본 연구에서는 액상가압공정을 이용하여 cubic boron nitride(cBN) 입자가 균일하게 분산된 고체적률 알루미늄(Al) 복합재료를 제조하였고 입자 크기에 따른 열적, 기계적 특성을 분석하였다. 제조된 cBN/Al 복합재료의 경우 전반적으로 우수한 열적, 기계적 특성을 나타내었으나 입자 크기에 따라 상이한 경향을 나타내었다. cBN 강화재의 구속효과 및 우수한 계면 특성으로 인하여 cBN 입자 크기가 작은 15 ㎛ cBN/Al1050 복합재료의 경우 가장 높은 굽힘강도(527 MPa) 및 가장 낮은 열팽창계수(7.96 × 10^-6 K^-1)를 나타냈다. 반면, 금속/세라믹 계면 열저항으로 인해 복합재료의 열전도도는 계면의 면적이 가장 적은 300 ㎛ cBN/Al1050 복합재료에서 324.11 W/mK로 최대값을 나타내었다. 따라서, 액상가압공정으로 제조된 고체적률 cBN/Al 복합재료의 경우 우수한 열적, 기계적 특성을 나타내었으며, 강화재의 크기를 조절함으로써 복합재료의 열적 및 기계적 특성을 적절히 제어할 수 있음을 확인하였다.

국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)의 2025년 MEPC 83차 회의에서 발표된 규제와 글로벌 친환경 선박 전환 추세에 따라, 조선해양산업에서는 경량화 및 내구성 확보를 위한 복합재료 및 첨단 제조 기술의 도입이 가속화되고 있다. 울산시의 복합재료 제조기술 허브 구축과 노르웨이 선급(Det Norske Veritas Germanischer Lloyd, DNV)의 하이브리드 열가소성 복합재료 유연 파이프(Hybrid Thermoplastic Composite Pipe, HTCP) 규정 발표는 이러한 산업 변화를 반영한다. 경량화와 높은 내구성을 요구하는 조선해양 파이프에 대해 3D 프린팅 복합재료 적용은 필수적이며, 특히 선박의 중소구경 파이프는 선내 다수 계통에 광범위하게 적용되어 사용량과 교체·유지보수 빈도가 높아, 재료·제조 선택이 미치는 영향이 크다. 본 연구는 중소구경 선박 파이프를 대상으로 현행 DNV-ST-C501 등 국제 선급 규정을 분석하여, 3D 프린팅 복합재료 파이프 설계 시 주요 고려사항을 도출하고 이를 반영한 6단계 설계 절차를 제안하였다.

신축성 스트레인 센서는 웨어러블 전자소자, 인체 동작 모니터링, 소프트 로보틱스 등 다양한 응용 분야에서 관심을 모으고 있다. 이러한 신축성 스트레인 센서는 고성능을 달성하기 위하여 높은 신축성과 민감도를 동시에 갖추어야 한다. 본 연구에서는 전기방사 후 열화학기상증착법을 통해 탄소나노섬유 위에 그래핀 나노시트를 수직 성장시켰다. 이렇게 얻은 구조를 2차원 환원그래핀과 결합하여 도전성 필름을 형성하였다. 필름에 주름 구조를 도입해 기계적 신축성을 향상시켰으며, 이를 통해 저항 변화 방식의 스트레인 센서를 구현하였다. 제작된 센서는 최대 392%의 높은 신축성과 큰 게이지팩터, 우수한 반복성을 보였다.

탄소중립 실현을 위한 핵심 기술로서 수소 에너지가 주목받고 있다. 특히, 수전해를 통한 수소발생반응(HER)은 친환경적인 수소 생산 방법으로 부상하고 있다. 그러나, 귀금속 기반 전기촉매의 높은 비용으로 인해 보다 효율적인 촉매 설계가 요구된다. 이를 해결하기 위하여, 우수한 전기전도도와 내식성을 갖는 탄소 담지체에 이종원자를 도핑하는 전략이 귀금속 사용량을 줄이기 위한 대안으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 수백 나노미터 직경의 탄소나노섬유 위에 수직그래핀을 성장시켜 탄소 담지체를 합성하였다. 이어서 전자구조를 조절하고 활성점 밀도를 증가시키기 위하여 황 도핑을 도입하였다. 황 소스로 티오우레아를 사용하였으며, 다양한 온도에서 열처리를 통해 도핑을 유도하였다. 황 도핑된 수직그래핀 구조체는 더 낮은 과전압과 타펠 기울기를 나타내어 HER 성능이 개선됨을 보여줬다.

본 연구에서는 고온 운전과 무용매 열재생이 가능한 흡착 시스템을 제안하기 위하여, 전기방사-전기분사 동시 공정으로 PMIA-SiO₂ 복합 멤브레인을 제작하였다. 전기방사 유량 조절을 통해 균일한 나노섬유-에어로젤 분산 구조와 158 m²/g의 비표면적을 확보하였다. TGA/DTG 분석에서 PMIA는 약 400℃ 이상에서 분해가 시작되었고, SiO₂ 에어로젤은 800℃까지 잔류하여 무기 성분의 열적 안정성이 확인되었다. 메틸렌 블루(MB) 흡착 실험에 서는 pH 7 조건에서 최대 67% 제거율을 보였으며, 200℃ 열처리로 무용매 재생의 유효성이 입증되었다. 이러한 결과는 본 복합 멤브레인이 고온 조건에서 선택적 흡착과 반복재생이 가능한 기초 플랫폼으로 활용될 수 있음을 시사한다.

오토클레이브를 사용하는 열경화성 복합재 성형 공정은 고온과 고압 조건에서 진행되기 때문에 성형 과정 중 다양한 요인에 의해 잔류응력이 발생하며, 이는 열변형을 유발하여 복합재 구조물의 기계적 성능과 치수 안정성을 저하시킬 수 있다. 특히, 오토클레이브 공정의 냉각 과정은 잔류응력이 가장 크게 발생하는 구간으로, 제품의 최종 품질과 안정성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 해당 구간에서의 잔류응력 예측이 중요하다. 본 연구에서는 냉각 속도가 잔류응력 분포에 미치는 영향을 분석하기 위해 상용 유한 요소 해석 프로그램인 ABAQUS와 ABAQUS USER SUBROUTINE 기능을 활용하여 복합재 수지의 점탄성 거동과 화학 반응열을 반영한 열-구조 연계 해석 모델을 구현하였다. 구현된 해석 모델의 신뢰성은 선행 연구 결과와의 비교를 통해 검증하였으며, 이를 바탕으로 총 6가지 냉각 속도 조건에 대해 잔류응력을 예측하고 그 경향을 분석하였다.

고주파 통신 기술의 급속한 발전과 전자기기 소형화는 전자기파 간섭(EMI) 문제를 심화시키며, 시스템의 신뢰성과 성능 저하를 초래하고 있다. 이에 경량성과 가공성이 우수한 열가소성 수지 기반의 전도성 복합소재가 차세대 EMI 차폐소재로 주목받고 있다. 본 연구에서는 환경적 지속가능성을 고려하여 재활용 탄소섬유(rCF)를 전도성 첨가제로, 폴리아미드 6(PA6)를 매트릭스로 활용한 rCF/PA6 복합소재를 압축성형 공정을 통해 제조하였다. rCF 함량이 10, 20, 30 wt%로증가함에따라전기전도도는약 46배, 전자파차폐효율(SE)는약 4.9배향상되었으며, 30 wt% 시편은 X-band에서 최대 43 dB의 차폐효과를 나타내어 상업용 기준(20 dB)을 초과하였다. 차폐 메커니즘을 분석 결과 흡수(SE_A) 및 반사(SE_R) 성능 모두 첨가제 함량 증가에 따라 향상되었고 주된 차폐 메커니즘은 반사에 기반함을 확인하였다. 나아가, 복소 유전율, 손실 탄젠트, 표면 깊이, 및 임피던스 정합 분석을 통해 복합소재의 전자 기파 차폐 거동을 심층적으로 고찰하였다. 본 연구 결과는 rCF/PA6 복합소재가 고주파 환경에서 우수한 EMI 차폐 성능과 경량화, 고신뢰성, 친환경성을 갖추어 미래 모빌리티 분야에 활용 가능함을 제시한다.

본 연구에서는 마찰대전(TENG) 기반 스마트 매트를 이용한 실시간 위치 감지 시스템을 제안한다. 이 스마트 매트는 외부 전원 없이 인간의 보행에너지를 전기에너지로 변환하며, 이를 통해 발걸음의 움직임을 감지하고 신호를 생성하여 보행 패턴을 모니터링하고 보행자 유형을 구분한다. 교차 전극(IDE) 구조를 활용하여 배선 복잡성을 줄이고 확장성을 향상시켜 스마트 시티 인프라에 적합하다. 마찰대전 센서는 저비용, 신뢰성, 용이한 유지 보수 특성을 갖추고 있으며, 다양한 표면에 적용 가능해 공공 공간, 교통 허브 및 도시 환경에서 유용하다. 이 시스템은 지속 가능한 에너지의 효율과 군중 관리를 향상시키는 잠재력이 있다.

적층 제조(AM) 기반 3D 프린팅은 설계 자유도가 크고 공정 기간을 획기적으로 단축할 수 있어 우주·항공, 모빌리티, 전자기기 등 다양한 산업 분야에서 활발히 연구되고 있다. 특히 단일 재료를 넘어 다기능성을 부여한 복합소재 3D 프린팅이 주목받고 있는데, 나노 필러 함량 변화에 따른 물성 변동이 크기 때문에 소재-공정 동시 최적화가 중요한 과제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 매트릭스에 탁월한 열전 특성을 지닌 탄소나노튜브(CNT)를 첨가하여 TPU/CNT 복합 필라멘트를 제조하였다. 이어, 용융 적층 모델링(FDM) 공정에 맞추어 필라멘트의 용융 유동 특성을 분석하여, TPU/CNT 복합소재의 최적 프린팅 조건을 확립하였다. 그 결과, CNT 함량 20 wt%에서 전기전도도 600 S/m를 달성하였다. 이는 열전 기능성 복합소재를 활용한 차세대 유연 열전 소자 개발에 기여할 것으로 기대된다.

CPU 성능의 향상과 전기차용 리튬이온 배터리 사용의 증가에 따라, 효과적인 열 관리의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 과도한 발열은 시스템의 성능 저하 및 수명 단축을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 기존의 공랭 및 수랭 방식의 한계를 극복하기 위해, 열전소자(TEM)와 상변화물질(PCM)을 결합한 하이브리드 냉각 시스템을 제안한다. TEM은 펠티어 효과를 통해 능동적인 냉각을 제공하며, PCM은 잠열 흡수를 통해 수동적으로 열을 제어한다. 실험 결과, 제안된 시스템은 발열체의 온도 상승을 효과적으로 지연시키고 열적 안정성을 유지하는 것으로 확인되었다. 특히, PCM이 액상으로 전이된 이후에는 자연대류 효과가 강화되어 공기 냉각보다 우수한 방열 성능을 나타냈다.

열가소성 복합재료 직물을 면재(face-sheet)로 활용하고, 발포-폴리프로필렌(EPP) 폼(foam)을 심재(core)로 적용하여 친환경적이면서 제조 비용이 절감되는 샌드위치 패널 제작 공정을 제시하였다. 기존의 자동차용 샌드위치 패널 부품들의 폼 재료로 사용되어온 폴리우레탄 및 폴리스티렌을 대체하여 친환경 소재로 인정받는 폴리프로필렌을 심재와 면재에 모두 적용하였다. 폴리프로필렌 수지 기반 유리섬유 강화 복합재료 직물을 발포 금형 내에 인서트한 후 EPP 발포성형 공정을 진행하여 EPP 폼 성형과 동시에 EPP 폼과 복합재료가 용접되도록 함으로 면재와 심재를 각각 제작한 후 접착하는 기존의 공정을 개선하였다. 제안한 공정을 적용하여 자동차 러기지보드용 샌드위치 패널을 시생산하였으며, 굴곡시험 결과 기존 러기지보드 대비 굴곡강성이 우수함을 확인하였다. 본 연구에서 제시하는 열가소성 샌드위치 패널 제작 공정은 친환경 소재를 적용하면서 생산 비용을 절감하는 효과가 있다.

해상풍력발전기의 블레이드는 해양 환경의 특성상 균열, 박리, 침식, 피로손상 등 다양한 결함에 취약하다. 본 연구에서는 기존 검사 방법의 한계를 극복하기 위해 시계열 열화상 데이터를 활용한 합성곱 오토인코더 기반 이상 탐지 기법을 제안하였다. GFRP 시편을 가열하며 획득한 열화상 이미지가 인공지능의 입력 데이터로 사용될 때, 시계열적 특성을 가질 수 있도록 시간 흐름에 따라 정방형으로 배열하는 전처리 기법을 통해 2차원 이미지로 변환하였다. 정상 데이터만으로 학습된 오토인코더는 재구성 오차 기반으로 결함 여부를 판단하는 준지도 학습 구조를 가지며, 세 가지 모델 깊이(AE03, AE04, AE05)와 두 종류의 스트라이드(3, 5) 조건에서 성능을 평가하였다. 그 결과, 가장 깊은 구조를 가진 AE05 모델이 스트라이드 5 데이터셋에서 0.95 Quantile 임계값을 기준으로 정확도 92.39%, NPV 96.59%, 특이도 95.45%를 달성하였으며 가장 우수한 탐지 성능을 보였다. 제안된 기법은 정상 데이터만을 이용하여 빠르고 효율적으로 결함을 탐지할 수 있어, 열화상 기반의 블레이드 결함 탐지에서 높은 실용 가능성을 보여주었다.

This study evaluated the effects of lightweight waste plastic (LWP) content on the foaming characteristics, crosslinking properties, and mechanical performance of EVA (ethylene-vinyl acetate) composite foams. The analysis of foaming characteristics revealed that as LWP content increased, the foaming ratio decreased and the specific gravity increased, indicating limitations in the lightweight properties of the foams. Crosslinking property measurements showed that an increase in LWP content led to higher crosslink density, which contributed to improvements in mechanical properties such as tensile strength. However, elongation at break and tear strength decreased due to phase separation, reflecting the complex interactions within the material. Mechanical property analysis indicated that hardness and rebound resilience increased with higher LWP content, while recovery performance after compression decreased. The increase in compression set was attributed to reduced network flexibility caused by increased crosslink density and limitations in recovery performance due to phase separation. Furthermore, microscopic analysis demonstrated that higher LWP content resulted in smaller cell sizes, denser cell structures, and increased nonuniformity. These structural changes directly influenced the material properties of the foams, suggesting that phase separation was a major factor in the deterioration of cell structure and mechanical performance. This study highlights the recyclability of EVA/LWP composite foams and confirms the potential of using waste plastics for developing sustainable foam materials. As the LWP blend ratio increases, hardness, resilience, and tensile strength increase, but tear strength, elongation and compression set decrease. The LWP blend ratio of 20-30 wt% is considered optimal, as mechanical strength improves while the reduction in compression set is not significant.