• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.119-126
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• 2019

해안 지역에 시공된 철근 콘크리트 구조물은 해수 중의 염소 이온에 의해 내부 철근이 부식하게 된다. 특히 해안지역에서는 해수에 침지되는 경우뿐만 아니라 조수간만 및 비래염분의 영향을 받기 때문에 이에 대한 고려가 필수적이다. 본 연구에서는 3가지 수준의 노출 환경(침지대, 간만대, 비말대)과 노출기간 180일, 365일, 730일을 고려하여 해양환경노출실험을 실시하였다. 대상 배합은 3가지 수준의 물-결합재비 및 2가지 수준의 플라이애시 치환률(0 %, 30 %)을 고려하여 설정하였다. 모든 노출조건에서 플라이 애시 치환 배합이 OPC 배합 대비 낮은 겉보기 염화물 확산계수를 나타내었으며, 이는 플라이애시의 포졸란 반응이 원인으로 사료된다. 플라이애시 배합은 노출 기간 180일에서는 플라이애시 치환 배합이 OPC 배합 대비 최대 63 5 %의 감소율을, 노출 기간 730일 에서는 최대 55.8 %의 감소율을 나타내었다. 노출 조건에 따른 확산계수 거동을 평가한 결과, 플라이애시 치환 배합에서는 간만대, 침지대, 비말대 순으로 확산계수가 평가되었다. 간만대에서는 건습이 반복되어 염화물 이온의 침투가 빠르게 일어나는 것으로 보인다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.66-74
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• 2016

본 논문에서는 철근 콘크리트 단면에서 동시에 진행되는 중성화와 염화물 침투에 의해 진행되는 내구성 문제에 대해 서로 다른 콘크리트의 특성과 주변 환경의 영향을 매개변수 분석을 통해 수행하였다. 이를 위해 콘크리트의 미세 공극 구조의 변화 및 중성화와 염소이온 투과의 상호 화학반응이 직접 지배방정식 형태로 고려된 최신 모델을 사용하여 이 복합작용의 분석을 수행하였다. 이산화탄소, 염소이온, 열 및 수분의 복합적인 이동이 직접 고려되었다. 문헌상의 실험 데이터를 분석하여 모델의 입력변수를 결정하고 계산의 편의성을 증진시켰다. 이 모델을 상용유한요소 프로그램인 COMSOL의 사용자 모듈형태로 개발 하였다. 이 상호작용에 영향을 미치는 물-바인더비 (w/b), 골재-바인더비 (a/b), 플라이에쉬 함량, CSH 함량, 콘크리트 초기공극률 등을 정량적으로 분석하였다. 결과에 의하면, 중성화와 염소이온 침투의 상호작용은 다양한 재료 물성치에 영향을 받는다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.273-276
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• 2008

기존의 콘크리트 구조물은 콘크리트만으로는 부족한 인장력 강화를 위해 철근을 보강근으로 사용하여 구조물을 형성하였으며, 이러한 철근콘크리트 구조물 시스템 내에서 철근은 사용연한이 지날수록 염분 및 습기, 염화물 등 외부환경에 의해 부식된다. 이러한 철근의 부식은 최종적으로 콘크리트 구조물의 성능 저하와 수명 단축을 유발시키는 주요 원인이 된다. 이와 같은 이유로 최근 Fiber Reinforced Polymer(FRP)를 이용하여 철근을 대체할 수 있는 보강근을 개발하고자 하는 연구가 활발히 진행 중이다. FRP 보강근은 철근에 비해 고강도를 발휘할 수 있을 뿐 아니라, 비부식성이기 때문에 기존 철근의 부식 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 그러나 FRP 보강근은 철근에 비해 낮은 탄성계수와 부착강도로 인해 동일 하중 수준에서 철근 콘크리트보다 균열폭이 커지고 균열이 크게 진행하는 단점을 갖고 있다. 본 연구에서는 FRP 보강근 콘크리트 보와 기존의 철근콘크리트 보에 대한 정적 재하 실험을 통해 보강근의 종류와 보강근의 배치, 보강비 등에 따른 균열 거동과 파괴 모드의 변화를 고찰하였으며, 설계기준식과 측정값과의 비교를 통해 FRP 보강근 콘크리트의 균열평가에 대한 설계기준식의 타당성을 검토하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.141-141
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• 2016

방식 코팅 기술은 조선해양산업은 물론 에너지, 철강 및 비철 소재, 건설 산업 등 산업 전반에서 폭넓게 적용되고 있다. 또한 산업 고도화에 따라 점차 가혹해지는 소재의 적용 환경을 고려해보면 향후 지속적으로 산업 수요가 증대될 것으로 예상할 수 있는 기술이다. 특히 아크 열용사법을 이용한 방식 코팅 기술은 미국이나 일본과 같은 선진국에서는 해양플랜트, 석유 시추시설 등 대형 해양 구조물은 물론 다리, 항만시설과 같은 철재 또는 시멘트 구조물의 방식 기술로 널리 적용되어 일반화된 기술이다. 그러나 국내에서는 아직까지도 초기 비용 상승 및 미약한 관련 기술 등의 이유로 대부분 방식도료를 사용하고 있는 실정이다. 그리하여 단기 수명에 따른 재시공 시 많은 환경오염을 유발하는 방식도료를 대체할 수 있는 아크 열용사법을 이용한 방식코팅 기술에 대한 관심과 수요가 점차 증가되고 있다. 그 일환으로 본 연구에서는 해양 구조물 강재의 방식을 위해 니켈계 용사재료를 이용하여 아크 열용사 코팅을 실시한 후 다양한 전기화학적 실험을 통해 내식성을 평가하고자 하였다. 아크 열용사 코팅은 구조용 강재 SS400강에 대하여 니켈합금 선재(1.6 Ø)를 사용하여 실시하였다. 용사 시 용사거리는 200 mm, 공기압력은 약 $7kg/cm^2$ 정도로 유지하면서 용사코팅을 실시하여 약 $200-250{\mu}m$ 두께로 코팅 층을 형성시켰다. 그리고 전기화학적 실험은 천연해수 속에서 자체 제작한 홀더(holder)를 이용하여 $3.14cm^2$의 용사코팅 층만을 노출시켜 실시하였다. 그리고 기준전극은 은/염화은 전극을, 대극은 백금전극을 사용하였다. 전기화학적 실험을 통해 부동태 특성 및 용사코팅 층 표면의 양극 용해반응 특성을 분석하기 위한 양극분극 실험은 OCP로부터 +3.0 V까지 실시하였다. 또한 부식전위 및 부식전류밀도 분석을 위한 타펠분석은 OCP를 기준으로 -0.25에서 +0.25 V까지 분극시켜 실시하였다. 그리고 주사전자현미경과 3D 분석을 통해 부식손상 표면을 관찰하였다. 그 결과 니켈합금으로 용사코팅된 강재의 내식성이 상당히 향상되었다.

• 보존과학회지
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• 제25권4호
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• pp.399-409
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• 2009

외부 환경에 노출된 철제문화재는 환경오염요인에 직접적으로 영향을 받아 부식에 취약하다. 특히 철제유물에 있어서 활성부식을 일으키는 염화이온($Cl^-$)은 반드시 제거되어야 하지만 옥외 철제문화재는 유물의 특성상 탈염의 대상에서 제외되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 조선시대 철비를 대상으로 보존처리 및 탈염실험을 실시하였으며, 탈염은 흡습지를 이용한 탈염방법과 기존의 침적탈염방법을 함께 실시하여 그 효율성을 비교하였다. 탈염의 평가는 실체 금속 현미경, SEM-EDS, pH측정과 이온크로마토그래피(IC), XRD분석을 통하여 알아보았다. 실체 금속현미경으로 조사된 결과 부식은 층을 이루고 있으며 금속조직은 백주철로 확인된다. 또한 탈염 전 부식물에 대한 SEM-EDS분석결과 Fe와 O가 주로 검출되었으며 특히 Cl이 2.48wt%까지 측정되었다. 탈염용액에 대한 pH와 음이온을 분석한 결과에서는 흡습지를 이용한 탈염방법도 침적탈염방법과 유사한 탈염효과를 볼 수 있었다. 마지막으로 탈염 전 후 부식물에 대한 XRD분석 결과 탈염전에는 goethite, magnetite, lepidocrocite와 akaganeite가 검출되었으나 탈염 후에는 akaganeite가 검출되지 않아 흡습지를 이용한 탈염의 효과를 확인할 수 있었다. 그러므로 본 연구를 통하여 흡습지를 이용한 탈염방법에서도 기존의 침적탈염방법과 유사한 탈염효과를 확인할 수 있었다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제52권3호
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• pp.160-171
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• 2019

나주 정촌고분 1호 석실 출토 소환두도는 내부 별도 장식이 없는 오각형 환두도이다. 또한 모도와 자도 2자루로 구성된 모자대도이다. 정촌고분 소환두도는 환두부, 병부, 신부, 초미금구로 구성되었다. 소환두도 환두는 철지은장(鐵地銀裝)이지만 은(銀)이 염화은으로 부식되면서 연보라색을 띠며 내부 철제 심의 부식물이 표면에 형성되었다. 염화은은 염화이온이 용해된 매장 환경에서 은이 수분과 반응하여 생성되는데, 가루 형태로 부식되어 유물의 형태 보존을 어렵게 한다. 정촌고분에서 함께 출토된 다른 은제 유물도 유사한 부식 형태를 보여주고 있다. 정촌고분 소환두도의 X선 투과조사 및 CT 분석 결과, 철제 외환에 T자형 슴베를 만들고 신부의 슴베와 연결하였다. 소환두도의 자도를 참고하여 모도의 형태를 유추하면, 모도는 환두, 병두금구, 병연금구를 은판(銀板)으로 감싸고 금제 환과 은제 선으로 병부를 장식하였다. 환두 슴베와 신부 슴베의 연결 방식은 리벳 구멍이 확인되지 않아 단접(鍛接)한 것으로 판단되었다. 초미금구는 철판으로 형태를 만들고 끝단을 견직물로 감싸고 그 아래를 은판과 금제 환으로 장식하였다. 정촌고분 소환두도는 금 은 철제 금속을 다양하게 사용하였으며 백제, 신라, 가야의 여러 가지 요소가 복합적으로 구성되어 주변 유적 및 여러 문화권 영향을 받았음을 확인할 수 있었다.

• 보존과학회지
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• 제29권3호
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• pp.287-296
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• 2013

발굴된 철제유물은 다양한 부식화합물 형태로 발견되며 보존처리 과정을 거쳐 안정한 상태로 보관된다. 하지만 보존처리 후 재부식이 발생하면 철제유물의 심각한 손상이 발생하여 근본적인 대책이 필요하다. 본 연구는 철제유물재부식에 따른 부식화합물의 유형과 특성을 과학적으로 분석하고 표준 철 산화물을 재부식 환경에 노출시켜 부식화합물의 안정성을 평가 하였다. 재부식 실험 결과 철제유물의 균열부위에서 적갈색의 위핑(weeping)이 발생하면서 재부식이 진행되었다. 위핑은 높은 염화 이온과 낮은 수소이온 농도를 가지고 있었으며 최종 부식화합물로서 akagan$\acute{e}$ite가 검출되었다. 위핑에 의한 부식안정성을 평가하기 위하여 goethite, lepidocrocite, hematite, magnetite 표준 철 산화물을 선정하여 HCl(pH 1), $H_2SO_4$(pH 1), $H_2O$(pH 6) 용액에 침적한 후 20%, 50%, 80%의 상대습도에서 180일 동안 유지하며 성분 변화를 알아보았다. 분석 결과 goethite, lepidocrocite, hematite에서는 성분변화가 확인되지 않았지만 magnetite는 염화 이온($Cl^-$)이 함유된 용액에서 lepidocrocite로 황산이온($SO{_4}^{2-}$)이 함유된 용액에서는 goethite, lepidocrocite로 성분이 변화하였다. 실험 결과 비교적 안정한 부식화합물로 알려진 magnetite는 부식성 이온에 의해 부식이 진행되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 철제유물에 생성된 위핑이 금속소지 뿐만 아니라 magnetite도 부식 시킬 수 있음을 의미한다.

• 자원리싸이클링
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• 제12권2호
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• pp.3-10
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• 2003

PCB (Printed Circuit Board) 산업에서 배출되는 산성 염화동 폐액으로부터 농약원제로 사용이 가능한 고순도의 copper oxycloride를 제조하였다. PCB제조 산업은 구리 소재를 이용한 전자 부품 가공 산업으로서 제조 공정인 부식 과정에서 다량의 구리가 함유된 에칭 폐액이 발생한다. 환경과 경제적인 측면에서 폐액으로부터 구리성분을 재회수하는 기술의 개발은 매우 중요하다. 본 연구에서는 가성소다로 폐액을 중화하여 copper oxychloride를 회수하는 공정의 반응 조건을 확립하였다. 반응 온도 2$0^{\circ}C$-4$0^{\circ}C$, pH 5-7 사이에서 순수한 copper oxychloride제조가 가능하였고 이때 수득율은 95% 이상이었다. 생성물의 물리적 특성을 SEM, XRD, TGA, ICP 그리고 원자 흡수 분광기를 사용하여 분석하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.497-500
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• 2008

해양 환경에 노출된 구조물의 열화를 평가하는데 있어서 신뢰성을 확보하기 위해서는 기존의 사양설계에 비해 한 단계 발전된 신뢰성에 기반한 확률론적 설계가 필요하다. 또한 내구성 설계에 있어서 중요한 변수가 되는 임계염화물량은 국내 콘크리트 시방서에서 $1.2kg/m^3$으로 결정되었으나, 실설계 적용시 과다 설계를 유발하는 등의 문제를 보여주고 있다. 본 논문에서는 기존 문헌을 통해 임계염화물량의 확률 특성을 결정하고, 실제 실험 및 문헌 고찰을 통하여 표면염화물량, 확산계수, 피복두께의 확률적 특성을 고려하였다. 이를 이용하여 Monte Carlo Simulation을 활용한 신뢰성 염해 내구성 해석을 침매 터널 구조물에 대해 수행하여 대상 구조물의 염해내구성능을 평가하고 콘크리트 표준시방서에서 제시한 부식 임계 염소이온농도에 대한 타당성을 검토하였다. 분석 결과, 현실적인 염해 내구성 설계 및 평가를 위하여 기존에 제안된 $1.2kg/m^3$의 임계값에 대한 검토 및 개선이 필요함을 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제10권6호
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• pp.15-21
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• 2001

구리를 포함하는 산성 염화동 폐액으로부터 입자형상이 제어된 고순도의 산화동을 중화법을 사용하여 제조하였다 PCB(Printed Circuit Board)제조 산업은 구리 소재를 이용한 전자 부품 가공 산업으로서 제조 공정인 부식 과정에서 다량의 구리가 함유된 에칭 폐액이 발생한다. 환경과 경제적인 측면에서 폐액으로부터 구리성분을 재회수하는 기술의 개발은 매우 중요하다. 본 연구에서는 폐액으로부터 산화동을 회수하는 공정 중 반응 온도를 조절하여 생성물의 입자 크기와 형상을 제어하였다. $40 ^{\circ}C$미만에서 회수한산화동은 입자모양이 침상이었으며 $40^{\circ}C$이상에서 회수한 산화동은 판상을 보여 주었다. 생성물의 물리적 특성을 SEM, XRD, TGA그리고 원자 흡수 분광기를 사용하여 분석하였다.