시키고 있으므로 대책 마련이 시급하다. 이와 같은 현실에 비추어 본 기술개발에서는 폐 모듈의 성능검사, 알루미늄 프레임 해체, 강화유리의 파분쇄 및 박리, back sheet 및 EVA의 분리 제거, 유가금속의 침출과 침전 회수 및 폐액 처리의 기반 기술을 확립한 다음, 이를 기초로 대단위 처리 시설을 설계 제작 및 운전함으로써 실용화기술을 확립하였다. 본 연구에서는 대단위 시험을 통하여 1 ton/day 규모의 폐 모듈 처리의 최적 조건을 확립한 다음, 얻어진 자료를 근거로 경제성 검토를 실시하였다. 프레임 해체 및 강화유리 박리 공정까지는 경제성이 있었으나, 유가금속 회수를 포함한 전체 공정을 포함하면 생산자 책임(EPR) 제도의 시행에 따른 재활용 분담금의 지원이 이루어지지 않는 한 경제성이 박약하였다. 향후 태양광 폐 모듈의 수거, 재사용 인증기준, 철거비 부담, 효율적인 처리 기술 확보, 관련 법규제정 및 EPR 제도 등의 문제가 해결된다면, 경제성 확보가 용이하여 상용화가 가능할 것이다.

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    August 2020
  • Article Review

    Status and Future Prospects for Plastics Recycling

    폐플라스틱 리싸이클링의 현주소 및 향후 방향

    Young Ju Cho and Bong-Gyoo Cho

    조영주 · 조봉규

    Recently, plastic recycling has emerged as a social issue, and its importance is increasing. Therefore, this article reviewed the current status and ...

    폐플라스틱 리싸이클링이 사회적 이슈로 부각하여 그 중요성이 날로 더해지고 있는 이때에 우리나라 폐플라스틱의 리싸이클링 현황 및 향후 나아갈 방향에 대하여 고찰하였다. 폐플라스틱 ...

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    Recently, plastic recycling has emerged as a social issue, and its importance is increasing. Therefore, this article reviewed the current status and the future directions of domestic plastic recycling. Plastic recycling is major economic and social problems not only in South Korea but also worldwide and is being treated as an important factor for protecting the environment and for sustainability in the next generation. In particular, China, which has been dealing with a large amount of plastic waste generated around the world, has banned importing plastic waste, therefore, other countries have faced the problem of recycling plastics in their countries. In South Korea, the landfill and incineration of the waste are becoming more difficult by the Framework Act on Resources Circulation, therefore, the recycling and reuse of plastics are a very important.


    폐플라스틱 리싸이클링이 사회적 이슈로 부각하여 그 중요성이 날로 더해지고 있는 이때에 우리나라 폐플라스틱의 리싸이클링 현황 및 향후 나아갈 방향에 대하여 고찰하였다. 폐플라스틱 리싸이클링은 비단 우리나라뿐만 아니라 전 세계 주요 경제적, 사회적 문제로 부각되어 환경을 보호하고 다음 세대에 지속가능한 지구를 물려주는데 중요 요소로 다뤄지고 있다. 특히 그동안 전 세계 발생되는 플라스틱 폐기물의 상당량을 처리해 오던 중국이 플라스틱 폐기물의 수입을 중단함에 따라 각국은 자국 내에서 폐플라스틱을 리싸이클링 해야만 하는 문제에 직면하게 되었다. 우리나라도 자원순환법에 의해 폐플라스틱의 매립 및 소각이 더욱 어려워지고 있어 폐플라스틱을 효과적으로 리싸이클링 하여 다시 사용하는 것은 매우 중요한 과제이다.

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    August 2020
  • Research Paper

    Improvement Plan for Calculation of Financial Contributions to Treatment of Waste Electrical and Electronic Equipments

    폐전기ㆍ전자제품 처리에 대한 분담금 산정의 개선방안

    Han-Soo Kim and Dae-Bong Kim

    김한수 · 김대봉

    Producer and distributor of electrical and electronic equipment may directly collect waste electrical and electronic equipment that falls under the class to ...

    전기·전자제품 생산업자와 판매업자는 자신이 배포한 장비가 속하는 등급에 해당하는 폐전기·전자제품을 직접 수거하거나 한국전자제품자원순환공제조합에 가입하여 공제조합이 대리할 의무를 이행하도록 할 수 ...

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    Producer and distributor of electrical and electronic equipment may directly collect waste electrical and electronic equipment that falls under the class to which the equipment they distributed belongs, or may join KERC(Korea Electronic Recycling Cooperative) and have KERC fulfill the duty to collect on behalf. In this study, the system of calculating the financial contributions is reviewed, and then the defined problems and improvement plan are proposed. First, the standard operation and time should be set for collection and transportation costs, taking into account the operation by collection type. Second, since there is a difference in the screening method of the recycling center, the standard cost for the allocation factor should be set by reflecting the difference in these methods and the characteristics of the product line being processed. Third, it is necessary to secure a budget of sufficient size by determining the median or average value rather than the minimum value in the forecast model for visit collection. This study is suggesting in that it examines the problems of the allotted contributions paid by the mutual aid members to KERC and suggests ways to improve them.


    전기·전자제품 생산업자와 판매업자는 자신이 배포한 장비가 속하는 등급에 해당하는 폐전기·전자제품을 직접 수거하거나 한국전자제품자원순환공제조합에 가입하여 공제조합이 대리할 의무를 이행하도록 할 수 있다. 본 연구에서는 분담금의 요율체계를 검토하고, 파악한 문제점과 이에 대한 개선방안을 제시한다. 첫째, 수집비 및 운반비에 대해 회수유형별 작업을 고려하여 표준작업 및 시간을 설정해야 한다. 둘째, 리사이클링센터의 선별방식에 차이가 있으므로, 이들 방식의 차이와 처리하는 제품군 특성을 반영하여 할당인자에 대한 표준원가를 설정해야 한다. 셋째, 방문수거비 예측모형에서 최소값이 아닌 중앙값 또는 평균값으로 결정하여 충분한 규모의 예산을 확보해야 한다. 본 연구는 공제회원이 공제조합에 납부하는 분담금의 문제점을 살펴보고 이에 대한 개선방안을 제시하였다.

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    August 2020
  • Research Paper

    Selective Extraction of Cobalt and Nickel in the Presence of Magnesium from Sulphate Solutions by Versatic Acid 10

    마그네슘이 함유된 황산용액에서 Versatic acid-10에 의한 코발트와 니켈의 선택적 추출

    Yeon chul Cho, Jae woo Ahn and Jae young Lee

    조연철 · 안재우 · 이재영

    Separation of Co and Ni over Mg from the sulfuric acid solutions using Cyanex272, PC88A and Versatic acid 10 as an extractant ...

    황산용액에서 코발트와 니켈을 마그네슘으로부터 분리하기 위해 추출제로 Cyanex272, PC88A 그리고 Versatic acid 10를 사용하여 추출실험을 실시하였다. 코발트, 니켈 및 마그네슘의 추출거동을 비교 ...

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    Separation of Co and Ni over Mg from the sulfuric acid solutions using Cyanex272, PC88A and Versatic acid 10 as an extractant was carried out. From the comparative studies about the extraction behavior of Co, Ni and Mg, Versatic acid 10 was superior to Cyanex272 and PC88A for the selective extraction of cobalt and nickel from the mixed solutions. About 98% of Ni and Co were extracted at equilibrium pH 7.0 and less than 5% of Mg was co-extracted by Versatic acid 10. McCabe-Thiele diagram indicated two stages requirement for Co and Ni extraction by 10% Versatic acid 10 at pH 7.0 and phase ratio (A/O) of 2.0. The loaded Co and Ni in organic phase was stripped effectively the sulfuric acid concentration above 70 g/L. 99.78% of cobalt and 98.42% of nickel were stripped.


    황산용액에서 코발트와 니켈을 마그네슘으로부터 분리하기 위해 추출제로 Cyanex272, PC88A 그리고 Versatic acid 10를 사용하여 추출실험을 실시하였다. 코발트, 니켈 및 마그네슘의 추출거동을 비교 실험한 결과, Versatic acid 10이 가장 우수하다는 것을 알 수 있었다. 평형 pH 7.0에서 Versatic acid 10을 사용하여 약 98%의 코발트 와 니켈이 추출되고, 5% 이하의 마그네슘이 공추출 되었다. McCabe-Thiele 도표 분석으로부터 pH 7.0, 상비(A/O) 2.0에서 10% Versatic acid 10에 의해 코발트 와 니켈을 추출하기 위해서는 2단이 필요하였다. 유기상에 추출된 코발트 및 니켈은 70g/L H2SO4 이상인 경우 효과적으로 탈거가 가능하였고, 이때 코발트는 99.78%, 니켈은 98.42% 탈거되었다.

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    August 2020
  • Research Paper

    Synthesis of Na Compounds from Sodium Concentrated Solution Using Carbonation and Cryo-crystallization

    탄산화 및 저온 결정화를 통한 나트륨 농축수로부터 나트륨 화합물 합성

    Seung-Woo Lee, Soochun Chae and Jun-Hwan Bang

    이승우 · 채수천 · 방준환

    Carbonation (step I) and cryo-crystallization (crystallization at low temperature) (step II) were performed to synthesize Na compounds from sodium concentrated solution. In ...

    나트륨 농축수로부터 나트륨 화합물을 합성하기 위하여 탄산화(step I) 및 저온 결정화(step II)를 수행하였다. 탄산화 과정에서는 반응 온도를 조절 변수로 ...

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    Carbonation (step I) and cryo-crystallization (crystallization at low temperature) (step II) were performed to synthesize Na compounds from sodium concentrated solution. In the step 1, the solubility and pH of carbon dioxide (95 wt.%) affecting carbonation could be changed by the variation of reaction temperature. The step II was performed at 2 °C after carbonation. The injection of carbon dioxide was carried out twice for the stable production and the saturated solubility of carbonate ions in solution. Firstly, we tried to inject CO2 for controlling the solubility of CO2 by changing the reaction temperature from 35 °C to 10 °C, and the second injection was aimed at 10 °C for inducing nucleation of Na compound through carbonation after NaCl solution addition. In the cryo-crystallization step, the crystal growth of Na compounds could be induced by slowing the carbonation rate through reaction temperature change from 10 °C to 2 °C. In this study, the effect on NaOH concentration was examined and the purity of Na compound was increased when 2M NaOH was used. In addition, the synthesized Na compounds were mostly rod-shaped and consisted of sodium carbonate or sodium carbonate with monohydrate.


    나트륨 농축수로부터 나트륨 화합물을 합성하기 위하여 탄산화(step I) 및 저온 결정화(step II)를 수행하였다. 탄산화 과정에서는 반응 온도를 조절 변수로 이용하여 이를 통해 이산화탄소(95 wt.%)의 용해도 및 pH를 변화시켰다. 저온 결정화 과정은 탄산화 과정 후 2 °C로 유지한 상태에서 진행하였다. 이산화탄소의 주입은 용액 내 탄산 이온의 안정적 생산과 포화 용해도를 고려하여 두 차례 주입하였다. 첫 번째 주입은 이산화탄소 주입량 증가 및 안정적인 탄산 이온 생성을 목적으로 반응 온도를 35 °C에서 10 °C로 변화시켜 CO2의 용해도를 변화하고자 하였고, 두 번째 주입은 NaCl 용액 혼합과 동시에 탄산화를 통한 나트륨 화합물의 핵생성을 유도할 목적으로 수행하였다. 또한 저온 결정화에서는 pH 조절 및 반응 온도 변화(10 °C에서 2 °C)를 통해 탄산화 속도를 느리게 유도함으로써 나트륨 화합물의 결정 성장을 유도할 수 있었다. 본 연구에서는 NaOH 농도에 대한 효과를 검토하였으며 2M NaOH를 사용한 경우에 나트룸 화합물의 순도가 증가하였다. 또한, 합성 한 나트륨 화합물은 대부분 rod 형상을 갖는 물질들로 X-선 회절 분석을 통해 중탄산나트륨 또는 수화물(monohydrate) 형태의 탄산나트륨임을 확인하였다.

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    August 2020
  • Technical Note

    Aggregation of Thin Copper Wire by Ball Milling Treatment

    볼밀처리에 의한 구리세선의 응집

    Jisu Hwang, Seong Su Cho, Chang Jun Seong and Kyoungkeun Yoo

    황지수 · 조성수 · 성창준 · 유경근

    Recycling processes of spent copper wires cosisnt of several steps of cutting and chopping processes for peeling covering materials followed by gravity ...

    폐구리전선의 재활용 공정은 여러 단계의 절단공정으로 피복재로부터 구리선을 분리 후 비중선별공정으로 구리선을 회수하는 방법이 사용되고 있다. 구리세선은 이후의 재활용 공정에서 손실 등의 ...

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    Recycling processes of spent copper wires cosisnt of several steps of cutting and chopping processes for peeling covering materials followed by gravity separation processes, where copper is recovered. Because copper thin wires could be lost during further recycling processes, the wire may need to be further treated. In the present study, the copper thin wire was treated with ball milling to prevent the loss. Since the aggregation of the copper wire could be formed by bending and entangling the copper wire each other, the degree of flexion of the copper wire was measured after ball milling. When the 0.5 cm and 3 cm copper wires were used, the 0.5 cm copper wire was not bent and the 3 cm copper wires were aggregated regardless of the ball addition. When the 1 cm and 2 cm copper wires were used, the degree of flexion was remarkable when the balls were added. In the tests using 2 cm copper wires, the aggregation ratio of the copper wire gradually increased with the amount of the 20 mm alumina ball, and when 200 ml of 30 mm alumina ball was used, the aggregation ratio increased to 89.29 %, but after increasing the ball amount further, the aggregation ratio decreased. Thus, it is expected that the loss of the copper wire could be reducedif when the copper thin wire is treated with ball milling by the aggregation of copper thin wires.


    폐구리전선의 재활용 공정은 여러 단계의 절단공정으로 피복재로부터 구리선을 분리 후 비중선별공정으로 구리선을 회수하는 방법이 사용되고 있다. 구리세선은 이후의 재활용 공정에서 손실 등의 우려가 있어 추가적인 처리가 필요하다. 이 연구에서는 볼밀처리를 통해 구리세선의 응집체를 구성하여 손실을 방지하고자 하였다. 구리선의 응집은 구리선이 휘어져 서로 얽히는 과정에서 발생하므로 본 연구에서는 볼밀처리 후 구리전선의 굴곡도를 측정하였다. 0.5 cm와 3 cm의 구리세선을 사용하였을 때 볼의 투입과 상관없이 0.5 cm 구리세선은 휘지 않았고, 3 cm의 구리세선은 모두 응집되었다. 1 cm와 2 cm의 구리선을 사용하였을 때는 볼을 투입하였을 때 구리선의 휨 현상이 현저하였다. 2 cm의 구리세선을 사용한 실험에서 20 mm 알루미나 볼의 투입량을 증가시킴에 따라 구리선의 응집율은 점차적으로 증가하였고 30 mm 알루미나 볼을 사용하였을 때 200 ml 투입한 경우 응집율이 89.29 %로 증가한 후 볼 투입량을 증가시키면 응집율이 감소하였다. 이와 같이 구리세선을 볼밀 처리하면 구리세선의 응집체 형성이 가능하여 구리세선의 손실이 감소될 것으로 기대된다.

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    August 2020