본 연구에서는 meta-chloroperoxybenzoic acid (mCPBA)을 활용한 탄소섬유 강화 플라스틱 (CFRP)의 화학적 재활용 기술을 개발하였다. 1.5 M mCPBA 용액을 40℃에서 6시간 처리하여 에폭시 수지를 완전히 분해하였으며, 회수된 탄소섬유 (r-CF)는 버진 탄소섬유 (v-CF) 대비 인장강도 93.6% (4.4 GPa), 전기전도도 95% (590 S/cm)를 유지하였다. 특히, 에폭시 수지와 Polyamide 6 수지에서 r-CF의 계면전단강도 (IFSS)는 각각 88 MPa (26% 향상) 및 80 MPa (17% 향상)로 우수한 결합 성능을 보였다. 화학적 재활용 공정은 40℃ 저온에서 진행되며, 에너지 소비량이 약 35 MJ/kg으로 기존 기술 대비 높은 효율성을 입증하였다. 이는 고품질 탄소섬유 회수와 복합재료 재생을 위한 친환경 솔루션으로의 적용 가능성을 제시한다.

본 연구에서는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNTs)를 혼입한 전도성 그라우트를 활용하여 지반 구조물 내 수분 침투를 감지할 수 있는 자가 감지 시스템의 적용 가능성을 실험적으로 평가하였다. 전도성 그라우트는 물/시멘트비(W/C)와 MWCNTs의 혼입비를 주요 변수로 제작되었으며, 비포화 및 포화 지반 조건에서 그라우트의 주입성을 평가하였다. 그 결과, 포화된 주문진사 조건에서 W/C 3.0 및 MWCNTs 1.0%의 조합이 가장 양호한 주입성을 나타내었다. 선정된 전도성 그라우트의 배합 조건을 기반으로 전극의 형태, 간격, 깊이에 따른 수분 감지 성능을 실험적으로 분석하였다. MWCNTs 혼입은 수분 감지 민감도를 높이고 감지 시점을 앞당기는 효과를 보였으며, 구리판 전극 사용 시 반응성이 가장 우수하였다. 전극 간격과 깊이는 감지 성능에 추가적 영향을 미치는 변수로 확인되었다. 본 연구를 통해 전도성 그라우트가 구조물 내 수분 침투를 실시간으로 감지할 수 있는 자가 진단형 재료로 활용될 수 있음을 확인하였으며, 지반 구조물의 자가 감지 및 모니터링 기술로의 적용 가능성을 제안하였다.

Ni-rich NCM811 cathodes offer a high specific capacity but experience severe degradation under high-rate cycling owing to interfacial side reactions and structural instability. In this study, BaTiO₃ (BT), a high-dielectric ferroelectric, was applied as a nanodot surface coating using a room-temperature, solvent-free Resonant Acoustic Mixing (RAM) process. The RAM process enables uniform nanoparticle dispersion without requiring thermal treatment or complex post-processing, thereby providing a simple and efficient strategy for interfacial modification using dielectric coatings. NCM811 powders were coated with varying amounts of BT (1-10 wt%) and evaluated via rate capability, impedance spectroscopy, and long-term cycling. Among them, the 2 wt% composition showed the most pronounced improvement. The BT-coated electrodes exhibited consistently enhanced rate performance compared to bare NCM across all charge-discharge rates (C-rates; 0.1-10C). Notably, at 10 C, the 2 wt% BT-coated sample delivered a 14.2% higher discharge capacity, confirming superior high-rate capability. Charge transfer resistance was reduced by 51.8%, and lithium-ion diffusion improved by 107%, indicating faster reaction kinetics. Furthermore, under long-term cycling at 10 C, the coated electrode retained more than 50% of its initial capacity after 200 cycles, demonstrating improved structural and interfacial stability. These findings demonstrate that the BT nanodot coating, applied via a solvent-free and room-temperature RAM process, functions as a multifunctional interfacial layer that suppresses interfacial degradation through physical protection and enhances lithium-ion mobility by modulating local electric fields. The RAM technique enabled uniform nanodot dispersion without damaging the NCM crystal structure and offers an efficient, scalable, and post-treatment-free route for advanced lithium-ion battery cathode design.

증가하는 CO₂ 배출량에 따른 기후위기의 가속화를 완화시키기 위한 CO₂를 활용 방안 중 하나로 CO₂ 기반 고분자 중합 연구 및 산업이 주목받고 있다. 본 연구에서는 CO₂ 기반 폴리카보네이트를 사용하여 폴리우레탄 폼(PUF)을 제조하고, 폴리이미드(PI)를 쉽고 간단한 수용액 딥 코팅법을 통해 표면에 코팅하였다. PUF 표면에 강성 PI 코팅을 적용하여 70% 압축 변형률에서 최대 773.2 kPa의 높은 압축 강도를 나타내어 기계적 강도가 크게 향상되었다. PI 코팅된 PUF는 향상된 열 안정성과 26.0%의 한계 산소 지수(LOI)를 나타냈다. PUF와 PI 코팅에 함유된 인은 응축 단계에서 보호 숯층 형성과 기체 가연물의 감소에 영향을 미쳐, 미세 연소 열량계(MCC)를 이용한 연소 시험 결과 총 열 방출량(THR)이 31% 감소하였다.

본 연구에서는 직물 복합재의 직조 구조를 바탕으로, 인장 하중 조건에서 기계적 물성이 딥러닝 모델을 통해 분석 및 예측이 진행되었다. 서로 다른 직조 패턴을 가진 직물 복합재가 4×4 규모의 meso scale Representative Volume Elements (RVE)로 모델링 되었고, 인장 하중 조건에서 유한 요소 해석이 수행되었다. 유한 요소 해석 결과를 기반으로 직조 형상에 따른 탄성 계수 값이 데이터베이스로 구축되었으며, 이를 학습데이터로써 딥러닝 모델이 학습되었다. 직조 패턴에 따른 탄성 계수 관계를 딥러닝 모델에 학습시키기 위해, 직조 패턴의 기하학적 형상 정보를 1과 0으로 구성된 행렬 형태의 변수로 변환하였고 입력 데이터로 사용되었다.

이 논문은 헴프 섬유 부산물인 단섬유를 이용하여 다공질 부직포를 제작하고, 쿠션용 재료 특성을 평가하였다. 부직포 제조를 위한 펄프 제작에 물만 사용한 친환경 공정과 가성소다를 이용한 기존 공정을 각각 적용하였으며, 쿠션용 재료의 적합성 평가를 위하여 압축 저항성, 단기 및 장기 복원력, 반발 탄성 특성을 비교하였다. 친환경 펄프화 공정을 적용하여 제작한 헴프 섬유 부산물 다공성 부직포가 가성소다를 이용한 부직포보다 동등 이상의 쿠션용 재료 특성을 가짐을 확인하였다.

나노입자와 불소 화합물을 기반으로 하는 기존 초소수성 표면은 입자 탈락에 따른 기계적 취약성과 환경 유해성이라는 근본적인 한계를 가진다. 이러한 한계를 해결하기 위해, 본 연구에서는 에틸 시아노아크릴레이트(ECA)의 경화 과정에서 유도되는 주름 형성을 제어하여 내구성이 뛰어나고 친환경적인 초소수성 코팅 기법을 새롭게 개발하였다. 계층적 주름 구조는 상용 경화 촉진제와 탈이온수라는 두 가지 다른 경화 개시제를 ECA 층에 분사하여 필름의 표면과 내부 간 경화 속도 차이를 유도함으로써 자발적으로 형성했다. 이렇게 형성된 주름 구조에 플라즈마 처리 후 n-옥타데실트리클로로실란(OTS)을 표면에 그래프팅하는 불소-프리 공정을 적용하여 초소수성을 구현했다. 연구 결과, 경화제의 선택이 최종 표면 형상과 기계적 특성을 결정하는 핵심 요소임을 확인했다. 특히 경화 촉진제로 만든 표면은 수백 마이크로미터 규모의 큰 계층적 주름 구조를 특징으로 하며, 157.4°의 물 접촉각과 10,117 mN의 높은 임계 하중을 기록하여 뛰어난 기계적 내구성을 입증했다. 이 값은 탈이온수로 제작한 표면보다 약 7배, 상용 코팅 제품보다도 월등히 높은 수치로, 이러한 뛰어난 내구성은 상용 경화 촉진제가 표면 주름을 형성함과 동시에 ECA 폴리머와 기판 간의 강력한 화학적 결합을 촉진하는 이중 기능 덕분인 것으로 분석된다. 본 연구에서 제안하는 초소수성 표면 제작 방식은 나노 입자나 불소를 사용하지 않는 간단한 공정으로서, 내구성이 필요한 다양한 산업 분야에 실용적이고 확장 가능한 해결책을 제공한다.

본 논문을 통해 친환경 전기차의 주요 구성 부품 중 하나인 배터리 팩 케이스 구조물의 내충격 및 경량 특성 확보를 위한 개선된 설계 방안을 제안하고자 하였다. 배터리 팩 케이스 구조물에 대한 경량 설계 방안으로써 단섬유 강화 복합소재를 부분적으로 적용하고자 하였으며, 측면 충돌 해석을 통해 단섬유 복합소재 적용 여부에 따른 내충격 성능을 평가하고자 하였다. 나아가, 사출 성형 공정을 통해 제작되는 단섬유 강화 복합소재 적용 부품의 거동을 보다 정확하게 예측하기 위해 성형-구조 연계해석 기법을 적용하고자 하였으며, 연계 해석 적용 여부에 따른 기계적 거동 특성을 비교/분석함으로써 제안된 해석 기법의 타당성을 검증하고자 하였다. 제안된 해석 기법을 바탕으로 단섬유 복합소재 적용 범위에 따른 배터리 팩 케이스 구조물의 내충격 및 경량 특성을 정량적으로 분석함으로써, 설계 요구 사항들을 종합적으로 만족시킬 수 있는 단섬유 복합소재 적용 방안을 제시하고자 하였다.

This study presents a pointwise ultrasonic A-scan method for detecting interfacial debonding in co-cured CFRP/PVC foam core sandwich composites. A 10 × 10 grid-based measurement was performed on specimens with and without adhesive film, acquiring A-scan signals from 100 discrete points per sample. The collected waveforms were averaged and analyzed in both time and frequency domains. Key indicators such as tensile test, waveform amplitude, weighted root mean square (RMS) energy, and spectral amplitude were extracted to distinguish bonded and debonded regions. Results showed consistent differences in tensile test and weighted RMS energy difference (ΔE%), primarily attributed to variations in resin distribution and interfacial bonding quality. Energy-based imaging and normalization techniques further enhanced the analysis of resin distribution and visual differentiation between sound and defective areas. The proposed method demonstrates that pointwise A-scan acquisition, combined with signal averaging and energy analysis, offers a practical and non-destructive approach for assessing hidden debonding in composite sandwich structures.

본 연구에서는 유한요소해석을 기반으로 CFRTP의 열성형 공정 중 발생하는 스프링인 각도를 예측하였고, 통계 분석을 통해 주요 공정 변수인 금형 초기 온도와 유지(holding) 시간이 이에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 상용 유한요소해석 소프트웨어인 ABAQUS와 사용자 재료 정의 부 프로그램(UMAT)을 활용하여 성형, 유지, 탈형으로 구성된 열성형 공정의 단계별 연계 해석을 수행하였으며, R studio 기반의 이원분산분석과 사후검정을 통해 각 변수의 통계적 유의성을 검증하였다. 그 결과, 금형 초기 온도가 높고 유지 시간이 짧을수록 스프링인 각도가 증가하였으며, 금형 초기 온도만이 통계적으로 유의한 영향을 미치는 변수로 나타났다. 본 연구는 CFRTP의 공정유도 변형을 정밀하게 예측하고, 주요 공정 변수를 정량적으로 분석함으로써 해석 기반 공정 조건 최적화에 활용될 수 있다.

본 연구에서는 구조용 실란트로 널리 사용되는 폴리우레탄(PU) 실란트와 폴리설파이드(PSF) 실란트를 대상으로, 서로 다른 기지재료를 가진 탄소섬유강화복합재(CFRP)와의 계면 접착 특성을 비교·분석하였다. 피착재로는 PU 기반 CFRP와 에폭시 기반 CFRP를 사용하였다. PU 실란트는 우레탄기 내 수소결합과 극성 작용기로 인해 PSF 실란트보다 현저히 높은 표면 에너지와 극성 성분을 나타냈으며, 이에 따라 더 높은 접착일을 보였다. 전단 접착 강도를 측정한 결과, PU 실란트는 두 기지재료 모두 약 1 MPa의 접착 강도를 나타내었으나, PSF 실란트는 두 기지재료 모두에서 0.1 MPa 수준의 낮은 값을 보였다. 이러한 차이는 실란트의 화학 구조, 극성, 그리고 피착재와의 상용성에 기인하는 것으로 분석된다. 본 연구는 실란트의 계면 접착 성능이 분자 구조와 피착재의 화학적 특성에 크게 영향을 받음을 보여주며, 복합재 구조물의 신뢰성 있는 접합을 위해 실란트 선택 시 계면 적합성과 구조적 요구 특성의 병행 고려가 필요함을 제시한다.

본 연구에서는 탄소섬유/에폭시 복합재를 대한민국 남부 해안의 실외 자연환경에 8년간 장기간 노출시키고, 이에 따른 기계적 특성과 수지의 열적 특성 변화를 정량적으로 분석하였다. 시편은 자외선, 염분, 강우 등 다양한 환경 인자가 동시에 작용하는 조건에 노출하였으며, 매년 보호층의 단면 구조, 흡습량, 인장 및 압축 강도, 면내 및 층간전단 강도, 유리전이온도(Glass transition temperature, Tg)를 측정하였다. 표면 보호층(surface film)은 4차년도부터 점진적으로 열화되었으며, 유리섬유층(Glass barrier)은 구조적 안정성을 유지하였다. 흡습량은 초기 4년간 증가하다가, 이후 감소하는 경향을 보였다. 인장 및 압축 강도는 기준값 대비 5% 이내에서, 전단 강도는 ±10% 범위 내로 측정되었다. Tg는 기준년도 대비 12% 감소하였다. 본 연구를 통해 단일 인자 기반의 가속화 시험으로는 구현하기 어려운 장시간 실외 자연환경 조건에서 복합재료의 열화 거동을 실측 데이터로 제시할 수 있었다.

This study investigated the use of functional additives to improve the surface wettability and mechanical strength of silicone hydrogel lenses. To confirm the functionality of the hydrogel lenses, a mixture of S4 formula with excellent oxygen permeability and wettability was selected as a standard, and it was found that the addition of ethoxylated perfluoropolyether improved wettability while maintaining the other physical properties of the lens material stably. Furthermore, it was determined that exceeding an additive amount of 0.5% led to a decrease in visible light transmittance, making 0.5% the optimal concentration. To enhance the mechanical properties, TESPI was added based on the SE_5 formulation, and it was confirmed that the tensile strength of the manufactured lenses increased by up to 96%. These results demonstrate that by using E10H and TESPI as additives simultaneously for the manufacturing of functional lenses, it is possible to improve various performances while maintaining the fundamental physical properties of the lenses, indicating the potential for application in the design of high-functionality silicone hydrogel lenses.

본 연구에서는 고온 주입법으로 합성한 CsPbBr₃ 양자점과 서로 다른 분자량 및 함량의 PMMA와 복합화 한 후, 이를 스핀 코팅하여 박막을 제작하고 자외선 및 열 조건에서의 안정성을 평가하였다. 자외선 조사 실험에서는 저분자량 PMMA가 광발광 세기 감소와 적색 편이를 가장 효과적으로 억제하였다. 반면, 열처리 후에는 고분자량 PMMA 복합체가 PL 세기 73%를 유지해 열화를 최적으로 방지했다. 본 결과는 PMMA 분자량과 함량이 CsPbBr₃ 양자점의 자외선과 열 안정성에 미치는 영향을 규명하였으며, 디스플레이 및 센서 등 광전자소자의 응용을 위한 CsPbBr₃ 안정성 향상을 위한 고분자 캡슐화 전략에 유용한 방향성을 제시한다.

본 연구에서는 polyacrylonitrile (PAN) 중합체 기반 연신 공정의 차이가 탄소섬유의 미세구조 및 기계적 물성에 미치는 영향을 비교하였다. PAN 전구체 섬유(Precursor Fiber: PF)는 열수 연신(Hot-water Drawing: HWD, 8.25배) 또는 열수 연신 후 스팀 연신(Steam Drawing: SD, 2.5 bar)을 추가하여 총 연신비 11.5배 조건으로 제조(열수 연신 전구체: HWD-PF, 열수/스팀 연신 전구체: SD-PF)되었으며, 이후 동일한 안정화, 탄화 및 흑연화 공정을 거쳐 탄소 섬유(Carbon Fiber: CF) 및 흑연화 섬유(Graphitized Fiber: GF)(HWD-CF, SD-CF, HWD-GF, SD-GF)를 제조하였다. 2D-XRD 분석 결과, SD-PF는 PAN의 (100)면 배향성이 더 우수하였고, SD-GF는 (002)면 배향계수(Orientation Index)가 약 0.88로 더 높았다. 또한, SD-GF는 결정 크기(L_a)가 HWD-GF 대비 40% 이상 크고, 라만(Raman) 분석에서도 흑연화율 및 적층 질서를 나타내는 I_D/I_G, I_2D/I_G에서 더 우수한 특성을 보였다. 이러한 구조 발달은 섬유의 밀도 및 탄성률 향상으로 이어졌으며, 인장강도 또한 유지되거나 향상되었다. 특히 탄화 단계에서는 SD-CF의 물성이 다소 낮았으나, 흑연화 과정에서 구조가 급격히 발달하면서 최종 성능이 현저하게 향상되었다. 본 연구 결과는 PAN 전구체의 연신 이력과 구조적 유연성이 흑연화 구조 및 최종 물성 발현에 결정적임을 보여주며, 스팀 연신이 PAN 기반 고탄성 탄소섬유 제조에 효과적 전략임을 시사한다.