• 한국지반공학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.47-59
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• 2022

본 연구에서는 사석지반 충진을 위한 그라우트 주입공법의 설계 및 시공에 대한 일련의 기초 실험을 진행하였다. 먼저 소형 그라우트 주입장치를 설계제작해 25mm 단입도 골재에 수중주입 하였다. 이 축소실험 결과, 그라우트의 압축강도 범위가 20-80MPa 수준일 때, 표면이 깨끗한 자갈을 그라우트로 보강한 개량체의 일축압축강도는 그라우트 자체의 강도에 비해 약 1/6 수준이었다. 하지만, 이 개량체의 강도는 골재 계면의 조건에 따라 크게 감소할 수 있음을 확인하였다. 또한, 개량체용 그라우트의 수중마모 저항성을 평가하였으며, 실험결과 15MPa 이상의 그라우트는 유수에 의한 마모를 고려하지 않아도 되는 것으로 확인 되었다. 마지막으로 25cm 크기의 사석부에 지름 약 1m 높이 1.2m 수준의 대형 구근을 제작해 충전성을 검토하였으며, 이 결과 그라우트의 유동성에 의해 사석 충전성능이 크게 영향 받는다는 것을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제33권1호
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• pp.58-63
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• 2022

흑연은 낮은 탈/리튬화 전압, 372 mAh/g의 높은 이론 용량, 낮은 가격 및 긴 수명 특성을 가져 지난 30년 동안 리튬이 온전지 음극 재료로 활용되었다. 최근 무기 고체 재료로 구성되어 높은 안정성을 가지는 전고체 리튬이온전지는 전기자동차 및 차세대 에너지 저장 장치로 엄청난 주목을 받고 있지만, 전고체 리튬이온전지 시스템에 잘 구동되는 흑연 연구는 부족한 실정이다. 그래서 우리는 탄소재료 표면에 존재하여 저항층으로 작용하는 비정질 탄소를 흑연으로부터 제거하여 흑연의 전기전도도 향상을 통해 황화물계 전고체 전지 음극 흑연 재료의 성능 향상을 유도했다. 400, 500 및 600 ℃ 공기 열처리된 흑연의 X-ray diffraction (XRD) 분석 결과, (002) 피크 반치폭(FWHM)이 bare 흑연보다 줄어들어 열처리 후 흑연의 결정성이 향상됨을 보였다. 또한 열처리 후 흑연의 결정성이 증가할수록 방전 용량, 초기 쿨롱효율(ICE) 및 수명 특성이 증가함을 확인했다. 500 ℃ 공기 열처리 한 흑연의 경우 331.1 mAh/g 및 ICE 86.2%와 10사이클 수명 측정 후 92.7%의 높은 용량 유지율을 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권12호
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• pp.15-24
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• 2021

대부분이 산악지역인 국내에서는 터널 및 지하공간개발의 비중이 점점 높아지고 있다. 지하공간개발 시 지반 개량공법을 적용하여 지반을 보강하지만 국내에서는 여전히 사건 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 대표적인 지반 보강공법인 그라우팅 공법은 주입재의 총량과 실제 그라우팅 시공 시 사용한 주입재의 양을 비교하여 효과를 판정하였으며, 혹은 그라우팅 공법을 적용한 지반에 보링 후 시료의 일축압축강도 평가 혹은 현장 투수시험을 통하여 지반 보강여부를 판단하였다. 하지만, 시공 중 혹은 대상 지반 내에 지반 보강이 제대로 이루어졌는지는 판단하기는 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전도성 재료인 탄소섬유와 그라우트 재료인 마이크로시멘트를 혼합하여 그라우팅을 수행한 후 전기비저항 측정을 통해 시공 중이나 시공 후에 품질관리가 가능한 새로운 방법에 대해 연구가 필요한 실정이다. 본 연구는 이에 대한 기초연구로 전도성 재료인 탄소섬유가 혼합된 그라우트 재의 성능을 평가하기 위해 탄소섬유 0%, 3%, 5%, 7%로 혼합된 시멘트 공시체를 제작하였으며, 제작한 공시체에 대하여 3일, 7일, 28일 습도 99%의 조건으로 습윤양생 시킨 후 압축파 속도 및 전단파 속도 측정을 수행하였다. 압축파 속도 및 전단파 속도 측정 결과 탄소섬유의 배합비 및 재령일수 증가에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 재료의 강성인 탄성계수 및 전단탄성계수도 증가하는 것을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제32권5호
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• pp.292-303
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• 2022

이산화탄소 배출이 없는 고분자 전해질 막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 수송용, 발전용 시스템에 적용 가능한 친환경 에너지 변환장치이다. PEMFC의 주요 구성품 중 하나인 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 구동시간 동안의 높은 수소 이온 전도도와 물리화학적 안정성 갖춘 과불소화계 고분자(perfluorinated sulfonic acid, PFSA) 기반 PEM (PFSA-PEM)이 상용화 되어있다. 하지만 PFSA-PEM의 단점으로 지적되는 낮은 유리전이온도와 높은 기체 투과도의 보완이 요구되고 있다. 이에 본 총설에서는 PFSA-PEM의 성능 향상 및 단점 보완을 위해 1) PFSA의 측쇄부 길이를 조절함으로써 이온교환용량의 증가와 고분자의 결정성을 증가시켜 PFSA-PEM의 능력을 향상시킨 연구와 2) 유/무기 첨가제를 도입하여 수소 이온 전도도 및 물리적 안정성을 향상시키는 복합 막 연구 및 3) 다공성 지지체를 도입하여 PEM의 두께를 효과적으로 감소시켜 막 저항을 효과적으로 줄이고 내구성을 큰 폭으로 개선한 다공-충진막에 관한 연구를 소개하고자 한다.

• 멤브레인
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• 제32권6호
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• pp.442-455
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• 2022

고온 구동형 고분자 전해질 막 연료전지(high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell, HT-PEMFC)는 전극의 빠른 활성과 피독 현상에 대한 높은 저항성으로 인해 저온 구동형 PEMFC의 대안으로 많은 연구가 진행되고 있다. 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole, PBI)을 기반으로 한 PEM의 경우 고온 구동 조건에서 이온 전도성 물질과의 높은 상호 작용과 우수한 열적ㆍ기계적 안정성 특징으로 인해 HT-PEMFC용 PBI 기반 전해질 막 개발과 관련된 다양한 연구들이 진행되고 있다. 본 총설에서는 고성능/고내구성의 PBI 기반 PEM을 개발하기 위해 1) 인산 및 다양한 이온전도성 물질이 도핑된 PBI 막의 특성 분석과 막 제조법에 따른 PBI 막의 물성 비교에 관한 연구를 우선적으로 살펴본 후 2) 다공성 폴리테트라플루 오르에틸렌 지지체 및 무기 입자 혼입을 통한 PBI 복합 막의 성능 개선 연구 및 3) 고분자 블렌딩을 통해 가교 구조가 도입된 PBI 기반 가교 막의 내구성 향상에 관한 연구 동향에 대하여 소개하고자 한다.

• 청정기술
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• 제29권1호
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• pp.71-75
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• 2023

다공성 결정물질(예: 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF), 제올라이트(zeolite))로 만들어진 다결정성 분리막의 선택도는 일반적으로 크기가 1 nm 혹은 그 이상으로 알려진 비선택적 결정 간 결함, 즉 결정립계의 존재 때문에 저하된다. 본 논문에서는 다결정성 MOF 분리막 위에 폴리다이메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)의 코팅이 결정립계를 캡핑하여 분리막의 선택도를 향상시키는데 효과적임을 증명하였다. 제안된 개념을 증명하기 위해서 in-situ 용매열 합성법을 통해 제조된 지르코늄 기반의 MOF의 일종인 UiO-66 분리막 위에 PDMS를 코팅한 후, 코팅 전후의 성능변화를 관찰하였다. PDMS 코팅 후 UiO-66 분리막의 CO₂/N₂ 단일 기체 분리 선택도는 6에서 14로 증가하였고, 동시에 CO₂ 투과도는 5700 GPU에서 33 GPU로 감소하였다. 선택도의 증가는 PDMS 코팅이 결정립계 결함을 효과적으로 메웠음을 의미하며, 동반된 투과도의 감소는 PDMS 코팅이 결함을 메우는 동시에 분리막 위에 연속적인 층을 형성하여 추가된 투과 저항에서 비롯되었다고 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권2호
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• pp.153-164
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• 2023

이 연구의 목적은 황산화물(SO_x) 및 질소산화물(NO_x)을 제거할 수 있는 소재를 코팅한 제올라이트 비드를 이용하여 제조된 콘크리트 투수블록의 대기전구물질의 제거율을 평가하는데에 있다. 대기전구물질인 SO_x와 NO_x를 제거하기 위해서 사용된 소재는 이산화티타늄(TiO₂) 분말과 야자각 분말이며, 이 두 소재를 제올라이트 비드에 코팅하였다. 시편은 실제 공장생산라인을 이용하여 제올라이트 비드가 임베디드된 콘크리트 투수블록을 제작하였다. 실험결과 표층에서 야자각 분말로 코팅된 제올라이트 비드가 첨가된 콘크리트 투수블록의 SO_x와 NO_x 제거율은 각각 12.5% 및 99%로서 다른 블록보다도 우수한 성능을 발휘하였다. 또한, 휨 강도 및 미끄럼저항성은 각각 5.3MPa 및 65BPN 이상으로 KS F 4419 및 KS F 4561에서 제시된 값을 만족하였다. 반면, 투수계수는 서울특별시의 투수블록 포장 설계, 시공 및 유지관리 기준으로 협잡물 오염 전후에 각각 3 및 4등급으로 낮은 투수성을 보였다. 결과적으로 표층에서 야자각 분말로 코팅된 제올라이트 비드의 첨가는 충분한 휨강도 및 미끄럼저항성을 확보하면서 자외선에 관계없이 SO_x와 NO_x를 동시에 제거할 수 있지만, 투수성이 낮으므로 이에 대한 보완이 필요하다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.305-312
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• 2023

연구목적: 본 연구에서는 콘크리트 포장의 온도피해를 줄이기 위해 상변화에너지가 큰 PCM을 콘크리트에 혼입하고 이에 따른 성능테스트를 진행하였다. 연구방법:저온 및 고온에 대한 온도피해를 감소시키기 위해 4.5℃와 44℃의 상변화 온도를 가지는 캡슐형 PCM을 10%, 30%, 50% 치환하여 콘크리트에 혼입하였으며 열전대와 변온챔버를 활용하여 열성능 실험과 압축강도 실험을 진행하였다. 연구결과: 열성능 실험 결과 PCM의 혼입은 최대 25%이상의 온도저항성을 향상시키는 것으로 나타났으며 다량 치환시 높은 비열로 모든 온도에서 열저항성을 높이는 것으로 나타났다. 압축강도 실험 결과 30%이상의 치환은 압축강도를 저하시키는 결과를 나타냈으며 PCM의 상변화온도를 기준으로 큰 강도차이를 나타냈다. 결론: PCM의 혼입은 콘크리트의 열성능을 증가시키는 것으로 나타냈으며 PCM의 상변화온도 부근에서 가장 큰 열성능 증가폭을 나타냈다. 또한 가장 높은 치환율인 50% 치환에서 10%~20%의 작은 강도저하가 발생하였으므로 사용성에 큰 문제가 없을 것으로 판단되며 열성능 향상을 위해 추가적인 PCM 투입이 가능할 것으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제32권1호
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• pp.43-49
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• 2022

높은 안전성과 견고한 기계적 특성을 가진 고체상 슈퍼커패시터는 차세대 에너지 저장 장치로서 세계적 관심을 끌고 있다. 슈퍼커패시터의 전극으로서 경제적인 탄소 기반 전극이 많이 사용되는데 수계 전해질을 도입하는 경우 소수성 표면을 가진 탄소 기반 전극과의 계면 상호성이 좋지 않아 저항이 증가한다. 이와 관련하여 본 연구에서는 전극 표면에 산소 플라즈마 처리를 하여 친수화된 전극과 수계 전해질 사이의 향상된 계면 성질을 기반으로 더 높은 전기화학적 성능을 얻는 방법을 제시한다. 풍부해진 산소 작용기들로 인한 표면 친수화 효과는 접촉각 측정을 통해 확인하였으며, 전력과 지속시간을 조절함으로써 친수화 정도를 손쉽게 조절할 수 있음을 확인하였다. 수계 전해질로 PVA/H₃PO₄ 고체상 고분자 전해질막을 사용하였으며 프레싱하여 전극에 도입하였다. 15 W의 낮은 전력으로 5초간 산소 플라즈마 처리를 시행하는 것이 최적 조건이었으며 슈퍼커패시터의 에너지 밀도가 약 8% 증가하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권2호
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• pp.33-42
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• 2023

전기자동차 산업은 전 세계적 환경규제 정책과 더불어 각 국 정부의 지원이 맞물려 성장이 가속화 되고 있다. 따라서 전기자동차용 배터리에 대한 수요는 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 전기자동차 배터리 시스템은 다수의 배터리 셀 및 모듈을 전기적으로 연결시켜 하나의 배터리 팩으로 적용된다. 이러한 배터리 셀 및 모듈을 접합하는 기술은 성능, 용량 및 안정성에 직접적인 영향을 주기 때문에 매우 중요하다. 따라서 기계적, 전기적 특성 등 여러 기준들을 고려하여 견고하게 조립되어야 한다. 각각의 접합 기술은 서로 다른 장점과 한계를 가지고 있으며, 배터리 셀에 적용할 때에는 몇 가지 기준이 고려되어야 한다. 본 논문에서는 다양한 배터리 셀 형태에 따른 접합기술의 적용 현황을 조사하고, 저항 용접 및 레이저, 초음파 등 대표적 접합기술에 대한 특징과 장단점을 제공하고자 한다.