초고압 지중송전선로에 적용되는 가교절연 케이블은 전기적 측성의 우수성과 유지보수의 용이성 때문에 확대적용되고 있다. 345kV급 지중송전선로는 장거리 계통에 적용이 되고 있으며, 이에 따라 접속재부분의 개발도 중요하게 되었다. 배전선로에 사용되던 Plug-in 종단접속재를 송전용 가스중종단접속재(EBG)에 적용함으로써 선로 결합 시에 사용되는 부품의 수를 줄이고, 작업공정의 단순화를 이룰 수 있었다. 아직 국내제품으로는 초고압 Plug-in 종단접속재가 실계통에 적용된 경우는 없으나 이번 220kV용 Plug-in 종단접속재를 개발함으로서 당사의 기술력 확보를 이룰 수 있었으며, PMJ와 마찬가지로 세계적인 인증기간인 네덜란드 KEMA에서 제품에 대한 신뢰성 인증을 받았다.
본 연구에서는 뛰어난 물리, 화학적 특성을 가진 CPA에 CSA를 이용하여 $-SO_3H$ group이 도입된 SCPA를 제조하였다. SCPA의 제조과정에서 반응계의 온도가 $10^{\circ}C$ 이상, CSA의 농도가 0.05mol 이상에서는 정상적인 반응이 진행되지 않았다. SCPA의 이온교환 용량에 따라 Tg가 소폭 증가하는 경향을 나타내었다. 치환 반응중 분자간 가교결합이나 주쇄의 분해가 일어났음을 GPC를 통하여 간접적으로 확인 할 수 있었으나, 이들 부 반응에 의한 열적 및 기계적 특성 변화는 거의 없었다.
한 개 산소 가교 이핵몰리브덴 (V) 착물, $Mo_2O_3(NCS)_4(Bipy)_2\;(Bipy = bipyridine),\;Mo_2O_3(NCS)_4(Phen)_2$ (Phen = 1,10-phenanthroline), 및 $Mo_2O_3(NCS)_4(Ox)_2(OxH)_2 $(Ox = oxinato and OxH = oxine)이 합성되었다. 그들의 전자 및 적외선 스펙트라, 전기 전도도, 그리고 자화율을 측정하였다. 그 결과 이들 착물은 모두 전기적으로 중성이며 약 0.5BM 정도의 자기 모멘트를 가진 이량체였다. 그리고 oxine 착물, $Mo_2O_3(NCS)_2(Ox)_2(OxH)_2$에서 oxine은 일부는 한 자리 리간드로, 일부는 두 자리 리간드로 결합하고 있는 듯 하다.
폴리우레탄 변형 아크릴레이트(PUA)/실리카 하이브리드 필름은 자외선 경화에 의해 제조되었고, 필름의 표면물성은 경도시험과 접착력 테스트를 통해 분석되었다. 이들 필름은 유기, 무기함량을 mole비로 조성하여 실험하였으며, 무기조성은 실리카 입자의 함량을 기준으로 설정하였다. 필름 층 내의 실리카 입자는 함량에 따라 혹은 분산정도에 따라 내스크래치성이나 필름자체 경도 등의 물성이 많은 차이를 보였는데, 이는 PUA필름 층 내의 실리카 입자들이 균일하게 분포되어 가교결합되어 있었기 때문이다.
실리카와 실란을 포함하는 고무 복합체의 최적 배합조건을 찾기 위하여 배합온도와 시간을 달리한 고무복합체의 특성을 평가하였다. 고무복합체의 제조를 위한 배합온도는 $120^{\circ}C$, $140^{\circ}C$, $160^{\circ}C$의 다양한 배합시간으로 배합한 후 고무복합체의 특성을 평가하였다. 배합시간이 증가할수록 점도의 감소와 결합고무가 증가하였으나, 배합시간의 증가에 따른 점도의 변화는 배합온도가 낮을수록 크고, 결합고무의 증가속도는 온도가 높을수록 크게 나타났다. 낮은 온도인 $120^{\circ}C$인 경우 배합 시간이 바뀌어도 가교 속도는 거의 일정한 반면 10분 이하의 배합 시간에서는 분산이나 반응이 충분치 않음을 동적 점탄성과 분산 평가 등을 통하여 알 수 있었다. 반대로 높은 온도에서는 충분한 반응에 의하여 동적 점탄성 특성 등이 우수한 것으로 나타나지만 가교 속도나 물성의 변화 등이 매우 민감하고 과도한 결합고무의 형성 때문에 적합한 온도 조건이 아님을 확인하였고, 변성 S-SBR 실리카 배합에서는 $140^{\circ}C$에서 10분 정도의 배합이 분산과 실리카-실란 결합의 최적 조건임을 확인하였다.
일련의 산소 및 황 가교결합의 이핵 몰리브덴(V) 착물, Mo$_2$O$_4$L$_2$, Mo$_2$O$_3$L$_4$, Mo$_2$O$_2$S$_2$L$_2$, 그리고 Mo$_2$OS$_3$L$_2$, L = bis(hydroxyethyl)dithiocarbamate을 합성하였다. 말단과 가교의 산소결합 착물은 수용액에서 (PyH)$_2$MoOCl$_5$ 혹은 MoCl$_5$와 리간드의 반응으로부터 합성되었고, Mo$_2$O$_4^{2+}$핵에서 산소가 황으로 치환된 착물, Mo$_2$O$_2$S$_2$L$_2$은 Mo$_2$OS$_3$L$_2$의 클로로포름 용액에 트리페닐포스핀을 가하므로 합성되었다. 한편, Mo$_2$OS$_3$L$_2$착물은 sodium dithionite 존재하에서 (NH$_4$)$_2$MoS$_4$와 리간드의 수용액으로부터 얻어졌다. 합성한 착물에 대한 원소분석과 ir, uv-vis, nmr, 그리고 mass 스펙트라에 의한 착물의 분광학적 성질을 조사하였다. 또한 디메틸술폭시드 용액에서 이들 착물의 전기화학적 성질을 순환전압-전류법으로 조사하였다.
이 연구에서는 폴리머 결합재(불포화 폴리에스터 수지), 플라이 애시, 그리고 순환굵은골재(60%)와 부순굵은골재(40%)를 사용하여 폴리머 결합재 함량의 변화에 따른 무세골재 폴리머 콘크리트의 성질(9개항)에 대하여 연구하였다. 폴리머 결합재 함량(4.0-6.0wt.%)을 실험 변수로 한 이유는 비용측면에서 가장 큰 비중을 차지할 뿐만 아니라 각종 성능에 미치는 영향이 크기 때문이다. 연구결과 밀도, 압축강도, 휨강도, 동결융해 후 휨강도는 폴리머 결합재 함량이 증가함에 따라 증가하였고, 흡수율, 공극률, 연속공극률, 투수계수, 내산성(산에 의한 밀도 감소율)은 폴리머 결합재 함량이 증가함에 따라 감소하였다. 특히 폴리머 결합재 함량 6wt.%에서는 공극률이 18.4%, 투수계수가 7.3mm/sec 임에도 압축강도는 38.0MPa, 휨강도는 10.0MPa로서 기존의 연구결과들에 비해 월등히 높고, 흡수율, 내산성 등 다른 성질들도 우수한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 가교제의 첨가에 의해 높아진 결합재의 부착력과 폴리머 결합재가 가진 표면 소수성에 기인하는 것이라고 하겠다.
실리콘, 게르마늄, 주석이 결합된 7개의 아크릴 단량체가 개발되었고 이를 광경화시킨 필름의 굴절률을 측정하였다. 공단량체로 가교도가 높은 triacrylate(Trimer)를 사용하여 형성된 공중합체의 굴절률로부터 단일중합체의 굴절률을 계산하였다. 공유 결합된 $Ph_3Si$, $Ph_3Ge$, $Ph_3Sn$은 각각 아크릴 고분자 필름의 굴절률을 향상시키는데 기여하였고 주석이 게르마늄에 비해 약간 높은 기여도로 나타났다. 주석에 의한 굴절률 향상 효과는 $Bu_3Sn$을 도입한 결과와 aliphatic acrylate의 비교로 보다 명확하게 입증되었다. 주석과 황의 안정된 결합을 이용하여 $Ph_3SnS$가 도입된 아크릴 고분자의 굴절률은 589 nm에서 1.671로 높게 측정되었다. 측정 파장으로 656, 830, 1310, 1550 nm에서도 비슷한 굴절률이 관찰되었다.
낮은 농도와 높은 농도의 염 용액에서 Poly(styrene sulfonic acid)(PSSA) 겔의 팽윤도에 대한 이온 특성화 효과를 ${SO_3}^-$와 페닐 고리의 수소결합을 통하여 조사하였다. 낮은 농도에서 PSSA 수화 겔의 수축 정도는 ${SO_3}^-$와 물 사이의 수소 결합에 대한 음이온의 불안정화 영향 때문에 음이온에서는 $SCN^-$<$Br^-$<$Cl^-$<$F^-$의 순서를 따랐다. 재 팽윤은 계에서 특별한 상호 작용이 있을 때 높은 농도에서 관찰되었다. 반면 양이온에서 PSSA 겔의 수축은 $Li^+$<$Na^+$<$K^+$<$Ca^{+2}$ 순서를 따랐다. $Ca^{+2}$ 이온에서의 큰 수축 효과는 이가 양이온(+2)에 의한 PSSA 겔의 물리적 가교 때문에 나타난 것으로 보인다. 양이온에서의 수축은 ${SO_3}^-$와 양이온 사이의 상호작용 정도에 비례하였다. PSSA의 팽윤에 대한 이온 특성화 효과는 ${SO_3}^-$와 페닐 고리의 수화 수소결합에 대한 이온의 영향 정도, 양이온과 ${\pi}$ 전자의 상호작용, 소수성 상호작용, 그리고 분산력 등이 복합적으로 작용하여 나타난다고 볼 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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