본 연구의 목적은 저열 시멘트를 활용한 콘크리트와 고밀도 폴리에틸렌을 활용한 친환경 저수조를 평가하는 것이다. 친환경 저수조의 강도와 파괴모드를 평가하기 위하여 콘크리트와 고밀도 폴리에틸렌 복합체의 인장강도 시험, 다양한 종류의 콘크리트 수화열 실험, 다양한 혼화재를 활용한 수화열 실험 등을 수행하였다. 수행결과 전단키가 콘크리트와 고밀도 폴리에틸렌의 복합체로 거동할 수 있는 중요한 역할을 한다는 것을 규명하였고, ㄱ 타입의 전단키가 V 타입보다 40% 이상 인장강도를 증진시킨다는 것을 보여주었다. 연구결과 새로운 친환경 저수조는 기존의 콘크리트 저수조보다 안전성을 개선시키며, 보다 적용성과 활용성이 많은 것으로 기대된다.
탄소나노튜브를 오존처리한 후 이를 사용하여 탄소나노튜브/고밀도 폴리에틸렌 전도성 복합재료를 제조하였고, 오존처리된 탄산나노튜브가 positive temperature coefficient(PTC) 세기에 미치는 영향을 조사하였다. 원소분석(EA)과 FT-IR 분석 결과, 오존처리된 탄소나노튜브의 표면에는 O-H, C=O 그리고 C-O와 같은 산소함유 관능기가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 전도성 복합재료의 온도에 따른 저항성은 디지털 멀티메타를 이용하여 측정하였다. 복합재료의 저항성은 고밀도 폴리에틸렌의 결정 용융 온도에서 증가하였으며, 이는 복합재료의 매트릭스로 사용된 고밀도 폴리에틸렌의 열팽창성에 의한 전도성 네트워크의 파괴때문인 것으로 판단된다. 그리고 탄소나노튜브에 오존처리 시간이 증가할수록 탄소나노튜브/고밀도 폴리에틸렌 복합재료의 PTC 세기는 증가했고, 이는 오존처리에 의한 탄소나노튜브 표면에 산소함유 관능기는 PTC 소자의 최대 비저항 값을 증가시키기 때문인 것으로 판단된다.
고밀도 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 용융혼합하여 블렌드를 만들었다. 압출물의 morphology 와 유변학적 성질을 측정하고 그 용융하고 섬유의 X-선 회절, 인장 성질, 복굴 절률등과 관련하여 고찰하였다. 파단면의 SEM 사진으로부터 폴리에티렌 성분비가 25%, 50% 에서는 폴리프로필렌이, 75%에서는 폴리에틸렌이 연속상을 이루며 분산상은 고르게 분포함을 알았다 점도와 용융탄성은 모두 폴리에틸렌이 폴리프로필렌보다 크며 블렌드에서 는 그중간에 위치 하였다. 폴리에틸렌의 함량의 증가에 따라 압풀물의 제 1법선 응력차는 증가하였고따라서 방사 섬유의 복굴절률도 증가하였으며 초기 탄성률도 증가하는 경향을 보 였으나 결정 배향도는 조성 의존성을 갖지 않는다. 두 고분자의 비상용성으로 인해 강도는 짓선성에서 벗어나는 거동을 나타내었다.
지글러-나타 촉매를 사용하여 에틸렌을 중합함으로써 다양한 공단량체의 종류와 조성을 갖는 이중 분자량 분포의 고밀도 폴리에틸렌이 합성되었다. 이들의 구조와 물성을 GPC, NMR, DSC, 인장 측정기를 이용하여 연구하였다. 에틸렌/1-헥센 공중합체가 에틸렌/1-부텐 공중합체보다 비슷한 조성을 가질 경우 높은 인장강도와 파단연신율을 가짐을 확인 하였다. 분자량은 고분자의 공단량체 비율이 증가할수록 감소하였다. 짧은 곁사슬은 결정화도에 영향을 주어 결과적으로 이중 분자량 분포를 갖는 고밀도 폴리에틸렌의 모폴로지와 기계적 물성에 영향을 미쳤다. SSA로 처리 후 다수의 발열 곡선이 관찰되었으며 이는 주로 에틸렌 배열길이와 라멜라 두께의 불균일성에 기인한다. 분포지수의 차이로부터 공단량체의 조성이 높은 폴리에틸렌의 SCB 분포가 균일도를 향상시킴을 알 수 있었다.
고강도/연성소재이면서 화학적으로 안정된 폴리에틸렌 소재가 배관으로 양산되면서 수도용 및 산업용으로 그 사용이 확산되고 있다. 최근에는 국내 플랜트에서도 기존 주철배관의 부식 누설 해소방안으로 고밀도 폴리에틸렌 배관이 사용되고 있는데, 각각의 플랜트 설계조건 및 운전조건을 적절히 고려하지 않을 경우 고밀도 폴리에틸렌 배관은 물리적인 손상이 유발될 수 있다. 폴리에틸렌 소재의 대구경 배관을 플랜트에 적용함에 있어 관련기준 및 설치 경험사례를 고찰한 결과, 수충격이 발생되는 환경에서 균열손상 가능성이 있어 폴리에틸렌 배관을 대구경 배관으로 사용시주의가 필요하다고 판단된다.
알루미늄 제조 공정에서 부산물로 발생되는 적니와 제지슬러지를 이용하여 휘발성 유기화합물을 제거하기 위한 흡착제 개발 연구를 수행하였다. 흡착제의 제조를 용이하게 하기 위해 고밀도폴리에틸렌과 저밀도폴리에틸렌을 이용하였다. 흡착제에 고밀도폴리에틸렌을 사용한 것이 저밀도폴리에틸렌을 사용한 것 보다 비표면적 값이 높아서 흡착량이 증대되었다. 제조된 흡착제의 비표면적 값이 활성탄과 비교하여 상대적으로 매우 낮은 값 ($10^{-2}$에서 $10^{-3}$ 정도)을 가졌는데 이는 흡착제 제조시 제지슬러지를 완전히 분해하는데 충분한 시간을 주지 못하였기 때문으로 생각된다. 그러나 제조된 흡착제의 흡착용량(단위 표면적당 흡착량)은 활성탄에 비하여 약 10배에서 100배 정도의 높은 값을 가졌다. 그러므로 제조된 흡착제가 활성탄과 같은 성능을 갖기 위해서는 비표면적을 증대시키는 것이 중요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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