나노입자는 벌크 재료와는 다른 광학적, 전기적, 촉매적 특징 때문에 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 나노유체의 성질은 나노입자의 크기와 형상, 분산성등과 같은 여러 요인에 의해서 결정되어진다. 이러한 나노입자의 특징 때문에 여러 응용분야에서 활용되어지고 있다. 예를 들면, 일반 유체에 나노입자를 분산시키면, 열전도도와 대류열전달효과가 증대되어 진다. 이러한 나노유체의 제조법으로는 크게 두 가지로 분류되어 있다. 투스텝법은 환원법 혹은 기계적으로 제작한 나노입자를 일반 유체에 혼합시킨 후 분산을 시켜 제조하는 제조법이다. 원스텝법은 투스텝법과는 달리 한번에 나노유체를 제조하는 제조법이다. 일반 유체에서 나노유체를 제조함과 동시에 분산을 시켜서 제조한다. 최근, 유체내에서 나노유체를 제조함과 동시에 분산을 시켜 나노유체를 제조하는 새로운 기술인 유체 플라즈마법이 개발되었다. 하지만, 유체 플라즈마의 일반적인 거동과 해석이 명확하게 규명되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 유체 플라즈마의 발생 메카니즘 규명을 위한 방전 시간, 전압, 단극 직류 전력, 극간거리에 따른 유체 플라즈마의 특징을 OES와 오실로스코프를 이용하여 측정하였다. 또한, 제조된 나노유체의 특징을 UV-vis nir spectropgotometer, HR-TEM, zeta-potential, EDS, ICP-OES, KD2 pro and lambda로 측정하였다. 유체 플라즈마를 각 조건에 따라 발생시켰고, 나노유체를 성공적으로 제조하였다. 유체 플라즈마의 주요 발생 원소는 산소와 수소이온으로 측정되었다. 유체 플라즈마의 강도는 전기에너지가 증가함에 따라서 증가함으로 측정되었다. 제조된 나노입자의 크기는 유체 플라즈마의 강도가 증가함에 따라서 감소하였고, 대부분의 나노입자의 형상은 구형으로 제조되었다. 나노유체의 분산안정성 또한 유체 플라즈마의 강도가 증가함에 따라서 증가하였다. 직경이 $18.1{\pm}5.0$ nm인 나노유체의 열전도도는 3%로 측정되었다. 유체 플라즈마에 의한 나노유체의 제조 메카니즘을 다음과 같이 제안한다. 유체내에서 전기에너지 인가에 따른 이온과 전자의 흐름은 유체 플라즈마를 발생시킨다. 기본 유체는 물이므로 유체 플라즈마의 주요 발생 원소는 수소와 산소이며, 인가되는 전기에너지량이 증가함에 따라서 이온과 전자의 흐름이 증가됨으로서 유체 플라즈마의 강도가 증가함으로 추측한다. 유체 플라즈마 발생은 전자의 흐름과 관계되어진다. 따라서, 유체내에 존재하는 전구체에 전자가 제공되어짐에 따라서 금 입자를 환원시켜 입자가 형성된다. 또한, 유체 플라즈마는 나노입자를 음전하로 대전시켜 분산안정성의 확보가 되는 것으로 추측되어진다.
지반의 동결현상은 일반적으로 대기와 지반의 온도차이로 발생하는 열흐름에 의해, 지반에 존재하는 물이 동결되어 지반의 물리적 성질이 변하는 현상을 일컫는다. 동결현상 해석에 필요한 지중온도 변화는 크게 대기와 지반의 경계층에서 발생하는 열유동과 지중 내에서 흙을 구성하는 성분들의 열전도 현상으로 설명할 수 있다. 따라서 지표면의 경계조건과 지반의 열적 특성은 동결지반 온도분포 해석에 중요한 인자들이다. 지표면 경계조건은 대기온도, 지표의 식생상태, 토질조건을 포함한 간편상수법들이 제시되어 있다. 대기온도 변화에 따른 지표의 열전달을 설명하는 대표적인 열물성 값은 지표면에서의 n-factor와 대류 열전달계수이다. 본 연구에서는 대기와 지반의 경계층을 해석하는데 필요한 지표면 n-factor와 대류 열전달계수의 적용성을 분석하고자 실내실험을 수행 하였다. 실내실험 결과를 토대로 상용 수치해석 프로그램인 TEMP/W를 이용하여 각각의 경계층 조건에 따른 지중온도 변화를 해석하고 실내실험을 통해 측정된 온도 데이터와 비교하였다. 결론적으로 n-factor보다 지표면 대류 열전달계수를 적용한 수치 해석 모델이 실내실험 결과와 유사하였다.
본 연구에서는 단열성능 및 물리적 성질이 우수한 친환경 목섬유 단열재의 제조 기술을 확립하기 위하여 멜라민 요소 폼알데하이드(MUF), 페놀 폼알데하이드(PF), emulsified MDI (eMDI) 및 라텍스계 수지 등 서로 다른 접착제로 제조한 저밀도섬유판의 특성을 비교하였다. 그 결과 MUF, PF, eMDI 수지 접착제로부터는 경질(硬質) 저밀도섬유판이, 라텍스계 수지 접착제로부터는 연질(軟質)의 저밀도섬유판이 각각 제조되었다. 모든 저밀도섬유판은 일반 중밀도섬유판에 비해 현저히 낮은 열전도율을 나타냈으며, 압출 발포 폴리스티렌과 유사한 단열 성능을 나타내는 것으로 조사되었다. 한편 본 연구에서 제조한 저밀도섬유판 중 eMDI를 사용한 것은 흡수 두께/길이 팽창률 및 휨 강도 등 물리적 성질이 가장 우수하였다.
주 사슬의 강직그룹의 하이드로퀴논 단위에 4-클로로벤조에이트기가 결합된 액정폴리에스터가 단위체인 2,5-다이(4-클로로벤조에이트)하이드로퀴논과 4,4'-디카복시-${\alpha},{\omega}$-디페녹시 알케인의 용액중합에 의하여 합성되었다. 합성된 중합체의 구조와 성질은 $^1H$-NMR, FT-IR, DSC, TGA, POM에 의하여 조사되었다. 조사의 결과에 의하면, 중합체 사슬의 메틸렌기와 벌키한 치환기는 용해도나 열전이와 같은 성질에 큰 영향을 미쳤으며, 모든 중합체들은 편광현미경 관찰에서 약한 복굴절 현상을 갖는 네마틱 액정상의 texture를 나타내었고, 매우 좁은 액정상 온도구간을 나타내었다.
유비쿼터스 시대의 모바일 전력원으로서 가장 유용한 리튬이차전지의 충전방식은 1991년 리튬이온전지의 상용화 이후 정전류-정전압 방식의 충전법이 고수되어 왔다. 그러나 압전, 열전 등 신재생에너지에 의한 에너지 하베스팅으로 생성되는 전력의 성질이 전압과 전류의 범위가 매우 다양하므로 효율적으로 저장할 수 있는 에너지 매니지먼트 체계가 필요하다. 이에 대한 기반연구로서 리튬이차전지의 고효율 충전을 위한 다양한 방식이 고려되어 왔으며, 본 동향분석서에서는 이러한 충전방식에 따라 리튬이차전지 내부 소재가 받는 영향과 여러 충전방식의 장단점을 분석하고, 최적 충전방식의 기준을 정리한다.
스테인리스강은 내식성, 내열성, 내산화성이 좋으므로 화학산업, 의학용기, 고정밀 산업 등에서 많이 사용되고 있다. 스테인리스강은 열전도율이 낮고 용융물의 점성이 크고 가공경화가 심하기 때문에 인코넬 티탄합금 등과 함께 난삭재로 알려져 있다. 스테인리스강의 고합금강을 사용한 기계가공은 공구의 마모가 심하게 일어나므로 가 공이 어렵다. 화염절단(Flame dutting)도 합금물의 버닝(burning)현상을 막는 성질 때문에 잘쓰이지 않고 플라 즈마-아크(plasma-arc) 절단은 수중에서 이루어질 경우 절단끝이 산화되지 않는 좋은 절단면을 얻을 수 있으나 수중에서 사용해야 하는 어려움이 있다. 레이저를 이용한 가공은 절단폭이 작아 재료의 손실이 적으며 복잡한 형상의 절단도쉽고 공구의손실이 없는등 많은 장점이 있어서 사용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 스테인리스 강의 절단메커니즘에대한 이해를 돕기 위해 절단가공에 큰 영향을 끼치는 레이저 출력, 절단속도, 절단가스의 압력, 재질, 절단두께를 절단변수로채택하여 절단을 수행하였다. 절단결과를 비교 검토하여 절단변수가 절단에 미치는 영향을 분석하였고 최적의 절단을 얻는 가공조건을 제시하였다.
분무성형공정은 급냉응고 및 결정입자 제어에 따른 고품위 소재 개발의 장점과 함께 고밀도 near-net-shape 제품의 제조가 가능한 합금제조기술이다 분무성형체의 미세조직은 적층표면에 도달하는 액적들의 평균 열용량, 즉 고상분율에 의하여 결정되며, 이는 액적의 비행과정에서의 분사가스-액적간의 열전달과 적층표면에서의 열유입과 열유출 속도에 영향을 받는다. 실제 다양한 공정변수들이 복합적으로 미세조직 형성과정에 영향을 미치지만, 균일한 미세조직을 얻기 위하여서는 적층표면에서의 온도와 고상분율을 항상 일정하게 제어하여야만 한다 즉, 적층표면 온도를 분무 성형공정중에 지속적으로 측정하여 이를 공정 제어 시스템에 feedback하여 원하는 적층표면온도를 유지하도록 공정변수를 제어하는 것이 필수적이다. 분무성형에 제조된 성형체는 합금원소의 편석이 없고 미세한 등방성의 결정립으로 이루어진 특징적인 미세조직을 나타낸다 이와 같은 미세조직으로 인하여 분무성형체는 우수한 성형성과 기계가공성을 나타내며, 또한 분무성형-후속가공된 최종 제품은 잉곳주조에 의하여 제조된 것과 비교하여 크게 향상된 기계적 성질을 가진다.
To find out the reason of fracture, specimens were made from the fractured winding shaft and the mechanical properties as well as their microstructures were investigated. Several heat treatments. including caburizing and tempering were carried out to improve the microstructure, mechanical properties, fatigue crack propagation and rotating bending fatigue characteristics. Through these experiments, following conclusions were obtained. (1) Carburized and tempered specimens showed greatly improved mechanical properties including impact energy, hardness and strength. (2) The fatigue strength of the carburized and tempered specimens increased more than twice than that of the original fractured winding shaft. (3) Crack propagation of the carburized and tempered specimens were faster than that of the original fractured speciens under the same △K. However, it is believed that, in the early stage, the fatigue crack initiation and growth for the carburized and tempered specimen is more difficult.
화염중에 존재하는 이온 및 전자의 전기적 성질을 이용하여 연소실내의 화염전파속도를 파악하기 위해 실린더 헤드에 이온 프로브를 삽입하여 천연가스 및 가솔린의 화염전파속도를 측정하였다. 본 연구에 이용된 이온전류장치 설계에 의한 방법은 광학적 측정 장비에 비해 간단하며 쉽게 측정할 수 있고 가격도 저렴하고 응답성도 우수하였다. 이온 프로브의 제작과 신호처리에 관한 기초적인 지식을 얻었으며 천연가스 및 가솔린의 연소시 연소압력의 상승지점과 이온발생지점이 일관성있게 나타났다. 기관회전수의 증가에 따라서 연소실내의 화염전파속도가 증가했으며 같은 연소조건이라고 할 수 있는 동일 기관회전수, 당량비의 조건에서 점화시간에 대한 화염전파속도를 비교해 보면 메탄의 경우가 이론치보다 6 ms∼9 ms 정도 늦었다. 또한, 메탄가스 및 가솔린에 대해 이온 전류강도 및 화염 도달시간을 측정하였으며 연소실 벽면에서는 열전달에 의한 냉각효과로인해 화염 전파속도 및 이온농도가 감소했다.
지르코니아는 물리적 성질이 금속과 가장 가까운 세라믹이며, 색상이 치아와 비슷하여 치과분야에서 사용빈도가 증가하고 있는 재료이다. 지르코니아는 zirconium dioxide 결정체로서, 1975년 Garvie가 'ceramic steer' 이라고 명명하였듯이 기존의 세라믹과 비교하여 뛰어난 물성을 지니고 있다. 즉, 높은 내열성과 낮은 열전도도, 산성에서 알카리성까지 이르는 내화학 안정성, 낮은 열팽창성, 높은 강도 및 경도, 내마모성을 가지고 있기 때문에 이전부터 공업용 재료로 넓게 시용되어 왔다. 지르코니아의 상변 이를 이용한 toughening방법이 Garvie에 의해 제시됨으로서 세라믹의 최대 단점인 취성은 어느 정도 극복할 수 있게 되었고 이를 계기로 금관 및 계속가공 의치, 임플란트 지대주, 인레이, 온레이 등 치과의 여러 분야에 지르코니아를 적용할 수 있게 되었다. 최근에는 임플란트 매식체에 있어서도 그 적용을 시도함으로서 심미치과치료에 있어서 중요한 부분으로 자리 잡고 있다. 현재 지르코니아는 치과용 세라믹 중에서 가장 높은 기계적 물성을 보이기 때문에 구치부 에서의 사용 가능성이 시도되고 있으며, 코어의 두께를 감소시킴으로써 보철 술식에서 필요한 강도 및 심미성 두 마리 토끼를 잡을 수 있도록 많은 연구가 이루어지고 있다. 이에 지르코니아의 역사 및 이론적 배경에 대하여 알아보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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