• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권3호
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• pp.702-708
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• 2018

하이드로겔은 다량의 물과 화장품용 성분들을 함유할 수 있는 천연고분자 구조를 가지고 있으며 내부의 친수성기들이 활성성분을 다량 함유하고 효과적으로 전달할 수 있는 구조체를 형성할 수 있어 화장품 소재로 즐겨 사용되고 있다. 화장품용 하이드로겔에 첨가하는 소재로 셀룰로오스가 많이 이용되고 있는데 파우더 형태의 셀룰로오스와 면섬유 및 셀룰라아제를 처리한 면섬유와 같이 다양한 형태의 셀룰로오스를 하이드로겔에 적용했을 경우 하이드로겔의 물성변화 및 외관변화를 조사해 보았다. 일반적으로 사용되는 셀룰로오스 파우더를 하이드로겔에 첨가하였을 경우 예상과 달리 하이드로겔의 인장강도가 상당히 저하되는 결과를 보였다. 첨가하지 않았을 때 대비 0.1%와 0.3%의 셀룰로오스 파우더를 첨가한 시료는 각각 10%, 14%의 인장강도 저하현상을 보였다. 이와는 다르게 면섬유를 0.1 ~ 0.3% 첨가하였을 경우 하이드로겔의 강도가 약 20% 증가함을 보였다. 그러나 길이가 긴 면섬유는 뻣뻣하여 하이드로겔에 혼합시 분산성에 문제를 보였다. 이를 해결하기 위하여 면에 셀룰라아제를 처리함으로써 효소-분해 반응을 통해 섬유의 유연성을 증가시킬 수 있었다. 또한 효소 처리된 면섬유를 하이드로겔에 첨가하여 보습성의 변화를 조사한 결과 셀룰라아제를 처리한 면섬유를 함유한 하이드로겔은 처리하지 않은 면섬유-하이드로겔 대비 380% 증가된 보습성을 보였으며 또한 혼합 가공시 우수한 분산성을 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.159-168
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• 2011

본 연구에서는 분산제 코팅을 통해 성능 개선된(EP) 나일론 섬유를 혼입한 자기충전 콘크리트의 가능성을 알아보고자 하였으며, 이를 위한 실험 방법으로 나일론 섬유 길이와 다른 유기계 섬유(폴리프로필렌, 셀룰로오스)를 혼입한 경우 그리고 광물질 혼화재(고로슬래그 미분말, 플라이애쉬)의 종류를 달리 혼합한 2성분계 및 3성분계의 경우를 가지고 자기충전 콘크리트의 특성을 검토하였다. 이 실험 결과를 토대로 하여 실구조물 적용을 위한 Mock-up Test를 성능 개선된 나일론 섬유를 혼입한 자기충전콘크리트 와 일반콘크리트를 비교하여 실구조물 활용 가능성을 검토 하였다. 그 결과 굳지 않은 자기충전 콘크리트의 특성, 경화된 자기충전 콘크리트의 특성 및 내구특성을 종합해 볼 때 성능 개선된(EP) 나일론 섬유가 우수함을 알 수 있었고, 성능 개선된 나일론 섬유에 따른 광물질 혼화재 사용에서는 플라이애쉬 보다 고로슬래그 미분말이 우수함을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.72-83
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• 2022

본 논문에서는 전도성 재료인 탄소섬유(carbon fiber, CF)와 강섬유(steel fiber, SF)를 함유한 시멘트 모르타르의 미세구조 및 전기적 특성, 압축강도에 미치는 영향을 연구하였다. 전도성 섬유보강 시멘트 모르타르(fiber-reinforced cement mortar, FRCM)의 비저항은 4-probe 방법을 이용하여 측정하였고, 압축강도는 압축시험을 기반으로 측정하였다. 이들의 성능은 플레인 모르타르(plain mortar, PM)와 비교, 검토하였다. 게다가 전도성 FRCM 파단면의 표면형상과 구성성분은 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)과 에너지 분산형 X-ray 분광분석기(energy disperse X-ray spectrometer, EDS)를 이용하여 분석하였다. 그 결과 모든 시편에서 양생재령이 경과됨에 따라 비저항이 점차 증가하는 반면, 섬유혼입률이 증가할수록 비저항은 상당히 감소하였다. 강섬유를 1.25%까지 추가하여도 시멘트 모르타르의 비저항에는 크게 영향을 미치지 않았다. 대조적으로, 탄소섬유는 낮은 함량(즉, 0.1~0.3%)에서도 비저항이 다소 감소하였고, 그 이후에는 현저히 저하되었다. 본 실험에 사용된 CF가 함유된 전도성 CFRCM의 침투 임계점은 0.4%이었고, 압축강도 성능을 유지하면서 전도성 효과를 극대화하는 최적의 탄소섬유 혼입량이라고 판단된다. 전도성 FRCM의 표면형상 및 구성성분 분석을 위해 SEM/EDS를 통해 파단면을 관찰하였다. 이러한 결과는 시멘트 모르타르 내에서 보강섬유의 미세구조 메커니즘을 확립하는 데 매우 유용할 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권12호
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• pp.2328-2339
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• 1992

본 연구에서는 일방향(unidirectional)으로 섬유가 강화된 복합재료를 다루게 되는데, 섬유는 직경이 모두 같고, 길이가 무한이며, 서로 평행하게 정렬되엉 불규칙 하게 분포된 원형실린더로 가정한다. 먼저, 임의의 한 기준 산란체에 의한 압축파 및 SV파의 산란을 수식화하고, 기준 산란체에 대한 나머지 산란체들이 존재할 확률을 이용하여 산란계수의 통계적 기대값을 구함으로써 그 매질내에 존재하는 파동의 전파 특성을 지배하는 분산 관계식의 해를 수치적으로 구함으로써 매질의 평균전파속도, 유 효 동탄성계수 및 감쇠계수를 주파수와 체적비의 함수로 구한다. 또 구하여진 동탄 성계수의 저주파 극한값과 정적하중상태에서 구한 Hashin-Rosen의 값들과 비교하여 봄 으로써 본 연구의 타당성을 입증한다.

• 한국재료학회지
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• 제11권5호
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• pp.372-377
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• 2001

Part I에서 도출된 기초 식을 적용하여 입자 분산 강화형, 섬유 강화형 및 적층형 복합재료의 유효탄성제수 및 열팽창계수를 산정 하였다. 일방향 섬유 강화 복합재료의 경우 섬유의 유효 축비 (aspect ratio)가 고려되었으며, 유효 탄성계수는 다른 연구 결과들과 비교하였다. 입자 분산 강화형 복합재료의 유효 체적탄성률 및 전단 탄성률은 Korner의 표식 및 Hanshin과 Shtrikman의 하한치 (lower bounds)와 일치하고 있다. 일방향 섬유 강화 복합재료에서는 6개, Hanshin과 Rosen의 모델에 나타낸 4개의 독립 탄성계수와 일치하고 있다.

• Composites Research
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• 제33권6호
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• pp.415-420
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• 2020

탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)의 계면 특성은 복합재료의 전체적인 기계적 특성을 제어하므로 매우 중요하다. 이에 따라, 탄소나노튜브(CNT)로 탄소섬유(CF) 표면을 개질하는 것이 계면을 강화하기 위해 활발히 연구되고 있다. 그러나 대부분의 표면 개질 방법은 자체적으로 한계가 있다. 예를 들어, CVD 성장에서 탄소섬유의 CNT를 성장시키기 위해 600~1000℃ 범위의 고온을 적용해야 하며, 이는 탄소섬유 자체에 손상을 줄 수 있으므로 물성이 저하될 수 있다. 한편, 본 연구에서는, 폴리아마이드(PA) 610/CF/CNT 복합재가 PA610의 계면중합을 통해 제조되었으며, 유기계와 수계 사이의 계면에서 PA610/CNT 중합이 일어난다. 탄소섬유는 CNT가 균일하게 분산된 PA610으로 코팅되었다. 복합재 내에서의 CNT 분산상태는 주사전자현미경으로 관찰되었으며, 열중량 분석을 통해 복합재의 열안정성을 분석하였다. 그리고 섬유 뽑힘 시험을 통해 섬유와 기지 간의 계면 결합력을 측정하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.4192-4200
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• 2015

본 논문에서는 방호 방폭 구조물용 스프레이 콘크리트 재료 개발을 위해 기포를 혼입하여 강섬유의 분산성을 향상시킴으로서 강섬유 혼입 고인성 셀룰러 스프레이 콘크리트 재료를 개발하였다. 강섬유의 분산성 향상을 위해 과다하게 투입된 기포는 스프레이를 통해 대부분 소산하여 최종적으로 3 % ~ 6 % 미만의 적정 혼입율을 만족하게 되며, 이 상태에서 압축강도 및 휨인성 특성에 대해 고찰하였다. 압축강도 시험결과 28일 및 56일 강도에서 우수한 강도성능을 나타냈으며, 휨강도 및 휨인성 특성 또한 우수한 성능을 보여 과다하게 투입된 기포는 강섬유의 분산성을 향상 시키지만, 강도저하를 유발하지는 않는 것으로 판단된다. 그러나 화상분석을 통한 공극구조 분석 결과 소요의 간격계수와 비표면적을 얻는데 실패하였으며, 이것은 스프레이에 의한 공기량 소산 효과가 너무 커 간격계수가 다소 크게 측정된 것으로 판단된다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2012년도 제46차 학술발표회
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• pp.75-75
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• 2012

탄소섬유는 전구체의 종류에 따라 PAN계, 피치계 그리고 레이온계로 나뉘며 최종 탄소섬유의 특성에도 차이가 있는 것으로 알려져 있다. 최근에는 PAN계 탄소섬유가 세계 시장의 대부분을 차지하고 있으며, PAN계 탄소섬유의 초경량, 고강도, 고탄성, 내약품성 그리고 열안정성 등의 우수한 특성으로 최첨단 고기능성 제품의 복합재로 많이 이용되고 있다. 그러나 탄소섬유가 가지고 있는 높은 열전도성은 적용에 따라 단점으로 작용될 수도 있다. 예를 들면, 로켓 엔진의 노즐이나 원자로의 구조물 그리고 극한조건용 구조재료 등, 고강도 단열특성을 요하는 최첨단 복합재로 응용 범위를 넓히는데 한계로 작용한다. 레이온은 최초의 탄소섬유 전구체였으나 공정상 경제성이 떨어지는 이유로, 지금은 고탄성을 요구하는 특수 목적으로만 소량 생산되고 있다. 레이온의 주원료는 셀룰로오스이며 셀룰로오스는 지구상에서 가장 흔한 재료이므로 오늘날 셀룰로오스를 보강재로 이용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유의 열전도도를 낮추기 위한 방법으로 안정화셀룰로오스를 첨가한 PAN용액을 출발물질로 탄소섬유를 제조하고 특성 연구를 진행하였다. PAN용액에 셀룰로오스의 분산성을 향상시키기 위해 셀룰로오스를 열처리하였다. 이 과정에서 얻어진 안정화 셀룰로오스의 수율을 높이기 위해 셀룰로오스를 난연 처리하였으며, 그 결과 안정화셀룰로오스의 수율을 향상시킬 수 있었다. 안정화셀룰로오스를 첨가시킨 PAN계 탄소섬유의 물리적, 기계적 그리고 열적 특성을 SEM, XRD, 만능 인장시험기, TGA 그리고 Laser Flash Method 등을 통해 주요 특성 및 변화를 관찰한 결과, 순수한 PAN계 탄소섬유의 특성과 유사한 결과를 얻었다. 향후 몇 가지 공정상의 문제점을 개선한다면 흥미로운 결과를 기대할 수 있을 것으로 본다.

• 한국펄프종이공학회:학술대회논문집
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• 한국펄프종이공학회 2000년도 추계학술발표논문집
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• pp.141-141
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• 2000

한지의 제조에 있어서 부원료인 점질물은 초지시 매우 중요한 역할을 하는데 그 주된 역 할은 다음과 같다. 먼저 점질물은 섬유의 분산을 용이하게 하고 종이의 강도를 증가시키며, 양지와는 달리 박엽지의 제조가 편리하고, 종이의 경도를 증가시키며, 습지의 처리를 용이하 게 하며, 점성으로 인하여 섬유의 침전올 방지하고, 종이의 광택을 향상시키는 둥 매우 중요 한 역할을 한다. 그러나 한지 제조시 이러한 식물성 점제의 미묘한 작용은 현재 대다수의 한지 제조 공장에서 사용하고 있는 합성점제인 PAM이나 PEO 등의 합성 고분자 화합물에 서는 기대하기 어려운 작용이라 여겨진다. 이와 같은 사실에서 본 연구에서는 전통적인 천 연점질물인 황촉규근의 점질물과 합성점제인 PAM 및 우리 나라에서 전혀 사용되지 않고 있는 나무수국 내수피의 점질물을 이용하여 한지를 제조하고 이들 한지의 특성을 SEM 및 A AFM(Atomic Force Microscopy)를 이용하여 분석하였다. 먼저 각각의 점질물로 제조한 한지를 SEM으로 관찰한 결과 닥나무 인피섬유의 최외층에 투명막이 존재하는 사실을 발견할 수 있었다. 이러한 투명막은 닥나무나 뽕나무 인피섬유에 만 존재하고 삼지닥나무나 산닥나무 둥과 같은 기타 인피섬유에는 존재하지 않으므로 한지 의 원료 섬유의 식별에 매우 중요한 요소가 된다. 또한 이러한 투명막은 섬유간 결합을 증 대시켜 한지의 강도 발현에 기여한다고 사료된다. 천연점질물인 황촉규근과 나무수국 점 질물을 이용하여 제조한 한지를 SEM 및 SEM-EDXA를 이용하여 분석한 결과, 황촉규근 점질물로 제조한 한지에는 상당량의 전분입자가 폰재하고 있었으며 나무수국 점질물로 제 조한 한지에는 침상의 수산칼슐 결정이 상당량 존재하고 있는 사실을 발견하였다. 이러한 사실은 한지 제조시 사용된 점질물의 식별에 중요한 요소라 사료된다. 한지의 원료인 닥나무 인피펄프와 침엽수 미표백 크라프트 펄프를 AFM을 이용하여 분석 한 결과, 닥나무 인피펄프의 마이크로피브릴 폭은 5-10nm로 Sw-UKP의 마이크로피브릴 폭 lO-20nm보다 매우 가늘고, 치밀한 세포벽 구조를 하고 있었다. 닥나무 인피펄프의 이러 한 세포벽 구조 및 마이크로피브렬의 형태가 Sw-UKP보다 높은 섬유강도를 나타내는 원인 이라 사료된다. 각각의 점질물을 이용하여 제조한 한지의 섬유표면을 AFM을 이용하여 관 찰한 결과, 원료펄프의 표면관찰에서와는 달리 초지시 사용된 점질물이 섬유표면을 피복하 고 있어 명확한 형태의 마이크로피브렬을 관찰할 수 가 없었다. 따라서 점질물의 이러한 역 할이 한지의 강도 및 보존성 향상에 기여하리라 사료된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.1106-1114
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• 1993

본 연구에서는우수한 섬유강화 고분자복합판의 제조 및 개량을 섬유구조의 분리. 배향의 관점에서 연구한다. 유리섬유매트는 유리섬유를 50mm의 길이로 균일하 게 절단하여 공기중에서 분산시켜 6~7mm두께로 만들고,이 유리섬유매트를 바늘의 종류와 스트레칭 횟수에 따라 니들펀칭하여 유리섬유의 매트구조를 변화시킨다. 유리 섬유의 매트구조 별로 모재와 적층시킨 다음 열압축프레스를 사용하여 1차로 시이트를 제작하고, 이 제작된 시이트를 가열로로 가열하여 2차 고온압축 프레스성형한다. 이 때 섬유와 모재의 분리 및 배향의 상관관계를 나타내는 상관계수를 구하고, 이 계수에 미치는 매트 구조의 영향에 대한 실험결과를 보고한다.