• 폴리머
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• 제39권3호
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• pp.382-387
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• 2015

본 연구에서는 탄산칼슘($CaCO_3$)의 폴리프로필렌에 분산과 탄산칼슘 입자의 크기가 폴리프로필렌의 결정성에 미치는 영향을 연구하였다. 무기물로 충전된 고분자복합재료는 일반적으로 취성(brittleness)의 문제를 가지고 있으며, 이러한 문제는 주로 무기물입자의 크기와 분산에 의해서 영향을 받는다. 따라서 탄산칼슘의 분산성을 향상시키기 위한 방법으로 sodium lignosulfonate(SLS)의 함량을 달리하면서 탄산칼슘을 전처리하고 이에 따른 분산효과를 고찰하였다. 그 결과 3 wt%의 SLS로 처리된 탄산칼슘은 미처리 탄산칼슘에 비해 우수한 분산성을 보였으며, 열분석에서도 빠른 결정형성능을 보였다. 이러한 결정형성능은 탄산칼슘 입자의 크기에 의해서도 영향을 받았으며, 입자의 크기가 커지면 용융과 결정화 과정에서의 엔탈피 출입이 줄어드는 것으로 관찰되었다. 이러한 결과들은 무기물 고분자복합재료의 취성을 해결할 수 있는 단서를 제공한다고 할 수 있겠다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제20권6호
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• pp.752-757
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• 2017

새로운 공정으로 제작한 금속판재(MMC)가 운동에너지탄을 막는 부가방호구조로 적용가능성을 확인하기 위해 고속충돌시험 및 수치계산으로 평가연구를 수행하였다. 충돌속도는 1.3 km/s 이상에서 우선적으로 수직충돌상황만 고려하였다. 연강의 반무한판에 대한 침투깊이를 기준값으로 설정하고 새로운 부가장갑을 설치하는 경우에 대해 침투깊이 및 질량효율을 비교 검토하였다. MMC판재의 제작은 한국재료연구소에서 이루어졌으며, 이 재료에 대한 고속변형 물성은 포항공과대학에서 수행되었다. 결과는 다음과 같이 요약된다. (1) 연강 반무한판에 세라믹 판재를 부가하는 것만으로도 방호성능 감소 없이 중량이득이 나타난다. (2) 세라믹 판재 앞뒷면에 연성의 금속을 추가 부가하면 중량 증대 없이도 방호성능은 다소 증가하였다. 이는 세라믹을 감싸는 효과가 일부 나타난 것으로 판단된다. (3) 세라믹 판재 앞뒷면에 부가된 연성의 금속을 MMC로 변경한 경우 방호성능 감소 없이 방호성능이 추가적으로 다소 증대되었다. 이것은 단순 연성의 금속보다는 연성과 취성을 모두 지니는 MMC가 바람직한 역할을 수행하였다고 보인다. 즉 세라믹을 감싸는 encapsule 효과 및 탄 저지력이 우수한 세라믹의 취성이 동시에 나타남을 의미한다. (4) 마지막으로 현재의 자료만으로는 강화재로 SiC와 B4C중에 우열을 가리기에는 미소한 차이만 발생하기에 부족함이 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.709-716
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• 2016

최근 급속한 플랜트 설비의 발전과 더불어 각종 기계 구조물들의 운전조건이 가혹해지고 사용시간이 길어짐에 따라 신뢰성에 대한 문제가 제기되고 있다. 특히, SNG 설비에 사용되는 재료는 설계조건에 따라 1.25Cr-0.5Mo 또는 2.25Cr-1Mo강과 같은 내열강들이 주로 사용된다. 본 연구에서는 Lab-scale용 합성천연가스 반응기를 제작하여 생산공정 반응기 재질인 1.25Cr-0.5Mo강을 이용하여 실제 SNG 공정중 1차반응기와 동일한 운전 조건에서 부식 특성에 대하여 실험적 연구를 진행하였다. 1.25Cr-0.5Mo강을 운전 시간에 따라 각각 배출조성 조건과 주입조성 조건에 노출시켜 부식에 대한 실험을 수행하였으며 실험 결과 내구성에 가장 영향을 미치는 요소는 수소로 인한 수소취성과 산화 부식임을 알 수 있었으며, 배출조성보다 주입조성에서 더 빠른 부식이 발생함을 확인하였다. 그러나 배출조성 조건에서는 산화부식과 더불어 수소취성에 의한 부식이 동시에 발생하여 장시간 운전 후 부식정도가 갑자기 증가하고 부식강도가 급격히 강해지는 것을 나타났다. 또한 주입조성에서는 산화물들이 시편에 흡착되어 두꺼운 산화층을 형성시켰으며 이로 인하여 재료의 내산화성이 크게 저하되는 것으로 확인되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.389-396
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• 2017

결합 기반 페리다이나믹 모델은 취성재료의 동적파괴 해석에 많이 이용되고 있으며, 최근의 연구(Bobaru et al., 2012)를 통해 적층유리 구조물의 동적 파괴 패턴 분석에도 활용되었다. 특히 실험(Bless et al., 2010)에서 나타난 적층유리 구조물의 다양한 손상 형태(압축 영역, Floret, Hertz-type 균열 등)를 결합 기반 페리다이나믹 시뮬레이션을 이용하여 구현하였다. 그러나 실제 적층 구조물은 각 유리판 사이를 탄성이 있는 층간 재료로 결합하는 반면, 기존의 페리다이나믹 수치 시뮬레이션에서는 층간 재료 결합을 무시하고 각 유리판이 직접 결속되도록 가정하여 층간 재료 효과가 무시되었다. 본 연구에서는 페리다이나믹 층간 재료 모델링을 통해 실제 적층 구조물에 보다 근접한 페리다이나믹 수치 해석 모델을 제안한다. 일반적으로 층간 재료는 매우 얇기 때문에 층간 재료를 명시적으로 모델링할 경우 많은 해석시간과 메모리가 소모되어 비효율적이다. 따라서 본 연구에서는 명시적 모델링을 대신하여 가상 절점을 통해 층간 재료를 모델링한다. 수치 예제를 통해 제안된 층간 재료 모델링의 효율성 및 정확성을 검토한다. 또한 압축 상태의 적층 구조물 해석을 위해 단거리 상호작용력에 기반한 투과 방지 기법을 도입하고 파라미터 테스트를 통해 검증한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.1-8
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• 2008

기존 구조물의 RC 보는 전단내력이 부족한 경우가 빈번히 발생하며, RC 보의 전단파괴거동은 갑작스럽고 취성적이다. 자중의 증가를 줄이면서 전단성능을 향상시키는 보강방법으로 강판, 탄소 판 및 탄소섬유시트 등과 같은 보강재료를 사용하여 전단 내력이 부족한 기존 RC 보의 표면에 고성능 접착제로 부착하는 방법이 실무에서 가장 많이 적용되고 있다. 본 연구는 보강재료로 강판을 사용하며, 보강재료의 형태는 Slit의 크기와 모양으로 다양하게 변화시키고 유닛화하였다. 총16개 실험체에 대하여 전단보강근의 유무, Slit의 형상, 강판두께 등을 변수로 한 실험을 통하여 Slit형 강판으로 전단보강한 RC보에 대한 보강효과, 파괴성상 및 전단내력을 비교 분석하였다. 실험결과 파괴모드는 수직형 Slit(SV시리즈)실험체는 전단파괴를 하였고, 경사형 Slit(SD시리즈)실험체는 휨파괴 양상을 나타내었다. SV시리즈 실험체는 사인장 균열발생과 동시에 Slit 강판이 콘크리트 표면을 물고 떨어지는 부착박리 파괴거동으로 콘크리트 조기파괴를 하였다. SD시리즈 실험체들은 Solid 강판을 부착한 실험체보다 다소 큰 강성과 전단내력을 나타냈다. RC 보의 휨거동을 연성적으로 유도하기위한 전단보강방법은 경사형 Slit 강판의 적용이 효율적이었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제19권1호
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• pp.25-33
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• 1999

콘크리트는 다상(multi-phase)의 재료로서 구성되어지는 복합재료의 일종으로써 준취성(quasi-brittle)적인 재료적 특성을 가지고 있기 때문에 실제 복잡한 미시적 파괴특성을 나타낸다. 따라서 콘크리트 구조물의 안전성 확보를 위해서는 먼저 하중의 증가에 따른 콘크리트 내부의 변형특성 및 미시적 파손기구를 파악하여야 하며, 특히 실제 구조물에 있어서는 이들 특성들을 비파괴적으로 상시 (on-line) 모니터링 하여야 할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 3점 굽힘 하중을 받는 콘크리트 부재의 미시적 파손기구 및 각 파손기구에 대한 AE 특성을 명확히 함으로써 콘크리트 부재의 미시적 손상 및 파괴 특성을 비파괴적으로 평가하고 AE 발생원 위치 추정 기법을 이용하여 균열 발생 및 진전거동을 평가하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.145-145
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• 2016

해양환경용 구조물은 극심한 부식 환경에 노출되어 있고 부식손상으로 인한 직간접적 경제적 손실이 발생하고 있는 상황이다. 이에 대한 방식대책으로써 음극방식법이 선박, 교량, 각종 화학장비에 널리 이용되고 있으며, 이러한 산업분야에 가장 흔히 적용되고 있는 음극방식 중 하나가 피방식체에 일정 전류 또는 음극 전위를 인가하는 외부전원법이다. 이는 전도성 부식환경인 해수환경 하에서 철강 및 해양환경용 구조 재료의 내식성을 월등히 향상시킬 수 있기 때문에 설계에 있어서 고급 내식재료 대신 경제적인 상용 재료를 적용할 수 있어 비용 절감효과를 가질 수 있다. 한편 적정 방식전위에서는 부식손상으로부터 강재를 보호하지만, 과방식 전위에서는 취성이 발생함으로써 내구성 감소의 역효과가 나타날 수도 있기 때문에 최적 방식전위의 규명은 반드시 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 S355ML강에 대하여 천연해수 용액에서 다양한 정전위를 조건으로 전기화학실험을 실시하여 최적 방식전위를 규명하고자 하였다. 시험편은 에머리 페이퍼로 2000번까지 연마하였고, 아세톤과 증류수로 세척하여 실험하였다. 전기화학(정전위) 실험은 천연해수 속에서 $1.28cm^2$의 면적만을 노출시켜 진행하였으며, OCP로부터 -2.0V까지의 음극분극 곡선을 분석하여 정전위 조건들을 선정하였다. 그리고 외부 직류전원장치를 이용하여 1,200초 동안 다양한 정전위를 인가하였으며, 기준전극은 Ag/AgCl 전극을 이용하였다. 실험 후에는 주사전자현미경과 3D 현미경을 통해 시험편 표면을 관찰하였으며, 그 결과 일부 음극분극 구간에서 강재 표면에 전착물에 의한 뷸균일한 피막이 형성되었다. 또한, 일정 전위구간에서 용해 및 과전압에 대하여 표면손상 정도를 관찰하여, 해수환경 하에서 S355ML강의 최적 방식전위를 규명하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.345-345
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• 2008

최근 전자 소자의 고주파화, 소형화에 대한 요구가 증대 되면서 많은 소자들을 하나의 시스템에 3차원적으로 실장시키는 SOP (System-on-Package)가 새로운 대안으로 떠오르고 있으며 SOP를 실현하기 위해서는 집적기판에 대한 저온화 공정 기술이 절실히 필요한 실정이다. 현재 집적기판에 사용되는 재료로서 세라믹이 널리 알려져 있지만 세라믹은 취성이 있으며 $1000^{\circ}C$ 이상의 고온화 공정 프로세스를 필요로 하는 근본적인 약점이 있다. 이에 본 연구에서는 상온에서 고속으로 치밀한 성막을 가능케 하는 Aerosol Deposition Method (ADM)를 이용하여 최초로 세라믹-폴리머 복합체 후막을 성공적으로 제작하였다. XRD와 FT-IR 분석 결과 $Al_2O_3$-PMMA, $Al_2O_3$-PI 혼합물을 출발 파우더로 사용하여 제조한 후막이 세라믹-폴리머 복합체임을 확인할 수 있었다. 또한 SEM 분석결과 $Al_2O_3$-PMMA 복합체와 $Al_2O_3$-PI 복합체의 표면 양상이 매우 다르다는 점을 확인하였으며 $Al_2O_3$-PMMA 복합체의 성막률이 $Al_2O_3$-PI 복합체의 성막률에 비해 매우 낮음을 확인하였다. 이러한 현상들은 폴리머 파우더들의 경도와 탄성 차이 때문인 것으로 사료되어 이를 증명하기 위한 실험을 실시하였다. 결국 PMMA 막과 PI 막에 대한경도측정결과와 PMMA 파우더와 PI 파우더의 유성 볼밀링 전후에 대한 SEM 이미지를 통해 PMMA 파우더가 PI 파우더에 비해 경도가 낮으며 반면 탄성이 높다는 것을 간접적으로 확인할 수 있었다. 이와 같은 분석을 통하여 ADM을 이용한 세라믹-폴리머 복합체 후막의 제조에 있어 폴리머 파우더의 경도와 탄성이 매우 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 세라믹-폴리머 복합체 후막을 성공적으로 제조하기 위해서 폴리머 파우더의 적절한 선택이 중요함을 알 수 있었으며 ADM을 이용한 세라믹-폴리머 복합체 후막의 제조에 대한 가이드 라인을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.347-347
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• 2008

본 연구에서는 별도의 소결과정 없이 상온에서 치밀한 복합체 후막의 제조가 가능한 Aerosol Deposition Method (ADM)를 이용하여 SOP를 실현시키기 위한 기판 재료로서 알루미나 기반의 알루미나-폴리이미드 복합체를 제조하고 그 특성에 대한 평가를 진행하였다. SEM 관찰결과 기공이 거의 없고 치밀한 구조의 복합체가 상온에서 성공적으로 형성되었음이 확인되었다. XRD 와 FT-IR 분석 결과 알루미나와 폴리이미드 모두가 복합체에 존재함을 확인할 수 있었다. 또한 XRD 분석결과 출발 원료에 폴리이미드 함량이 증가할수록 ADM으로 제조된 복합체 내부의 알루미나의 결정자 크기가 증가하는 결과를 보였다. 복합체의 알루미나 충진율을 확인하기 위한 간접적인 방법으로 복합체 후막을 연마하여 복합체 내부를 노출시킨 후 폴리이미드의 용매인 Methyl Ethyl Ketone으로 폴리이미드를 식각시켜 남아있는 알루미나 영역을 관찰한 SEM 분석결과 알루미나가 60% 이상 복합체의 대부분을 이루고 있다는 사실을 관찰할 수 있었다. 복합체의 미세구조를 확인하기 위하여 TEM 분석결과 기존에 보고된 ADM으로 제조된 알루미나 후막의 결정자 크기인 10~20 nm 보다 큰 100 nm 범위의 결정자 크기를 관찰 할 수 있었다. 유전특성평가 결과 유전율과 tan$\delta$는 1 MHz에서 각각 9.0, 0.0072로서 알루미나만을 원료로 성막시킨 후막의 유전 특성을 크게 떨어뜨리지 않으며 알루미나 후막과 유사한 결과를 보였다. 추후 복합체의 균일성 향상 및 고주파 영역의 유전 특성 향상을 통하여 세라믹의 취성 및 가공성이 개선된 3 차원 적층 기판재료로의 응용이 기대될 것으로 전망된다.

• 한국가스학회지
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• 제26권3호
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• pp.21-26
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• 2022

아연은 인체에 유해한 카드뮴을 대체하여 금속재료에 수소가스가 침투하거나 금속재료 내부로부터 수소가 누출되는 것을 방지하기 위한 친환경 코팅 재료로 주목받고 있다. 일반적으로 수성 및 산성 분위기에서 수행되는 아연(Zn) 및 아연 합금의 전기도금은 낮은 쿨롱 효율, 부식 및 수소 누출과 같은 단점이 있어 산업적 이용이 어렵다. 본 연구에서는 염화콜린과 에틸렌글리콜을 이용하여 Deep-eutectic solvent를 합성하고 이를 용매로 사용하여 아연 도금용 전해질을 제조하여 STS 304 기판 위에 전기 도금하였다. 주사전자현미경(SEM)과 원자힘현미경(AFM)을 이용하여 표면 미세구조와 조도를 관찰하였다. X선회절분석(XRD)을 이용하여 도금 막의 결정구조를 분석하였다. 마지막으로 수소를 주입한 STS 304 기판에 최적화된 Zn 도금액을 코팅한 시료의 수소 방출 방지 효과를 분석하였다.