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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김수기
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 용인대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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슬래그는 철을 생산하는 과정에서 제철할 때 생긴 제품 이외의 찌꺼기로서 제련공정이 끝난 후에도 남아있는 비환원화합물(NRCs)로 구성되어 있으며 비환원화합물의 분석을 통해 광석 및 제련온도, 철 생산공정 등을 추정해 볼 수 있다. 그러나 기존의 슬래그와 비금속개재물 연구는 단순 함량으로 판단하는 경우가 대부분이다. 슬래그의 조성은 가공공정에 따라 환원되고 배소되는 성분들이 있기 때문에 그 함량이 차지하는 상대적 비율도 달라지게 되므로 단순히 한 가지 성분의 함량만으로 판단하는 것은 오류가 있을 수 있고, 성분 간 비율 비교 분석을 통해 종합적으로 판단할 필요가 있다.
본 연구는 고대 제철로 재현실험의 제련 슬래그를 대상으로 하였으며 미세조직을 관찰하고 성분을 분석하여 종합 고찰하고자 하였다. 또한 기존의 연구 방법 대신 슬래그의 주성분에 대한 다른 성분들의 상대적인 비율을 활용한 해석 방법을 제시하고 슬래그 간의 경향성을 파악함으로써 노(爐) 내에서 슬래그가 기인된 성분 출처를 연구하고자 하였다. 이러한 슬래그 분석과 해석 방법에 대한 연구를 통해 고대 제철법에 대한 기초자료를 제공하고, 정확한 고대 제철기술을 파악하기 위해 슬래그 또는 비금속개재물 분석 데이터의 해석 방법을 정립하는 시도를 해보고자 하였다.
미세조직 조사결과 유리질 바탕에 장주상, 부정형, 침상의 fayalite 기지조직이 확인되었고 수지상의 wutite가 생성되어 있었다. 또한 대부분의 시편에 백색 다각형 스피넬 조직이 확인되었는데 SEM-EDS 분석 결과 다른 조직보다 TiO2가 높게 검출되는 것으로 보아 ulv?spinel로 추정되며 성분분석 결과에서 TiO2 함량이 높게 나타난 것과 연관이 있을 것으로 생각된다.
실험에 사용된 광석 및 점토, 첨가제에 공통적으로 TiO2 함량이 1.6% 이상으로 높게 분석된 것으로 확인되었으며 또한 모든 슬래그 분석 결과에서 CaO/SiO2 값이 0.4 이하로 나타나는 것과 실제 복원실험에서 조재제를 사용하지 않았다는 것이 일치하는 것으로 보아 고대 제철기술을 해석하는데 있어 단순 함량으로 해석하는 방법보다 성분 간 비율을 종합적으로 파악하는 방법이 더욱 정확한 해석 방법이 될 수 있을 것으로 판단된다.
분석 결과 데이터를 이변량 비교 분석 그래프와 삼각좌표 비교 분석 그래프로 작성한 결과 슬래그 성분에 따라 점토 성분이 높은 슬래그와 CaO와 TiO2 같은 광석에서 기인할 수 있는 성분으로 구별되어 그룹을 형성하는 것이 확인되었고 이는 노에서 생성된 위치와도 관련이 있는 것으로 판단하였다. 본 연구에서는 기준시료인 광석을 중심으로 형성된 그룹은 광석 슬래그군으로, 점토와 마사토를 중심으로 형성된 그룹은 점토 슬래그군이라 명명하였으며 그래프 상에서 어느 군집에 더 근접한가에 따라 슬래그가 기인한 성분의 추정이 가능한 것으로 판단하였다.
본 연구는 고대 제철로 재현실험의 제련 슬래그를 대상으로 하였으며 미세조직을 관찰하고 성분을 분석하여 종합 고찰하고자 하였다. 또한 기존의 연구 방법 대신 슬래그의 주성분에 대한 다른 성분들의 상대적인 비율을 활용한 해석 방법을 제시하고 슬래그 간의 경향성을 파악함으로써 노(爐) 내에서 슬래그가 기인된 성분 출처를 연구하고자 하였다. 이러한 슬래그 분석과 해석 방법에 대한 연구를 통해 고대 제철법에 대한 기초자료를 제공하고, 정확한 고대 제철기술을 파악하기 위해 슬래그 또는 비금속개재물 분석 데이터의 해석 방법을 정립하는 시도를 해보고자 하였다.
미세조직 조사결과 유리질 바탕에 장주상, 부정형, 침상의 fayalite 기지조직이 확인되었고 수지상의 wutite가 생성되어 있었다. 또한 대부분의 시편에 백색 다각형 스피넬 조직이 확인되었는데 SEM-EDS 분석 결과 다른 조직보다 TiO2가 높게 검출되는 것으로 보아 ulv?spinel로 추정되며 성분분석 결과에서 TiO2 함량이 높게 나타난 것과 연관이 있을 것으로 생각된다.
실험에 사용된 광석 및 점토, 첨가제에 공통적으로 TiO2 함량이 1.6% 이상으로 높게 분석된 것으로 확인되었으며 또한 모든 슬래그 분석 결과에서 CaO/SiO2 값이 0.4 이하로 나타나는 것과 실제 복원실험에서 조재제를 사용하지 않았다는 것이 일치하는 것으로 보아 고대 제철기술을 해석하는데 있어 단순 함량으로 해석하는 방법보다 성분 간 비율을 종합적으로 파악하는 방법이 더욱 정확한 해석 방법이 될 수 있을 것으로 판단된다.
분석 결과 데이터를 이변량 비교 분석 그래프와 삼각좌표 비교 분석 그래프로 작성한 결과 슬래그 성분에 따라 점토 성분이 높은 슬래그와 CaO와 TiO2 같은 광석에서 기인할 수 있는 성분으로 구별되어 그룹을 형성하는 것이 확인되었고 이는 노에서 생성된 위치와도 관련이 있는 것으로 판단하였다. 본 연구에서는 기준시료인 광석을 중심으로 형성된 그룹은 광석 슬래그군으로, 점토와 마사토를 중심으로 형성된 그룹은 점토 슬래그군이라 명명하였으며 그래프 상에서 어느 군집에 더 근접한가에 따라 슬래그가 기인한 성분의 추정이 가능한 것으로 판단하였다.
목차
Ⅰ. 서론 1Ⅱ. 이론적 배경 32.1 철광석과 연료 32.2 고대 제철기술 62.2.1 제련 61) 고체저온환원법 72) 고온용융법 72.2.2 단야 82.3 슬래그 92.3.1 슬래그의 정의와 분류 91) 제련 슬래그 102) 단야 슬래그 113) 주물 슬래그 112.3.2 슬래그의 화학조성 12Ⅲ. 연구 대상 및 분석방법 143.1 연구 대상 143.2 분석방법 173.2.1 시편제작 173.2.2 미세조직 관찰 및 성분분석 173.2.3 데이터 해석 18Ⅳ. 분석 결과 194.1 미세조직 194.1.1 반용융 광석 194.1.2 송풍관편(슬래그) 214.1.3 노 내 중앙 슬래그 224.1.4 노바닥 슬래그 234.1.5 노벽 슬래그 244.1.6 배재구 수습 슬래그 254.1.7 송풍관 역류 슬래그 284.2 성분분석 294.2.1 기준시료 294.2.2 반용융 광석 294.2.3 송풍관편 304.2.4 노 내 중앙 슬래그 314.2.5 노바닥 슬래그 324.2.6 노벽 슬래그 324.2.7 배재구 수습 슬래그 334.2.8 송풍관 역류 슬래그 34Ⅴ. 고찰 355.1 분석 결과 종합 355.2 성분 간 비율 비교 분석 385.3 이변량 비교 분석 그래프 415.4 삼각좌표 비교 분석 그래프 45Ⅵ. 결론 47참 고 문 헌 49ABSTRACT 53
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