• Preface (Special Issue)

    Special Issue on Development of Domestic Vanadium Bearing-Minerals

    국내 부존 함바나듐광 개발 분야 특별호 발간에 대해서

    Jeon, Ho-Seok

    전호석

    광물과 에너지는 인류의 삶과 발전에 떼어낼 수 없는 필수 불가결한 자원입니다. 최근, 바나듐 (Vanadium)은 대표적인 차세대 에너지 저장광물 자원으로 손꼽히고 있습니다 ...

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    광물과 에너지는 인류의 삶과 발전에 떼어낼 수 없는 필수 불가결한 자원입니다. 최근, 바나듐 (Vanadium)은 대표적인 차세대 에너지 저장광물 자원으로 손꼽히고 있습니다. 현재까지 주로 제트엔진, 고강도철근, 공구 등 고강도 합금 및 촉매제의 원료로 많이 사용되었습니다. 그러나 최근 대용량 에너지저장시스템(ESS)의 발화 및 폭발로 안정성이 이슈화되면서, 기존 에너지저장 시스템의 대체재로서 충전 및 방전이 자유롭고 장기간 안전하게 사용이 가능한 바나듐 레독스흐름전지 (VRFB: Vanadium Redox Flow Battery)가 개발되어 상용화 단계에 도달하면서, 이에 필수적인 바나듐 원료의 안정적 확보가 관건이 되고 있습니다. 신재생에너지의 확대 및 발전 잉여전력의 저장 활용이 가시화되면서, 대용량 에너지 저장시스템의 시장 확장세를 고려하면 전 세계적으로 바나듐의 사용량이 급격하게 증가할 것이라 기대되고 있습니다. 바나듐은 중국, 러시아, 남아공 3개국에서 전 세계 매장량의 80%, 생산량의 90% 이상을 차지할 만큼 특정 지역에 편중되어 있어, 가격의 변동성이 크고 확보가 매우 어려운 광물입니다. 최근, 경기도 북부지역에 개발 가치가 높은 함바나듐광이 대랑 부존되어 있는 것으로 확인되었습니다. 정확한 매장량과 부존 특성은 현재 조사 중이지만, 바나듐광의 국내 수급측면에서 바나듐의 회수를 위한 선광·제련·활용 기술 등 전주기에 걸친 기술 확보가 매우 시급합니다. 이에, 한국지질자원연구원은 작년부터 국내에 부존되어 있는 VTM 광석을 대상으로 경제성이 우수하고 효율적인 바나듐 회수를 위한 연구를 시작하여, 대량 처리 공정을 현장 실정에 맞게 도입하는 노력과 함께 더 나아가 바나듐 주요 생산국으로 도약할 수 있는 경제 및 산업발전의 견인차 역할을 하고자 열심히 준비하고 있습니다. 본 특별호에서는 국내에 부존되어 있는 함바나듐티탄철광으로부터 바나듐 레독스흐름전지용 전해액을 제조하는 공정까지 선광/제련/활용 전 분야의 기술 및 공정을 포함하는 기술개발 관련 연구 논문들로 특별호를 구성하였습니다. 우선 국내에 부존되어 있는 바나듐 광물자원 생산을 위한 기술개발 필요성에 대한 총설로 시작하였습니다. 그리고 연구의 흐름에 맞게 파분쇄 특성 및 단위선별에 의한 바나듐의 거동 파악 및 정광생산 연구, 바나듐 정광으로부터 고품위 바나듐산화물 (V2O5) 회수를 위한 염배소-수침출, Rotary Kiln 등을 이용하는 건식 및 습식 정/제련 연구, 고품위 오산화바나듐을 활용하여 전해액 제조 및 바나듐 레독스 흐름전지 적용 가능성을 연구한 논문들로 구성하였습니다. 또한, 국내 광산업의 4차 산업 촉진을 위한 메이저 광업회사들의 디지털 첨단사례를 정리한 해설도 수록하였습니다. 산업의 필수 원료인 금속광 자급률이 0.4% 이하인 대표적인 자원빈국인 대한민국에서, 최근 가장 이슈가 되고 있는 고부가가치 광물인 바나듐의 자립수급 기술 확보와 활용은, 국내 뿐 아니라 전 세계적으로 침체되고 있는 광산업계에서 역전의 신호탄이 될 것이라 생각합니다. 본 특별호는 향후 바나듐을 포함한 다양한 산업의 원료광물의 공급을 위한 지속적인 연구개발 및 이를 실용화 할 수 있는 방안을 모색하는데 큰 도움이 될 것이라 기대합니다.

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    February 2021
  • Research Paper (Special Issue)

    Development of Separation Technique for the Production of Vanadium from Domestic Vanadium Titanomagnetite Ore

    국내부존 바나듐 티탄철광으로부터 바나듐 생산을 위한 선별기술 개발

    Byunghun Go, Yosep Han, Dohyun Jeong, Seongmin Kim, Sujeong Lee and Ho-Seok Jeon

    고병헌, 한요셉, 정도현, 김성민, 이수정, 전호석

    This study was carried out magnetic separation experiments for vanadium recovery and mineralogical characterization on domestic Vanadium Titanomagnetite (VTM). Additionally, a beneficiation ...

    본 연구에서는 국내 바나듐 티탄철광(Vanadium Titanomagnetite, VTM)으로 대상으로 광물학적 특성분석 및 바나듐 회수를 위한 자력선별 실험을 실시하였다. 또한 바나듐뿐만 아니라 ...

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    This study was carried out magnetic separation experiments for vanadium recovery and mineralogical characterization on domestic Vanadium Titanomagnetite (VTM). Additionally, a beneficiation process was developed to recover not only vanadium but also titanium. The head ore used in this study was 0.54% based on V2O5, and it was analyzed that more than 80% of magnetite and ilmenite were contained. As a result of the magnetic separation, it was found that the magnetic intensity of 0.05T is effective in improving the grade of vanadium and 0.1T is effective in improving the recovery. Based on this, a magnetic separation process was developed to recover concentrates with a grade of 1% and a recovery of 82.39% based on V2O5. Also, based on the previous experimental results, the development of a process capable of recovering titanium as well as vanadium was developed to simultaneously recover vanadium concentrates with V2O5 grade of 1.06% and 88.41% recovery, and titanium concentrates with TiO2 grade of 42.20% and 73.39% recovery.


    본 연구에서는 국내 바나듐 티탄철광(Vanadium Titanomagnetite, VTM)으로 대상으로 광물학적 특성분석 및 바나듐 회수를 위한 자력선별 실험을 실시하였다. 또한 바나듐뿐만 아니라 티타늄도 함께 회수하기 위한 선별 공정개발을 수행하였다. 본 연구에 사용된 원광의 품위는 V2O5 기준으로 0.54%이며, 자철석 및 티탄철석이 80%이상 함유되어 있는 것으로 분석되었다. 자력선별 실험 결과, 자력의 세기 0.05T는 품위 향상에 0.1T는 회수율 향상에 효과적인 것을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 자력선별공정도를 개발하여 V2O5 기준으로 품위 1%, 회수율 82.39%인 정광을 회수하였다. 또한 앞선 실험결과를 바탕으로 바나듐과 함께 티타늄도 회수 가능한 선광 공정 개발을 진행하여, 품위 1.06V2O5%, 회수율 88.41%인 바나듐 정광과 품위 42.20TiO2%, 회수율 73.39%인 티타늄 정광을 동시에 회수할 수 있는 공정을 개발하였다.

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    February 2021
  • Research Paper (Special Issue)

    Magnetic Separation Behavior of V, Ti, and Fe of Fractured Products from Domestic Vanadium Titanium-Magnetite (VTM) Ore

    국내 바나듐함유 티탄철광 파분쇄 산물 중 바나듐, 티타늄, 그리고 철 자력선별 거동

    Yosep Han, Byunghun Go, Seongmin Kim, Sangho Back, Tsogchuluun Davaadorj and Ho-Seok Jeon

    한요셉, 고병헌, 김성민, 백상호, Tsogchuluun Davaadorj, 전호석

    In this study, vanadium-titanium magnetite (VTM) ore was crushed and ground to effectively concentrate vanadium from the VTM ore. In addition, a ...

    이 연구에서는 국내 바나듐함유 티탄철광(vanadium-titanium magnetite, VTM)내 효과적인 바나듐 회수를 위하여 먼저 VTM의 파쇄 및 분쇄를 수행하였다. 그리고, 분쇄시간에 따른 ...

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    In this study, vanadium-titanium magnetite (VTM) ore was crushed and ground to effectively concentrate vanadium from the VTM ore. In addition, a wet magnetic separation experiment was performed for the fractured products, utilizing various grinding times at a low magnetic intensity (0.05 T). The degree of liberation of the VTM sample was predominantly due to grinding, and a duration of 15 min was set as the optimum grinding time. The best vanadium recovery was obtained from the sample milled for 15 min, achieving a vanadium grade of 1.05% and a recovery of 80.3%. To maximize the amount of vanadium recovered through magnetic separation, it is necessary to selectively separate magnetite and ilmenite as magnetic and non-magnetic mineral, respectively.


    이 연구에서는 국내 바나듐함유 티탄철광(vanadium-titanium magnetite, VTM)내 효과적인 바나듐 회수를 위하여 먼저 VTM의 파쇄 및 분쇄를 수행하였다. 그리고, 분쇄시간에 따른 산물에 대하여 저자력 (0.05 T) 세기에서 습식 자력선별 실험을 수행하였다. 파분쇄에 의하여 VTM의 단체분리가 크게 일어났으며, 15분 분쇄시간이 최적 분쇄시간으로 설정되었다. 게다가, 분쇄시간에 따른 분쇄산물의 자력선별 실험 결과, 15분 분쇄된 시료에서 가장 우수한 바나듐 회수가 가능하였으며, 바나듐 품위 1.05% 그리고 회수율 80.3%를 달성하였다. 자력선별에서의 최대 바나듐으로 회수하기 위해서는 선택적으로 자철석을 자성물질로 티탄철석을 비자성물질로서 효과적으로 분리해야 할 것이다.

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    February 2021
  • Research Paper (Special Issue)

    Optimization of Soda ash Roasting-water Leaching Conditions for Vanadium Recovery from a Vanadium-bearing Titaniferous Magnetite Ore

    함바나듐 티탄철광으로부터 바나듐 회수를 위한 소다회 염배소-수침출 최적 조건 탐색 연구

    Rina Kim, Min-seuk Kim, Jae-chun Lee, Sujeong Lee, Kang-Yeong Kim, Kyeong Woo Chung, Chul-Woo Nam, Sung-Don Kim and Ho-Seok Jeon

    김리나, 김민석, 이재천, 이수정, 김강영, 정경우, 남철우, 김성돈, 전호석

    To recover vanadium from vanadium-bearing titaniferous magnetite (VTM) ore, the conditions of the soda ash (Na2CO3) the roasting and ...

    함바나듐 티탄철광으로부터 바나듐 회수를 위한 소다회 (Na2CO3) 염배소-수침출 조건 확립에 대한 연구를 수행하였다. 주요 광물로 자철석 및 티탄철석을 함유하고 ...

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    To recover vanadium from vanadium-bearing titaniferous magnetite (VTM) ore, the conditions of the soda ash (Na2CO3) the roasting and water leaching were investigated. The VTM ore contained magnetite and ilmenite as the major minerals, from which a concentrate produced from magnetic separation was used as feed material. The vanadium content in the concentrate was approximately 0.8% as V2O5. The experimental factors considered for the process optimization included the amount of Na2CO3 added, and roasting temperature/time for the salt roasting process, and the particle size (D50) of the roasted material, and the leaching temperature/time for the water leaching process. The results show that the maximum vanadium leaching efficiency of 85.2% was achieved at the following optimal conditions: salt roasting at 20 wt% of Na2CO3, 1,000°C and 3 hr, and the water leaching at D50 of 2.1 µm and 80°C for 1 hr.


    함바나듐 티탄철광으로부터 바나듐 회수를 위한 소다회 (Na2CO3) 염배소-수침출 조건 확립에 대한 연구를 수행하였다. 주요 광물로 자철석 및 티탄철석을 함유하고 있는 광석의 자력선별 정광을 연구에 사용하였으며, 정광 중 바나듐 함량은 V2O5로써 약 0.8%로 분석되었다. 본 연구에서 고려한 염배소 및 수침출 영향인자는 Na2CO3 첨가량, 염배소 온도 및 시간 (이상 염배소 인자), 염배소 산물의 D50 입도, 수침출 온도 및 시간 (이상 수침출 인자) 등이다. 연구 결과, 정광을 20 wt% Na2CO3, 1,000°C, 3시간 조건에서 염배소한 후 D50 2.1 µm, 80°C, 1시간 조건하에서 수침출하였을 때, 바나듐의 최대 침출율 85.2%가 달성되었다.

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    February 2021
  • Research Paper (Special Issue)

    Thermodynamic Analysis of Alkali-Roasting Process for Vanadium Extraction Process

    바나듐 회수 공정 설계를 위한 염배소 반응의 열역학적 분석

    Youngjae Kim, Hyunju Lee, Hyunsik Park, Sookyung Kim and Chulwoo Nam

    김영재, 이현주, 박현식, 김수경, 남철우

    In the present study, a thermodynamic analysis was carried out in order to determine the variables affecting the soda-roasting process for vanadium ...

    본 연구에서는 포천에 부존하는 바나듐 함유 티탄철석으로부터 바나듐을 회수하기 위한 염배소 공정의 설계를 위한 공정 조건에 중요한 인자를 열역학적 관점에서 확인하였다. 열역학 ...

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    In the present study, a thermodynamic analysis was carried out in order to determine the variables affecting the soda-roasting process for vanadium extraction. Prior to the analysis, experiments were performed at varying temperatures and Na2CO3 concentrations. A vanadium leaching efficiency above 70% was achieved at 1,273 K with 30 wt.% Na2CO3 addition. Results of the thermodynamic analysis revealed that the formation of the liquidus Na2CO3 phase is the key factor for achieving a high leaching rate of vanadium in the soda-roasting process. Compared to the other reported process conditions, the determining factor was verified from a thermodynamic viewpoint.


    본 연구에서는 포천에 부존하는 바나듐 함유 티탄철석으로부터 바나듐을 회수하기 위한 염배소 공정의 설계를 위한 공정 조건에 중요한 인자를 열역학적 관점에서 확인하였다. 열역학 계산에 앞서, 실제 실험을 통하여 온도 및 Na2CO3의 첨가 조건에 따른 바나듐의 수침출률 변화를 확인하였다. Na2CO3 30 wt% 첨가 및 1,273 K 열처리 조건에서 70% 이상의 높은 바나듐 침출률을 확인하였다. 실제 실험 결과와 열역학 계산 결과를 토대로 하여, 바나듐 수침출에 있어서 중요한 인자는 액상의 Na2CO3 형성임을 도출하였다. 마지막으로 국외 바나듐 함유 티탄철석에 대한 염배소 연구 결과와 열역학 계산 결과와의 비교를 통하여, 본 연구에서 도출한 액상의 Na2CO3 형성이 최적의 염배소 조건 선정에 있어서 중요한 변수 인자임을 확인하였다.

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    February 2021
  • Research Paper (Special Issue)

    Feasibility of Applying a Rotary Kiln to Roast Vanadium in Domestic Titanium-Magnetite Ore

    국내 티탄철광내 바나듐 염배소를 위한 로터리 킬른 이용 타당성 연구

    Sang-hun Lee and Kyeong Woo Chung

    이상훈, 정경우

    We investigated the feasibility of roasting domestic vanadium titanium-magnetite ore in a rotary kiln as a pretreatment to effectively leach vanadium from ...

    국내 바나듐함유 티탄철광내 바나듐을 효율적으로 침출시키기 위하여 전처리로서 로터리킬른을 이용한 염배소 공정의 타당성을 검토하였다. 이러한 적용 타당성 분석은 로터리 킬른 구조, 열유체 ...

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    We investigated the feasibility of roasting domestic vanadium titanium-magnetite ore in a rotary kiln as a pretreatment to effectively leach vanadium from the ore. Such feasibility analyses should consider the various mechanisms and aspects of rotary kilns such as structure, thermal fluid flow, heat/mass transfer, solid (ore particulate) bed behavior, and reaction/operation optimization. However, this study focused on critical process engineering factors such as the residence time of ores and temperature distributions in rotary kilns. The results show that if conventional rotary kilns are modified to resolve some issues such as possible unwanted suspension of fine solid particles and non-uniform distributions of ore bed temperatures in the kiln, an improved roasting performance can be expected. The modifications may include ensuring a sufficient roasting time by installing a circular dam at the end of the rotary kiln.


    국내 바나듐함유 티탄철광내 바나듐을 효율적으로 침출시키기 위하여 전처리로서 로터리킬른을 이용한 염배소 공정의 타당성을 검토하였다. 이러한 적용 타당성 분석은 로터리 킬른 구조, 열유체 흐름, 열/물질전달, 광석의 이송, 운전 최적화 등 다양한 측면에서 고려되어야 하지만 본 논문에서는 공정상 핵심 인자 즉 로터리 킬른내 광석의 체류시간이나 온도분포 등에 중점을 두었다. 그 결과 미세입자 비산, 킬른내 온도구배 등의 문제가 해결된다면 통상적인 로터리 킬른의 개량을 통한 배소효과의 향상을 기대하며 이러한 개량에는 킬른 End 부위 Circular Dam 설치를 통한 킬른내 광석의 충분한 체류시간 확보 등이 포함될 수 있을 것이다.

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    February 2021
  • Research Paper (Special Issue)

    Fundamental Study on the Pyrometallurgical Purification of Vanadium Pentoxide (V2O5)

    오산화바나듐(V2O5)의 건식 정제에 관한 기초 연구

    Byung-Su Kim, Tae-Gong Ryu, Hankwon Chang, Chang-Youl Suh, JeongHyun Yoo, Jihyuk Choi, Sung-Wook Cho and Dae-Sup Kil

    김병수, 류태공, 장한권, 서창열, 유정현, 최지혁, 조성욱, 길대섭

    A fundamental study on the volatilization purification method, a pyrometallurgical purification technology, was carried out to examine the removal of impurities from ...

    본 연구에서는 오산화바나듐(V2O5)로부터 불순물을 제거하기 위한 건식정제 공정법 중의 하나인 휘발정제 방법에 대한 기초연구를 수행하였다. 열역학적 분석결과 ...

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    A fundamental study on the volatilization purification method, a pyrometallurgical purification technology, was carried out to examine the removal of impurities from vanadium pentoxide (V2O5). From the thermodynamic analysis, it was expected that impurities contained in V2O5 could be removed into the gas phase while holding it at temperatures over 300°C for P2O5 and at over 600°C for NaOH and KOH, because of their high vapor pressures. Experiments were carried out in the temperature range of 600–1,100°C and a holding time range of 15–60 min under atmospheric and reduced pressures. The range of reduced pressure was 7.9×10-2–1.1×10-1 atm under an argon atmosphere. By comparing the thermodynamic analysis with the experimental results, it was verified that impurities such as SO3, P2O5, NaOH, and KOH were effectively removed from V2O5 regardless of the pressure conditions of the furnace. At the optimum conditions, V2O5 with a purity of 99.6 wt% was manufactured from V2O5 with a purity of 99.2 wt%.


    본 연구에서는 오산화바나듐(V2O5)로부터 불순물을 제거하기 위한 건식정제 공정법 중의 하나인 휘발정제 방법에 대한 기초연구를 수행하였다. 열역학적 분석결과 오산화바나듐에 함유된 P2O5 불순물은 300°C 이상에서 NaOH와 KOH 같은 불순물은 600°C 이상에서 증기압이 높아 기상으로 휘발 제거가 가능할 것으로 분석되었다. 실험은 대기 분위기와 감압 분위기에서 휘발온도 600 – 1000°C, 유지시간 15 – 60분으로 변화시키면서 수행되었다. 감압은 아르곤 분위기에서 7.9×10-2 – 1.1×10-1 기압으로 조절하였다. 열역학적 분석결과와 실험 결과를 비교함으로써 SO3, P2O5, NaOH, KOH 같은 불순물이 로내 압력 조건에 상관없이 효과적으로 오산화바나듐으로부터 제거된다는 것이 확인되었다. 최적 조건에서 99.6 wt% 순도를 갖는 오산화바나듐이 99.2 wt% 순도를 갖는 오산화바나듐으로부터 제조되었다.

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    February 2021
  • Research Paper (Special Issue)

    Study on the Manufacture of High-purity Vanadium Pentoxide and Electrolyte for a Vanadium Redox Flow Battery

    바나듐 레독스 흐름 전지용 고순도 오산화바나듐 및 전해액 제조 연구

    Sun Kyung Kim, Sukcheol Kwon, Hye-Jin Hong, Yong Jae Suh, Hankwon Chang, Ho-Seok Jeon and In-Su Park

    김선경, 권숙철, 홍혜진, 서용재, 장한권, 전호석, 박인수

    We investigated the hydrolytic precipitation process with regard to purification of low-purity vanadium pentoxide (V2O5) to obtain high-purity vanadium ...

    본 연구에서는 VRFB의 고순도 바나듐 전해액을 제조하기 위해 저순도 오산화바나듐의 고순도화 공정으로 가수분해 침전 공정을 적용하였다. 상용 바나듐 전해액 순도 분석을 통하여 ...

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    We investigated the hydrolytic precipitation process with regard to purification of low-purity vanadium pentoxide (V2O5) to obtain high-purity vanadium electrolyte (VE) of a vanadium redox flow battery (VRFB). The lowest purities of VE and V2O5 for VRFB, which were reviewed through the purity analysis of commercial VE, were found to be 99.98% and 99.8%, respectively. The hydrolytic precipitation process applied to V2O5 powder with 99.7% and 98.3% purity resulted in V2O5 powder with a purity higher than 99.8%. However, the V2O5 powder contained impurities such as Fe and Ga. To further improve the purity, a two-step process comprising red cake precipitation was applied. However, this process exhibited a low vanadium recovery rate; therefore, development of a new single purification process with a high vanadium recovery rate is required.


    본 연구에서는 VRFB의 고순도 바나듐 전해액을 제조하기 위해 저순도 오산화바나듐의 고순도화 공정으로 가수분해 침전 공정을 적용하였다. 상용 바나듐 전해액 순도 분석을 통하여 검토한 VRFB용 바나듐 전해액 및 오산화바나듐의 최저 순도는 각각 99.98% 및 99.8%로 확인되었다. 초기 순도가 99.7% 및 98.3%인 오산화바나듐에 가수분해 침전 공정을 적용할 경우 99.8% 이상의 고순도 오산화바나듐이 제조되었지만 Fe, Ga 성분이 불순물로 함유되었다. 추가적인 순도 향상을 위해 red cake 침전 단계를 포함하는 2단계 공정을 적용하였으나 바나듐 회수율이 감소하는 단점이 확인되었다. 따라서 향후 단일 공정으로 구성되어 높은 바나듐 회수율을 얻을 수 있는 고순도 바나듐 정제 공정 개발이 필요하다.

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    February 2021
  • Research Paper (Special Issue)

    Reductive Precipitation of Vanadate by Shewanella putrefaciens and Its Applicability to Vanadium Redox Flow Battery

    Shewanella putrefaciens에 의한 5가 바나듐의 환원성 침전과 바나듐 레독스 흐름전지 적용 가능성

    Seungha Jo, Ji-In Kim, Hyeop-Jo Han, Ho-Young Jung, In-Su Park and Jong-Un Lee

    조승하, 김지인, 한협조, 정호영, 박인수, 이종운

    Vanadate reduction by a bacterium, Shewanella putrefaciens, was experimentally investigated under aerobic and anaerobic conditions. Lactate was supplied as an electron donor ...

    박테리아인 Shewanella putrefaciens에 의한 V(V) 환원을 호기성 및 혐기성 조건에서 실험을 통하여 연구하였다. 전자공여체로는 젖산염을 공급하였다. 비생물학적 비교시료와 달리 S ...

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    Vanadate reduction by a bacterium, Shewanella putrefaciens, was experimentally investigated under aerobic and anaerobic conditions. Lactate was supplied as an electron donor. Unlike the abiotic control sample, the color of the samples inoculated with S. putrefaciens changed from yellow to deep green under both conditions over time, which indicated that V(V) became microbially reduced. Precipitates formed in the microbial samples and results of the XRD analysis showed that this was a V(IV)-bearing mineral. The concentrations of total dissolved V in microbial samples decreased over time, which suggested that S. putrefaciens reduced soluble V(V), followed by the precipitation of insoluble V(IV) solids. The results imply that microbial reduction of V(V) may be economically applied to the production of V(IV) electrolytes which demand a high cost for the operation of vanadium redox flow batteries.


    박테리아인 Shewanella putrefaciens에 의한 V(V) 환원을 호기성 및 혐기성 조건에서 실험을 통하여 연구하였다. 전자공여체로는 젖산염을 공급하였다. 비생물학적 비교시료와 달리 S. putrefaciens를 접종한 시료에서는 두 조건에서 모두 시간이 경과하며 초기의 노란색이 점차 진한 초록색으로 변화하여 V(V)가 미생물학적으로 환원됨을 확인하였다. 미생물 시료에서는 침전물이 형성되었으며, XRD 분석 결과 이는 V(IV)를 함유한 광물인 것으로 나타났다. 또한 미생물 시료에서는 용액 내 총 용존 바나듐 함량이 시간에 따라 점차 감소하여, S. putrefaciens에 의해 용존 V(V)가 환원된 후 고체로 침전됨을 의미하였다. 이러한 결과는 바나듐 레독스 흐름전지 비용 중 많은 부분을 차지하는 V(IV) 전해질 제조에 미생물학적 V(V) 환원이 경제적으로 적용될 수 있는 가능성을 나타낸다.

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    February 2021
  • Review (Special Issue)

    Digital Innovation in Mining Industries

    광산업에서의 디지털 이노베이션

    Bumchoong Kim and Kyoungkeun Yoo

    김범중, 유경근

    Productivity in the mining industry declined in the 2000s due to a slowdown in industrial innovation from the 1980s to the 1990s ...

    1980년대부터 1990년대까지 산업혁신이 부진하여 2000년대 자원산업의 생산성이 감소하였다. 메이저 광업회사들은 디지털 전환을 시도하여 변화하는 현장에 대한 대응능력을 개선하고, 예측 점검 시스템을 마련하며 ...

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    Productivity in the mining industry declined in the 2000s due to a slowdown in industrial innovation from the 1980s to the 1990s. Therefore, major mining companies attempted digital transformations to improve their responsiveness to changing environments at industrial sites, develop predictive maintenance systems, and prevent the loss of on-site support resources. This study reviews the automation and predictive maintenance systems that were introduced to the mining industry as major policy changes to promote the introduction of the 4th industrial revolution to the domestic mining industry.


    1980년대부터 1990년대까지 산업혁신이 부진하여 2000년대 자원산업의 생산성이 감소하였다. 메이저 광업회사들은 디지털 전환을 시도하여 변화하는 현장에 대한 대응능력을 개선하고, 예측 점검 시스템을 마련하며, 현장 지원자원 손실의 방지 등을 실현하고자 하였다. 이 글에서는 메이저 광업회사들의 도입한 디지털 전환 주요 정책으로서 광산업에 대한 자동화와 예측 유지보수 시스템의 도입 사례를 검토하여 국내 광산업의 4차산업 도입을 촉진하고자 하였다.

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    February 2021
  • General Remarks (Special Issue)

    Developing Technology Necessary to Produce Domestic Vanadium Resources

    국내부존 바나듐 광물자원 생산을 위한 기술개발 필요성

    Ho-Seok Jeon, Sang-Ho Baek, Yosep Han, Byung-Hun Go, Dohyun Jeong and Seongmin Kim

    전호석, 백상호, 한요셉, 고병헌, 정도현, 김성민

    Vanadium is commonly used to manufacture high-strength and wear-resistant steel to improve its earthquake resistance. Recently, materials in vanadium redox flow batteries ...

    바나듐은 주로 고강도 및 내마모성 철강 제조 등에 많이 사용되고 있다. 최근에는 차세대 대용량 에너지저장장치로 주목받고 있는 바나듐 레독스 흐름전지의 양극 및 ...

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    Vanadium is commonly used to manufacture high-strength and wear-resistant steel to improve its earthquake resistance. Recently, materials in vanadium redox flow batteries that are considered next-generation large-capacity energy storage systems, have received a lot of research attention. Vanadium is mostly recovered as a by-product of smelting and refining elements including iron, uranium, and phosphorus. However, given the significant increase in the demand for vanadium, technology is being developed to recover it directly from ore. China produces a large amount of vanadium from stone coal ore. Korea has a large vanadium reserve, given the presence of vanadium titanomagnetite (0.3–0.6 V2O5%) in the country; therefore, it is necessary to develop the technology to separate the vanadium from this ore. It is expected that particularly the energy industry will develop into a major industry in Korea, if stable stocks of vanadium raw materials can be secured using the best available secondary battery manufacturing technology.


    바나듐은 주로 고강도 및 내마모성 철강 제조 등에 많이 사용되고 있다. 최근에는 차세대 대용량 에너지저장장치로 주목받고 있는 바나듐 레독스 흐름전지의 양극 및 음극 활물질로 연구가 많이 진행되고 있다. 지금까지 바나듐은 철, 우라늄, 인 등의 제련 및 정련 과정에서 부산물로 대부분 회수 되었으나, 수요가 크게 증가하면서 광석으로부터 직접 회수하는 기술개발이 이루어지고 있다. 중국은 자국에 많이 부존된 무연탄광으로부터 많은 양을 자립생산하고 있다. 국내에도 함바나듐 티탄자철석 광상 등으로 V2O5 품위 0.3~0.6% 정도의 바나듐이 부존되어 있는 것으로 알려져 있어, 자립 확보를 위한 선별 기술개발이 필요하다. 특히, 국내는 세계 최고의 2차 전지 제조기술을 확보하고 있어, 바나듐 원료의 안정적 확보가 이루어지면 대용량 에너지산업도 우리나라의 주요 핵심 산업으로 발전할 것으로 기대된다.

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    February 2021
  • Research Paper

    Analysis of Factors Affecting the Stability of an Underground Mine

    갱내 채광 광산 안정성에 영향을 미치는 인자 분석

    Donghui Kim, Bum-Jun Kim and Hwanjo Baek

    김동휘, 김범준, 백환조

    In this study, the stability of an underground mine was evaluated considering the hydro-mechanical characteristics of the rockmass. Recently, mining methods have ...

    본 연구는 갱내 채광 광산을 대상으로 수리역학적 특성을 고려한 갱도 안정성 연구를 수행하였다. 최근 국내의 노천 채광 광산은 민원 및 환경문제 등으로 ...

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    In this study, the stability of an underground mine was evaluated considering the hydro-mechanical characteristics of the rockmass. Recently, mining methods have changed from open-pit mining to underground mining, which has led to an increase in environmental problems and civil complaints. The effects of rock engineering characteristics and hydrogeology factors on the drift and pillar stability were analyzed because the geological conditions, ore properties, in-situ stress, and hydraulic properties vary from mine to mine. When applied to stability analysis, changes in the level of factors, such as factors of safety, was analyzed. Factors with values above the significance level of the properties of discontinuities, in-situ stress, and drift dimensions influence factors of safety were analyzed in terms of fracture size, lateral pressure ratio, fracture aperture, fracture intensity, and drift dimension. In the case of pore-water pressure, the factors of safety showed 23% decrease on the average.


    본 연구는 갱내 채광 광산을 대상으로 수리역학적 특성을 고려한 갱도 안정성 연구를 수행하였다. 최근 국내의 노천 채광 광산은 민원 및 환경문제 등으로 갱내 채광으로 전환됨에 따라 갱도 안정성 및 지하수 출수문제가 발생하고 있다. 광산마다 지질조건, 광체의 특성, 초기응력, 수리학적 특성 등이 다양하기 때문에 암반 공학적 특성과 수리지질학적 인자들이 갱도 안정성에 미치는 영향을 수치해석 하였다. 안정성 해석에 적용된 인자들의 수준이 변할 때 안전율에 미치는 영향을 분석하였다. 불연속면 특성, 초기응력, 갱도 크기 중 안전율에 영향을 미치는 유의수준 이상의 인자는 불연속면 크기, 측압계수, 불연속면 간극, 불연속면 밀도, 갱도 크기이다. 간극수압을 적용한 경우 역학해석과 비교하여 안전율은 평균 23% 감소를 유발하였다.

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    February 2021