• 한국대기환경학회지
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• 제34권5호
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• pp.727-734
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• 2018

In this study, real-time absorption coefficients of carbonaceous species in $PM_{2.5}$ was observed using a dual-spot 7-wavelength Aethalometer between November 1, 2016 and December 31, 2017 at an urban site of Gwangju. In addition, 24-hr integrated $PM_{2.5}$ samples were simultaneously collected at the same site and analyzed for organic carbon and elemental carbon (OC and EC) using the thermal-optical transmittance protocol. A main objective of this study was to estimate mass absorption cross section (MAC) values of black carbon (BC) particles at the study site using the linear regression between aethalometer-based absorption coefficient and filter-based EC concentration. BC particles observed at 880 nm is mainly emitted from combustion of fossil fuels, and their concentration is typically reported as equivalent BC concentration (eBC). eBC concentration calculated using MAC value of $7.77m^2/g$ at wavelength of 880 nm, which was proposed by a manufacturer, ranged from 0.3 to $7.4{\mu}g/m^3$ with an average value of $1.9{\pm}1.2{\mu}g/m^3$, accounting for 7.3% (1.5~20.9%) of $PM_{2.5}$. The relationship between aerosol absorption coefficients at 880 nm and EC concentrations provided BC MAC value of $15.2m^2/g$, ranging from 11.4 to $16.2m^2/g$. The eBC concentrations calculated using the estimated MAC of $15.2m^2/g$ were significantly lower than those reported originally from aethalometer, and ranged from 0.2 to $3.8{\mu}g/m^3$, with an average of $1.0{\pm}0.6{\mu}g/m^3$, accounting for 3.7% of $PM_{2.5}$ (0.8~10.7%). Result from this study suggests that if the MAC value recommended by the manufacturer is applied to calculate the equivalent BC concentration and radiative forcing due to BC absorption, they would result in significant errors, implying investigation of an unique MAC value of BC particles at a study site.

• 폴리머
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• 제38권4호
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• pp.411-416
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• 2014

극성을 띠고있어 응집되는 성향이 카본블랙에 비해 강한 실리카의 분산도는 고무 복합소재의 물성을 좌우하는 중요한 요소이다. Wolff는 입자간 상호계수(${\alpha}_F$)를 도입하여 충전제간의 구조발달을 최초로 표현하였다. 하지만, 양기능성 실란의 도입에 따라 형성되는 3차원 구조발달은 표현할 수 없었다. 후에 이를 보완하기 위하여 Wolff의 표현은 복합소재 내 ${\alpha}_F$를 포함하는 구조발달 상호계수 ${\alpha}_C$로 확장되어 표현되었지만, 실험적으로 이 표현을 증명한 연구는 없었다. 이 논문은 구조발달 상호계수인 ${\alpha}_C$를 ${\alpha}_F$(실리카-실리카간 구조발달 상호계수), ${\alpha}_{FP}$(실리카-실란-고무간 구조발달 상호계수), ${\alpha}_P$(고무-고무간 구조발달 상호계수)로 고려하여 단기능성 및 양기능성 실란으로 처리된 실리카가 함유된 복합소재를 실험에 의해 최초로 표현하였다. 구조가 다른 실란들(PTES, OTES, TESPD, TESPT)을 이용하여 구조발달 상호계수 ${\alpha}_C$를 구성하는 ${\alpha}_F$, ${\alpha}_{FP}$, ${\alpha}_P$의 수치들을 측정하고 계산하였다. TESPT가 첨가된 복합소재의 ${\alpha}_C$의 값은 1.64이며, 이를 구성하고 있는 ${\alpha}_F$, ${\alpha}_{FP}$, ${\alpha}_P$는 각각 0.99, 0.31, 0.34로 나타났다.

• Elastomers and Composites
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• 제52권2호
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• pp.114-130
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• 2017

여러 종류의 고무 제품을 가정과 산업 현장에서 오래전부터 사용하여 왔기 때문에 고무 제품의 기능을 당연시하나, 고무만의 독특한 점탄성 기능에 근거한 충격 흡수 기능과 수축과 변형 능력을 다른 재료에서 찾기 어려워 고무 제품의 활용 분야가 점차 더 넓어지고 있다. 고무 제품의 사용 여건이 다양해지고 기능을 제고해야 할 필요성이 높아지면서 고무 물성을 보강하는 충전제가 고무 제품의 기계적 물성 제고뿐 아니라 고무 제품의 특수 기능을 보장하고, 생산성을 높이며, 수명을 늘리는 첨가제로서 더욱 중요해졌다. 충전제에 의한 고무의 물성 보강은 고무와 충전제의 종류, 첨가량과 가황반응 등 제조 방법과 조건에 따라 크게 달라져서 보강 효과를 간단하게 설명하기 어렵다. 지금까지 제안된 보강 기구와 보강 효과를 종합한다. 1) 고무 사슬과 충전제 사이에 친화력이나 수소결합에 의한 이음, 고무 사슬과 충전제 알갱이 사이의 화학결합, 또는 충전제 알갱이 표면이나 알갱이 사이에 고정된 이음끈 등에 의해 고무 사슬이 충전제 표면에 고정(immobilized)되고, 2) 고정된 고무 사슬이나 이음 구조, 또는 화학결합을 중심으로 고무 사슬들이 서로 얽히면서 고무 사슬의 움직임이나 변형이 제한되어 보강 효과가 나타난다. 3) 충전제 첨가량이 많으면 충전제 알갱이끼리 또는 충전제 알갱이-고무 사슬이 이어지면서 만드는 이음 구조도 고무 사슬의 움직임과 변형을 억제하여 보강 효과를 증진시킨다. 4) 충전제와 고무 사슬의 접근과 주변 고무 사슬의 얽힘으로 생성된 충전제-고무 결합체가 고무 물성을 보강하고 에너지 분산을 촉진하며 변화에 대한 저항을 증폭시켜 보강 효과를 증진한다. 5) 충전제 알갱이가 나노 크기로 아주 작아서 고무 사슬과 접촉할 수 있는 면적이 넓어져 고무-충전제 결합체가 많이 생성되고, 고무 사슬이 얽힐 수 있는 이음끈이 많으면 충전제 표면에서 고무 사슬의 농도가 높아져 보강 효과가 커진다. 종래에는 고무의 물성 보강은 인장성질과 내마모성의 증진에 초점이 맞추어져 있었지만, 사용 목적과 사회적 요구에 따라 보강 대상이 달라지고 있다. 승용차용 타이어에서 트레드 고무의 접지력과 구름저항을 동시 개선하기 위한 보강용 충전제로 실리카를 사용한다. 충전제가 단순 기능 보강에서 특수 기능의 보강으로 사용 목적이 다양해지면서, 충전제는 이제 고무 제품의 단순한 첨가제 수준을 넘어서 고무 제품의 용도를 넓히고 기능을 높이는 필수적인 물질로 발전하고 있다. 카본블랙과 실리카 등 전통적인 충전제 외에 탄소나노튜브나 그래핀 등의 새로운 충전제의 활용, 표면처리와 화학적 가공으로 판상 점토의 보강 기능 제고, 고무 내에서 충전제의 상태와 이들의 보강 기능에 대한 연구가 더욱 활발해지리라 전망한다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.416-422
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• 2016

수많은 플라스틱이 산업분야에 다양하게 사용되어지고 있다. 또한 많은 양의 플라스틱 폐기물들이 발생하고 있다. 재활용에 대한 연구는 환경오염 뿐만아니라 한정된 유용한 자원이 버려지는 것을 방지하기 위해 중요한 이슈로 부각되고 있다. 이렇기 때문에 폐플라스틱의 재활용은 재사용 관점에서 주목받고 있는 실정이다. 현재 재활용 센터에서는 플라스틱의 재질을 분류하기 위해 NIR 센서를 이용한 플라스틱 자동 분류 시스템을 구축 및 운용하고 있다. 하지만 흑색 플라스틱은 여전히 분류가 되지 않는 도전적인 목표로 남아있다. 카본 블랙이 포함된 흑색 플라스틱의 경우 검정색의 특성상 NIR 장비에서 나오는 빛을 흡수하기 때문에 분류에 어려움이 있다. 본 연구는 NIR 장비 대신 흑색 플라스틱을 분류하는 방법에 대한 연구이다. 흑색 플라스틱의 정성적, 정량적 분석을 위해 Raman 분광법을 사용하였다. 또한 분류기의 인식률을 높이기 위해 데이터를 특성을 분석하고 흑색 플라스틱을 좀 더 확실하게 분류하기 위해 Support Vector Machine(SVM), 주성분 분석법(PCA) 같은 알고리즘을 이용하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.596-601
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• 2020

SiC는 큰 밴드 갭 에너지를 갖고, 불순물 도핑에 의해 p형 및 n형 전도의 제어가 용이해서 고온용 전자부품소재로 활용이 가능한 재료이다. 따라서 국내 부존 규조토의 고부가가치 활용을 위해 정제 규조토로부터 합성한 β-SiC 분말의 열전물성에 대해 조사하였다. 정제한 규조토 중의 SiO₂ 성분을 카본블랙으로 환원 탄화 반응시켜 β-SiC 분말을 합성하고, 잔존하는 불순물(Fe, Ca 등)을 제거하기 위해서 산처리 공정을 행하였다. 분말의 성형체를 질소 분위기 2000℃에서 1~5시간 소결시켜 n형 SiC 반도체를 제작하였다. 소결시간이 길어짐에 따라 캐리어 농도의 증가 및 입자간의 연결성 향상에 의해 도전율이 향상되었다. 합성 및 산처리한 β-SiC 분말에 내재하는 억셉터형 불순물(Al 등)로 인한 캐리어 보상효과가 도전율 향상에 저해하는 요인으로 나타났다. 소결시간이 증가함에 따라 입자 및 결정 성장과 함께 적층 결함 밀도의 감소에 의해 Seebeck 계수의 절대값이 증가하였다. 본 연구에서의 열전 변환 효율을 반영하는 power factor는 상용 고순도 β-SiC 분말로 제작한 다공질 SiC 반도체에 비해 다소 작게 나타났지만, 산처리 공정을 정밀하게 제어하면 열전물성은 보다 향상될 것으로 판단된다.

• 한국산업보건학회지
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• 제27권4호
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• pp.313-323
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• 2017

Objectives: This study aimed to assess exposure to black carbon(BC) among forklift operators and to identify environmental and occupational factors influencing their BC exposure. Methods: We studied a total of 23 forklift operators from six workplaces manufacturing paper boxes. A daily BC exposure assessment was conducted during working hours from January to April 2017. A micro-aethalometer was used to monitor daily BC exposure, and information on work activities was also obtained through a time-activity diary(TAD) and interviews. BC exposure records were classified into four categories influencing BC exposure level: working environment, workplace, forklift operation, and job characteristics. Analysis of variance(ANOVA) was used to compare average BC exposure levels among the four categories and the relationships between potential factors and BC exposure were analyzed using a multiple linear regression model. Results: The operators' daily exposure was $12.9{\mu}g/m^3$(N=9,148, $GM=7.5{\mu}g/m^3$) with a range: $0.001-811.4{\mu}g/m^3$. The operators were exposed to significantly higher levels when they operate a forklift in a room ${\leq}20,000m^3$($AM=12.3{\mu}g/m^3$), in indoor workplaces($AM=16.3{\mu}g/m^3$), when they operate a forklift manufactured before 2006 ($AM=13.2{\mu}g/m^3$), a forklift with a loading limit of four-tons($AM=27.1{\mu}g/m^3$), with a roll and bale type clamp($AM=17.1{\mu}g/m^3$), and with no particulate filter($AM=15.7{\mu}g/m^3$). Conclusions: Occupational factors including temperature, smoking, season, daytime, room volume($m^3$), location of operating, and manufacturing era and model of forklift influenced the BC exposure of forklift operators. The results of this study can be used to minimize the BC exposure of forklift operators.

• 한국산업보건학회지
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• 제29권4호
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• pp.464-476
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• 2019

Objectives: This study aimed to assess the exposure levels of tollbooth workers to diesel particulate matter using black carbon (BC) and to find the correlations among variables associated with BC using the motor vehicle management act regulated by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport. Methods: This study was performed over 14 days at a university in Seoul. BC levels were monitored using an aethalometer and were conducted around the breathing zones of the workers. There were three sampling locations: inside the tollbooth (front gate and rear gate) and an office as a control group. T-test, correlation, and multiple linear regression analysis were performed using SPSS. Results: The geometric mean (GM) of BC_30min concentrations in the exposure group was 2.44 ㎍/㎥, approximately 1.4 times higher than the control group (1.75 ㎍/㎥). The GM of BC_30min concentrations was 2.75 ㎍/㎥ during the heavy traffic time (9-10 am) and 2.30 ㎍/㎥ during non-heavy traffic times (p<0.001). The multiple linear regression analysis shows that the number of all types of vehicles and PM_2.5 concentrations in the atmosphere were factors increasing the GM of BC(ln(BC_30min)) concentrations (adjusted R²=0.42, p<0.001). The workers were constantly exposed to low concentrations (GM of BC_30min=2.44 ㎍/㎥), but they were exposed to peak concentrations instantly (BC_10sec=3545.04 ㎍/㎥). When the GM of BC_30min concentrations was momentarily represented as high, it was identified that a vehicle mainly using diesel fuel or an aging vehicle had passed. Conclusions: A ventilation system should be installed in the closed tollbooth or aging vehicles should be controlled so as not to pass tollbooths.

• 청정기술
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• 제19권4호
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• pp.410-415
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• 2013

폴리이미드(polyimide) 필름 위에 은(Ag) 나노 페이스트(paste)가 인쇄된 집전체 및 활성탄소(activated carbon)를 이용하여 제조한 페이스트와 5% potassium polyacrylate (PAAK) 겔(gel) 전해질을 이용하여 슈퍼캐패시터(supercapacitor) 반쪽전지(half cell)를 제작하였다. 집전체 및 전극은 스크린 인쇄를 이용하여 제작하였으며 인쇄된 집전체의 두께는 $7.3{\mu}m$이고 면저항은 $5{\sim}7m{\Omega}/square$이다. 전극 페이스트는 비표면적 $1,968m^2/g$인 활성탄소이고 도전재는 카본 블랙(carbon black)을 사용하였으며 바인더로는 poly (4-vinylphenol)를 7:1:3 비율로 혼합하고 2-(2-buthoxyethoxy) 에틸아세테이트(BCA)를 주 용매로 사용하여 제조하였다. 전기화학적 분석을 위해 순환-전압 전류법(cyclic voltammetry)을 이용하여 전기화학적 특성과 안정도를 평가하였으며 순환-전압전류법 측정을 위한 인가 전압의 범위는 -0.5 V~0.5 V이고 주사속도(scan rate)의 범위는 10~500 mV/s로 하였다. 제작된 슈퍼캐패시터 반쪽전지의 비축전 용량은 주사속도가 10 mV/s, 500 mV/s일 때 각각 44.04 F/g, 8.62 F/g이었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.323-328
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• 2006

본 논문의 목적은 부채꼴방전(GlidArc) 플라즈마 개질을 이용하여 프로판으로부터 카본블랙의 형성이 없는 합성가스 생산을 위한 개질특성과 최적 운전조건을 연구하였다. 또한 수소 생산 및 프로판 전환율을 항상시키기 위해 반응기 내의 촉매반응 영역에 13 wt%의 니켈촉매를 충진하여 수증기 몰 비, 이산화탄소 몰 비, 입력 전력, 주입 유량 변화의 변수별 연구를 수행하였다. 그 결과, 수증기 몰 비, 이산화탄소 몰 비, 입력 전력, 주입 유량이 각각 1.86, 0.48, 1.37 kW, 14 L/min일 때 프로판 전환율이 62.6%로 최적이었다. 위의 조건에서 합성가스의 건가스 기준에 농도는 $H_2\;44.4%,\;CO\;18.2%,\;CH_4\;11.2%,\;C_2H_2\;2.0%,\;C_3H_6\;1.6%,\;C_2H_4\;0.6%,\;C_3H_4$ 0.4%이며, 이산화탄소 전환율은 29.2%, 합성가스 내의 $H_2/CO$ 농도 비는 2.4이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권3호
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• pp.357-363
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• 2015

타이어 라벨링제 도입으로 인한 친환경 타이어 개발의 요구로 타이어산업에서 사용되고 있는 기존 산화아연의 문제점 개선을 위하여 나노산화아연과 나노기공 실리카와의 복합체 합성에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 타이어의 트레드(tread) 부분에 적용될 기존의 고무 보강재인 카본블랙을 대체하기 위한 실리카와 나노산화아연의 복합체를 합성하기 위하여, 일정량의 나노기공 실리카를 함유하고 재질 상으로는 나노기공 실리카와 산화아연을 물리적 결합을 통하여 hysteresis 손상을 줄이면서 트레드의 탄성을 증대시키기 위해 내마모성능의 향상을 목표로 실험을 진행하였다. 이를 위하여 복합체와 고무 조성물과의 컴파운딩 시 낮은 활성도와 분산안정성 저하의 문제점 개선하고자 숙성시간(Aging time)과 몰 비 그리고 반응물의 반응 순서에 따라 미치는 영향에 대해 조사하였다. 0.03몰 비의 산화아연과 숙성기간 10일의 조건의 실리카에서 가장 작은 평균입도(약 50.5 nm)와 안정적인 분산성을 보였고, 약 $649m^2/g$의 높은 비표면적을 나타내었다.