• Composites Research
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• 제23권3호
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• pp.50-57
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• 2010

섬유 보강 시멘트계 복합재료의 성능 예측 및 평가에 있어서 중요한 영향을 미치는 섬유 분포 특성을 정량적으로 평가하기 위해서는 복합재료의 단면 이미지에서 섬유를 정확히 검출하여야 한다. 이 논문은 형광원리를 이용하여 합성섬유를 매트릭스로부터 개별적으로 검출하기 위한 기초 연구로써 섬유 보강 시멘트계 복합재료 중의 하나인 ECC에 일반적으로 사용되는 PVA 섬유, PET 섬유, PE 섬유, 그리고 PP 섬유의 형광특성을 분석하였다. 또한 하이브리드 된 경우 합성섬유들 간의 상대 형광 광도값의 차이를 비교하여 종류별로 구분하기 위한 최적의 파장대를 선정하였으며, 그 파장대에서 두 분류대상을 구별할 수 있는 최적의 경계값을 통계적 방법을 이용하여 산출하였다. 또한 형광 현미경을 이용하여 각 섬유를 촬영하여 상대적인 밝기값을 비교하였다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.328-335
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• 2016

이 연구의 목적은 석회석 미분말을 사용하여 복합재료의 연성이 향상된 시멘트계 매트릭스 섬유복합재료(ECC)를 개발하고 이 재료로 제작된 구조부재의 휨성능을 평가하는 것이다. 재료 개발을 위하여 4가지 종류의 배합을 마이크로역학과 안정상태 균열 이론을 활용하였고, 이를 위하여 시멘트계 매트릭스의 파괴인성과 섬유-시멘트 매트릭스 경계면 특성을 파악하였다. 개발된 ECC의 1축 인장변형특성과 압축강도 특성이 실험적으로 평가되었다. 또한, 2개의 구조부재를 제작하여 휨실험을 수행하였고 그 결과를 재래식 콘크리트 구조부재의 성능과 비교하였다. 재료실험 결과로 석회석 미분말의 혼입률 증가에 따라 압축강도는 감소하지만 연성은 증가하였다. 부재 실험 결과, ECC 구조부재는 재래식 콘크리트 구조부재에 비하여 높은 휨연성, 높은 휨내력, 작은 균열폭을 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.99-104
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• 2019

본 연구의 목적은 시멘트계 복합재료의 적층을 위해 증점제를 적용하여 개발한 출력배합의 수축 특성을 평가하고, 프린팅 기법을 이용해 제작한 적층시험체와의 수축 특성을 비교하는 데 있다. 증점제 적용 시 수축이 기준배합과 비교하여 평균 25% 저감(56일 기준)되는 것을 확인하였다. 수축이 저감되는 긍정적인 효과에 반해 압축강도는 약 15% 감소(28일 기준)되는 부정적인 효과도 확인되었다. 출력배합을 이용해 제작한 적층시험체와 몰드시험체를 이용하여 수축을 평가한 결과, 적층시험체의 수축변형률이 약 25% 감소(28일 기준)되는 것을 확인하였다. 본 연구결과를 통해 3D 프린팅을 이용한 시멘트계 복합재료의 출력 시 수축의 진전속도와 수축으로 인한 균열의 발생시점을 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.113-118
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• 2020

본 연구의 목적은 적층 시공을 위해 개발한 시멘트계 복합재료 배합의 수축특성을 평가하며, 출력공정 중 압출 전/후, 적층 후의 수축을 평가하는데 있다. OPC배합과 프린팅 배합의 재령별 압축강도를 평가한 결과 재령 7일까지 유사한 경향을 보였으나, OPC 배합의 경우 프린팅 배합과 비교하여 최대 252 ㎛/m 수축이 더 크게 나타났다. 출력공정 중 압출 후 재료의 압축강도는 압출 전 재료보다 재령 7일차까지 약 6.5 MPa 낮았으나, 재령 28일에는 동등 수준의 강도가 발현되었다. 수축특성은 적층 이후 재료의 수축 측정 결과 압출 전 재료와 비교하여 220-260 ㎛/m 범위로 수축이 더 크게 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.152-158
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• 2022

이 연구의 목적은 고성능 원단의 셀비지 단섬유를 적용한 섬유보강 시멘트계 복합재료의 압축강도와 인장거동 특성을 실험적으로 조사하는 것이다. 이를 위하여 셀비지 단섬유 종류에 따라 4종류의 배합을 준비하였고, 압축강도 및 인장 실험을 수행하였다. 실험결과 압축강도는 64 MPa에서 66 MPa 범위로 고강도를 나타내었으며, 모든 배합에서 변형경화 현상이 나타났다. 인장변형성능은 2.6 %에서 2.8 %로 고연성이 나타났으며, 다중균열이 관찰되었다.

• Composites Research
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• 제20권2호
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• pp.21-26
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• 2007

이 논문은 합성섬유를 이용하여 포틀랜드 시멘트 모르타르를 보강한 복합재료인 ECC(Engineered Cementitious Composite)의 설계 과정과 건설현장에 이 복합재료를 적용할 수 있도록 시공성을 부여한 연구 내용을 정리하였다. 이 연구에서는 다양한 시공성, 즉 자기충전(self·consolidating)과 스프레이 시공성을 갖는 ECC를 제작하기 위하여 단계적인 재료 개발 방법론을 채택하였다. 우선 마이크로역학(micromechanics)과 안정상태균열이론(steady-state cracking theory)을 이용하여 골재와 섬유를 선정한 후, 굳기 전 재료의 레올로지를 제어하는 방법으로 시공성을 구현하였다. 여기서, 굳기 전 재료의 레올로지를 제어하기 위하여 화학첨가제(chemical admixtures)와 광물첨가재(mineral admixtures)의 양을 소량으로 조절하는 방법을 사용하였다. 이러한 방법을 활용함으로써 굳기 전에는 다양한 시공성을 나타내면서, 굳은 후에는 높은 연성(인장변형경화 거동)을 나타내는 실용적인 ECC 복합재료를 개발하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권4호
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• pp.289-296
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• 2016

양생조건의 차이가 섬유보강 시멘트계 복합재료(FRCC)의 자기치유에 미치는 영향을 검토하기 위해, 건습 반복시험 및 옥외 폭로시험을 실시하여 FRCC의 자기치유 효과에 대해 검토했다. 투수계수 및 마이크로스코프에 의한 균열조사에 의해 FRCC의 자기치유 효과에 대해 평가한 결과, 수중에의 침지시간이 길고, 건조온도가 낮은 경우 균열의 자기치유 효과는 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한, 자기치유에 있어서의 수밀성능은 습윤 시간에 크게 영향을 받는 것을 확인했다. 한편, 실환경 조건에 있어서 강우에 의한 수분 공급에 의해 자기치유는 진전하는 것을 확인했으며, 혼화재료를 적절히 병용하여 사용하는 것으로 균열의 자기치유 성능을 향상할 수 있다고 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.531-538
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• 2022

본 연구에서는 자기치유 하이브리드 캡슐을 제조하였다. 균열 자기치유 하이브리드 캡슐을 시멘트 질량 기준으로 3 %, 5 % 및 7 % 혼합하여 자기치유 시멘트 복합재료 배합을 진행하였으며, 자기치유 하이브리드캡슐 혼합율에 따른 품질 및 치유성능 평가하였다. 실험 결과, 자기치유 하이브리드캡슐을 혼합율이 증가할수록 균열 치유성능을 향상시키는 효과가 큰 것으로 나타났지만 품질성능이 감소하는 경향이 나타났다. 따라서 하이브리드 캡슐의 혼합율은 5 % 이내로 사용하는 것이 품질성능을 약 10 % 이내로 감소시키며, 치유성능 약 90 % 이상을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.421-428
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• 2020

겨울철 도로는 내부 수분의 빙결현상으로 인한 블랙아이스가 발생하여 많은 피해를 유발한다. 최근에는 다양한 기능을 가진 Multi-walled carbon nanotube(MWCNT)와 콘크리트를 복합하여 열적 및 전기적 성능이 우수한 건설 재료에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 나노-콘크리트 복합재료를 활용하여 시공한 구조물은 표면에 결함이 발생하여 일반적인 보강재를 사용할 경우 열적 및 전기적 성능이 현저하게 저하된다. 본 연구는 표면에 결함이 발생한 콘크리트 구조물을 단시간 내에 보강할 수 있는 초속경 나노-시멘트 복합체의 발열성능과 소비전력을 분석하고자 한다. 실험은 초속경 시멘트계 재료, 양생일, 공급전압을 매개변수로 설정한 뒤 수행하였다. 초속경 시멘트계 재료는 시멘트 페이스트, 모르타르, 콘크리트로 구분하였다. 실험결과, 양생일이 1일인 경우에는 전압을 20V 공급할 시 모든 초속경 나노-시멘트 복합체에서 10℃ 이상의 발열성능이 확인되었다. 양생일이 28일인 경우에는 1일에 비하여 동일 전압에서의 발열성능이 소폭 감소하였으나, 전압을 30V까지 공급하여도 안정적으로 발열성능이 유지되는 것으로 분석되었다. 결과적으로 초속경 나노-시멘트 복합체는 콘크리트 구조물 표면 결함을 보강한 후 단시간 내에 발열성능을 발현할 수 있고, 일정시간이 지나도 발열성능이 유지되는 것으로 판단된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권5호
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• pp.421-428
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• 1998

순수 HAC/PVA 계 및 epoxy 수지와 urethane이 첨가된 HAC/PVA 계 MDF 시멘트 복합재료에 서로 다른 관능기를 갖는 3종류의 silane coupling agent를 첨가하여 강도 및 수분안정성에 대한 영향을 살펴보고 기공율 분석을 통해 미세구조와 강도의 관계를 살펴보았다. Silane의 관능기에 따라 각각의 MDF 시멘트 복합재료의 강도 및 수분안정성 향상에 대한 효과가 다른 것을 알 수 있었다. 순수 PVA 메트릭스의 경우에 대해서는 vinyl 기를 갖는 silane이 효과적인 영향을 나타내었으며 epoxy수지가 첨가된 MDF 시멘트에 대해서는 epoxy-methoxy 기를 갖는 silane이, 그리고 urethane이 첨가된 MDF 시멘트에 대해서는 diamine 기의 silane이 효과적이었다. Silane의 첨가량에 따라서는 urethane이 첨가된 MDF 시멘트 복합재료의 경우, diamine 기의 silane이 많이 첨가될수록 수분안정성이 향상되었으며 특히 2wt%의 silane을 첨가하고 wqrm press를 이용하여 성형하였을 때 건조 강도는 약 20% 향상되었으며 습윤강도는 40~70%까지 크게 향상되었다. 이는 기공율과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다. Epoxy 수지가 첨가된 MDF 시멘트의 경우에서도 2wt%의 silane 첨가까지는 그 첨갈향이 많아질수록 강도가 향상되는 것을 알 수 있었지만 과량의 silane(4wt%)이 첨가될 경우에서는 오히려 특성저하가 나타났다.