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진공 플라즈마 용사코팅시 분말 이송가스 유량이 적층효율에 미치는 영향

  • 정영훈;남욱희;변응선
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.161-161
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    • 2014
  • 열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

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COD(Crack Opening Displacement) 측정에 의한 강재표면의 피로균열진전속도 평가 (Evaluation of Fatigue Crack Growth Rate on the Surface of Steel Members Using COD(Crack Opening Displacement) Measurement)

  • 김광진;김인태
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제15권2호
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    • pp.179-188
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    • 2011
  • 강부재의 피로가 주요원인이 되어 구조물이 붕괴되거나 교체되는 사례를 찾아보기 어렵다. 이처럼 사실상 피로에 대해서는 손상을 허용하고 있지만, 발견되는 피로균열에 대한 직접적인 상태평가는 이루어지지 않고 있다. 피로균열에 대한 진전 비진전성의 판단 및 균열진전속도의 평가가 이루어져야만, 합리적인 보수 보강 공법의 선정과 시행시기가 결정될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 측정되는 COD(Crack Opening Displacement)를 통한 피로균열진전속도 평가법을 검토하기 위하여, 2종류의 관통 균열 시험편과 면외거셋 용접이음 시험편의 균열진전시험을 실시하였다. 그리고 실용적인 COD의 측정을 위해 변형률 게이지를 이용하는 방법에 대해 검토하였다. 그 결과, COD 측정을 통한 균열진전속도의 합리적인 평가법을 제안하였고, 변형률 게이지를 이용한 성공적인 COD 측정을 실험적으로 증명하였다.

슬러리 코팅 공정을 이용한 Fe 폼의 제조에 대한 연구 (Fabrication of Fe Foam using Slurry Coating Process)

  • 윤중열;박다희;양상선;왕제필
    • 자원리싸이클링
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    • 제26권6호
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    • pp.97-101
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    • 2017
  • 메탈폼은 매우 많은 기공을 포함하는 세포상 구조를 갖는 고체금속을 일컫는다. 특히 관통 기공 같은 개기공들은 고온용 필터 및 촉매 지지체 등으로 산업적으로 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 슬러리 코팅공정으로 90% 이상의 기공율과 2 mm 이상의 기공크기를 갖는 Fe 폼을 제조하였다. 이때 Fe 분말과 $Fe_2O_3$ 분말의 혼합비를 달리하여 기공율과 기공크기를 제어하였다. 이를 위해 우선 분말, 증류수 및 폴리비닐알콜(PVA)를 균일하게 혼합하여 슬러리를 제조하였다. $Fe_2O_3$ 분말의 혼합 비율이 증가할수록 PU 폼에 코팅된 슬러리의 양이 증가한 반면 Fe 폼의 수축 및 기공율은 각각 감소하였다.

철근콘크리트 원형기둥의 전단철근 유효단면적 평가 (Evaluation of Effective Section Area of Shear Steel in Reinforced Concrete Circular Columns)

  • 김장훈
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제11권3호
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    • pp.81-88
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    • 1999
  • 원형 철근콘크리트 기둥의 전단보강철근에 의한 저항강도의 평가를 위하여 전단에 의한 사인장 균열 면을 관통하는 원형 전단보강철근의 횡하중 작용방향의 평균 인장력을 산정하였다 이를 위하여 원형 전단보강철근이 이루는 원의 중심선간 직경, 수직 배근간격 및 기둥축 방향에 대한 사인장 균열면을 고려하였으며, 이들 변수들을 이용하여 원형 전단보강철근의 유효단면적을 계산하는 공식을 제안하였다. 연구결과, 원형 전단보강철근의 유효단면적 계산을 위하여 근 10년 간 사용되어 온 상수 계수가 모든 경우에 일률적으로 사용될 수 없음을 보여주고 있다 즉, 기존에 사용되는 원형전단철근 유효단면적은 기둥의 전단저항강도의 계산에 있어서, 전단철근의 배근간격이 비교적 넓은 비내지진 지역에서는 안전 측의 예측을 하게 되어 구조물의 안전상 큰 문제가 없지만, 배근간격이 촘촘하거나 원통형강관을 사용하게 되는 내진 지역에서는 기둥의 전단저항강도를 실제보다 20% 정도 과하게 예측하여 구조물의 안전에 좋지 않은 결과를 낳을 수도 있다.

성인에서 AUDIT와 손상의 연관성 (Drinking Pattern and Nonfatal Injuries of Adults in Korea)

  • 유인숙;최은미;권호장;이상규
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제13권4호
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    • pp.1690-1698
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    • 2012
  • 음주는 손상의 가장 위험 요인으로 정확한 평가를 위하여 세계보건기구에서 개발한 Alcohol Use Disorders Identification Test (만성음주행태측정 이하 AUDIT)와 같은 도구를 이용하여 성인에서의 음주행태와 손상 발생률 및 손상 세부 특성과의 연관성을 평가하고자 실시 하였다. 본 연구는 2009년도 국민건강영양조사를 이용하였으며 성인 만 19세 이상 성인 중 7,893명이 참여하여 손상에 응답한 7,511명, 그 중 음주행태조사 참여는 6,6362명 설문에 무응답 104명을 제외 최종 6,258명 연구 대상으로 분석하였다. AUDIT범주에 따른 손상 발생률 및 세부특성 즉 신체부위, 유형, 기전별 손상 발생율의 비교위험도를 T-test, ANOVA, Logistic regression 이용하여 산출하였다. 통계분석은 SPSS 19.0 통계프로그램을 사용하였다. 분석결과 체전손상에서 남자가 손상의 발생이 유의하게 높았다. 음주 관련 손상의 경우에서 남자가 여자에 비해 손상의 발생 위험이 8.3배 높았다. 교육은 고등학교 졸업자가 AUDIT이 가장 높은 비율을 보여 유의하였으며, 결혼한 사람과 월소득이 201-300만원인 사람들이 AUDIT가 가장 높게 나타났으며 유의하였다. 문제음주자와 알코올의존자에서 의미있게 증가된 신체부위의 손상은 두 경부에서 0.0371로 유의하게 나타났고 AUDIT와 손상외인 기전에서는 운수사고, 미끄러짐, 기타, 부딪힘, 추락의 순으로 나타났으며, 손상의 유형 분류상 기타(열상, 좌상, 중독, 관통상 등)에서 유의하였다. 음주로 인한 손상 및 손상외인의 기전은 매우 중요하며, 상담자를 통한 동기유발 조정이 이루어 지게 되면 음주횟수를 줄여 음주로 인한 손상을 완화시킬 수 있는 장치가 필요하다.

3차원 실장용 실리콘 웨이퍼 Cu 전해도금 및 로우알파솔더 범프의 신뢰성 평가 (Cu Electroplating on the Si Wafer and Reliability Assessment of Low Alpha Solder Bump for 3-D Packaging)

  • 정도현;이준형;정재필
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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    • pp.123-123
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    • 2012
  • 최근 연구되고 있는 TSV(Through Silicon Via) 기술은 Si 웨이퍼 상에 직접 전기적 연결 통로인 관통홀을 형성하는 방법으로 칩간 연결거리를 최소화 할 수 있으며, 부피의 감소, 연결부 단축에 따른 빠른 신호 전달을 가능하게 한다. 이러한 TSV 기술은 최근의 초경량화와 고집적화로 대표되는 전자제품의 요구를 만족시킬 수 있는 차세대 실장법으로 기대를 모으고 있다. 한편, 납땜 재료의 주 원료인 주석은 주로 반도체 소자의 제조, 반도체 칩과 기판의 접합 및 플립 칩 (Flip Chip) 제조시의 범프 형성 등 반도체용 배선재료에 널리 사용되고 있다. 최근에는 납의 유해성 때문에 대부분의 전자제품은 무연솔더를 이용하여 제조되고 있지만, 주석을 이용한 반도체 소자가 고밀도화, 고 용량화 및 미세피치(Fine Pitch)화 되고 있기 때문에, 반도체 칩의 근방에 배치된 주석으로부터 많은 알파 방사선이 방출되어 메모리 셀의 정보를 유실시키는 소프트 에러 (Soft Error)가 발생되는 위험이 많아지고 있다. 이로 인해, 반도체 소자 및 납땜 재료의 주 원료인 주석의 고순도화가 요구되고 있으며, 특히 알파 방사선의 방출이 낮은 로우알파솔더 (Low Alpha Solder)가 요구되고 있다. 이에 따라 본 연구는 4인치 실리콘 웨이퍼상에 직경 $60{\mu}m$, 깊이 $120{\mu}m$의 비아홀을 형성하고, 비아 홀 내에 기능 박막증착 및 전해도금을 이용하여 전도성 물질인 Cu를 충전한 후 직경 $80{\mu}m$의 로우알파 Sn-1.0Ag-0.5Cu 솔더를 접합 한 후, 접합부 신뢰성 평가를 수행을 위해 고속 전단시험을 실시하였다. 비아 홀 내 미세구조와 범프의 형상 및 전단시험 후 파괴모드의 분석은 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하여 관찰하였다. 연구 결과 비아의 입구 막힘이나 보이드(Void)와 같은 결함 없이 Cu를 충전하였으며, 고속전단의 경우는 전단 속도가 증가할수록 취성파괴가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구를 통하여 전해도금을 이용한 비아 홀 내 Cu의 고속 충전 및 로우알파 솔더 볼의 범프 형성이 가능하였으며, 이로 인한 전자제품의 소프트에러의 감소가 기대된다.

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경골어류 카라신과 Hyphessobrycon serpae의 수정란 난막 미세구조 (Ultrastructure of the Fertilized Egg Envelope from Hyphessobrycon serpae, Characidae, Teleost)

  • 김동희;등영건;이규재
    • Applied Microscopy
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    • 제35권2호
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    • pp.89-96
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    • 2005
  • 카라신과(Characidae)에 속하는 Hemigrammus ocellifer, Gymnocorymbus ternetzi 및 Hemigrammus caudovittatus 의 경우 동물극 쪽에 정자의 통로인 난문 (micropyle)이 있으며, 3종 모두 난문 주위에 난막의 융기선이 방사형으로 위치하여 공통적인 특징을 보이지만 난막의 단면구조는 종에 따라서 서로 다른 것으로 알려져 있다. 그러나 난문의 구조가 카라신과 어류의 공통적인 과의 특성인지는 아직 밝혀져 있지 않다. 따라서 본 연구는 카라신과 어류에서 난문의 구조가 과의 공통적인 특징인지 아니면 종만이 가지는 종특성인지를 확인하고 계통분류학적 기초 자료를 얻기 위하여 Hyphessobrycon serpae의 수정란과 난막의 외부 및 내부형태를 광학현미경, 주사전자현미경 및 투과전자현미경을 이용하여 관찰하고자 하였다. Hyphessobrycon serpae의 수정란은 구형의 무색투명한 부착성 및 침성란으로 유적 (oil droplet)과 부속사는 관찰되지 않았다. 동물극 쪽에 수정을 위한 정자의 통로인 한 개의 난문 (micropyle)이 관찰되었고, 난문 주위에는 난막의 융기선이 방사형으로 배열하고 있었으며 난막의 융기선은 $13{\sim}15$개로 수정란마다 약간의 차이를 보였다. 난막의 표면은 산란상에 부착하는 기능을 수행하는 것으로 생각되는 망상형의 섬유상 구조물들이 분포하고 있었으며 이 망상구조물 내부에 pore canal이 산재하고 있었다. 수정란 난막의 두께는 $0.9{\sim}1.0{\mu}m$였으며 3층으로 구성되어 있었다. 외층은 부착기능을 하는 전자밀도가 가장 높은 섬유상층이었고, 중층은 표면에서 관찰되었던 pore canal들이 중층이 끊어진 형태로 완전히 관통되어 있었으며 내층은 전자밀도가 서로 다른 $6{\sim}7$층의 다층구조를 하고 있었다. 이상과 같이 Hyphessobrycon serpae의 수정란 난막의 미세구조적 특징은 이 종만이 가지는 독특한 형태학적 형질로서 종을 분류하는데 사용될 수 있으며 난문 주위에 난막의 융기선이 방사형으로 배열하고 있는 것은 카라신과 어류의 공통적인 과 (Family)의 특성으로 생각된다.

국도 상 도로시설물 대상 열화환경 조건 별 콘크리트 염화물 침투 특성 분석 (Analysis of Chloride Ion Penetration Properties into Concrete on Road Facilities Depending on the Deterioration Environments)

  • 민지영;이종석;이탁곤;차기혁
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제25권5호
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    • pp.102-113
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    • 2021
  • 「시설물의 안전 및 유지관리 실시 세부지침(성능평가편)」의 내구성능 평가에서 열화환경 평가항목으로 제시된 제설제 및 비래염분에 의한 염해환경, 동해환경이 국내 국도 상 콘크리트 도로시설물의 염화물 침투특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 강원 고성, 서울, 경기 고양, 부산에 위치한 교량 총 4개소, 강원권 방호울타리 4개소, 부산권 방호울타리 3개소 및 옹벽 1개소를 대상 시설물로 선정하였으며, 제설제에 의한 직접·간접적인 염해환경, 해안거리 및 교각 높이별 비래염분에 의한 염해환경에서 염화물 침투특성을 분석하였다. 분석 결과, (1) 제설제 살포일수(강설일수)에 따른 지역별 특성이 명확하게 구분되었고, (2) 바닥판 관통 누수 혹은 신축이음부를 통한 누수 등이 발생한 경우 침투 염화물량이 유의미한 수준까지 증가하였으며, (3) 부산 해안가에 위치한 교량의 경우 높이 20m까지 비래염분의 영향권에 해당함을 확인하였다. 이로부터, 동일한 시설물이라도 노출된 열화환경, 부재의 위치 및 높이, 열화진전상태에 따라 염화물 침투특성이 달라지기 때문에 시설물 점검 시 점검대상 부재 및 위치의 선정이 매우 중요함을 확인하였으며, 국내 지역별 및 부재별 열화환경에서의 염화물 침투특성에 관한 데이터베이스를 구축한다면 콘크리트 시설물에 대한 선제적인 내구성능 관리가 가능할 것으로 기대된다.

백두대간 등산로(늘재하늘재) 관속식물상 및 고도별 수직분포 (Elevational distribution and Flora of vascular plants along the Baekdudaegan trail(NeuljaeHaneuljae))

  • 김세창;손용환;한규일;박성호;서한나;박완근
    • 한국자원식물학회:학술대회논문집
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    • 한국자원식물학회 2019년도 춘계학술대회
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    • pp.66-66
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    • 2019
  • 본 연구조사의 대상지인 백두대간은 시점인 백두산에서 종점인 지리산까지 이어지는 한반도 전체를 관통하는 핵심 생태축이며, 남북한을 이어주는 산맥으로 인정되고 있다. 그 중 속리산 권역내 늘재하늘재(56.3km) 구간을 2018년 4월에서 10월까지 계절별로 식물의 고도별 수직분포, 식물상을 조사하여 한반도 식물의 기초 자료를 조사하고자 한다. 조사구간의 고도는 최저 310m에서 최고1,052m(평균 726m)로 전형적인 온대낙엽활엽수-침엽수 혼효림으로 구분된다. 주요 조사지인 300m1100m 고도에서 발견된 식물은 85과 227속 358종 4아종 37변종 5품종 총 404종이 출현하였으며 이중 한국특산식물은 노각나무, 자란초, 처녀치마 등 15과 19속 19종 2변종 총 21분류군, 희귀식물은 개병풍, 모데미풀 등 12과 19속 22종 총 22분류군, 기후변화 취약식물은 특산식물 9종, 남방계 1종, 북방계 16종으로 15과 20속 25종 총 25분류군으로 북방계 식물이 대다수 등장하였다. 고도별 분포를 보면 접속구간 300m 제외한 400m 107종, 500m 306종, 600m 137종, 700m 209종, 800m 190종, 900m 92종으로 종수-고도간 유의관계는 낮았으나, 생활형으로 구분한 목본(MM, M, N) 및 초본(CH, HH, H, G, Th, E)간 종의 구성비에서는 유의한 상관관계를 보였다. 400m에서 목본의 구성비는 40%였으나 고도에 따라 증가해 900m에서는 61%에 달했으며, 초본의 구성비는 60%에서 40%로 낮아졌다. 해당 구간의 이러한 경향을 봤을 때 마루금의 평균 해발고도 중심으로 식물이 주로 발견된 경향이 있으나 구성비의 변화를 봤을 때 700m를 중심으로 변화가 일어나고 있었으며 이는 각 정상부, 접속부의 물리적 환경의 차이로 이해된다.

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주방 화재시뮬레이션을 위한 목재 가연물의 CO 및 Soot Yields (CO and Soot Yields of Wood Combustibles for a Kitchen Fire Simulation)

  • 문선여;황철홍;김성찬
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제33권1호
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    • pp.76-84
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    • 2019
  • 성능위주설계(PBD)의 주방 화재시뮬레이션을 위해 요구되는 목재 가연물의 CO 및 Soot yields 정보를 제공하기 위하여, 개방 콘 칼로리미터를 활용한 실험이 수행되었다. 싱크장 제작에 널리 사용되는 MDF와 PB를 대상으로 함수율, 표면 가공처리 방식 및 색상에 따라 총 8가지의 시편이 검토되었다. 주요 결과는 다음과 같다. 동일 두께의 시편이라도 표면 가공처리 방법에 따라 깊이 방향으로의 화재확산과 관련된 열적 관통시간에 상당한 변화가 발생됨이 확인되었다. MDF와 PB series의 CO yield는 유염 연소 구간에서 연소 모드별 그리고 표면 가공처리 방식에 따라 큰 변화가 없다. 그러나 유염 연소모드에 비해 훈소 모드에서는 약 10배의 높은 $y_{CO}$가 측정되었다. 반면에 Soot yield는 연소 모드와 표면 가공처리 방식에 따라 상당한 차이를 보였다. 특히 유염 연소모드와 표면이 가공 처리된 시편에서 보다 높은 $y_{soot}$가 확인되었다. 마지막으로 PBD의 주방 화재시뮬레이션을 위하여 측정된 MDF와 PB의 $y_{CO}$$y_{soot}$ 적용 방안이 논의되었다.