• 대한환경공학회지
• /
• 제32권1호
• /
• pp.87-96
• /
• 2010

미생물 연료전지의 전극소재는 전기발생량에 영향을 미치는 중요인자이다. 본 연구에서는 탄소전극의 두께 구조가 미생물 연료전지의 전력밀도 미생물 형성 미생물 군집의 다양성에 미치는 영향에 관해 연구를 수행하였다. 산화 환원 전극조합의 능률적인 구성을 위해 다양한 형태의 탄소전극으로 이루어진 7개 실험실 규모의 반응기가 연속식 공정으로 운전되었다. 반응기의 안정화 상태에서 구멍이 있는 흑연펠트(6 mm 두께) 조합이 전기발생량 238 mV, 그리고 쿨롱효율이 37%로 가장 높은 셀 성능을 나타내었다. 산화전극 표면에 미생물의 생성을 관찰하기 위해 SEM 촬영을 실시한 결과, 니트형태의 탄소섬유와 흑연펠트의 표면에 미생물양의 생성이 증가함을 관찰할 수 있었다. 식종 슬러지와 산화전극 부착성장 미생물의 우점종 변화를 관찰하기 위해 PCR-DGGE를 통한 미생물 군집해석 결과, 식종슬러지내의 미생물 군집과 운전 후 각 전극에 우점화 된 미생물의 군집에는 차이를 보였다. 특히 흑연펠트의 탄소섬유에 전기활성 박테리아로 알려진 eobacter 종이 우점화 된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국분말재료학회지
• /
• 제29권5호
• /
• pp.418-423
• /
• 2022

Carbon fibers (CFs) are considered promising composite materials for various applications. However, the high cost of CFs (as much as $26 per kg) limits their practical use in the automobile and energy industries. In this study, we developed a continuous stabilization process for manufacturing low-cost CFs. We employed a textile-grade polyacrylonitrile (PAN) fiber as a low-cost precursor and UV irradiation technique to shorten the thermal stabilization time. We confirmed that UV irradiation on the textile-grade PAN fibers could lower the initial thermal stabilization temperature and also lead to a higher reaction. These resulted in a shorter overall stabilization time and enhancement of the tensile properties of textile-grade PAN-based CFs. Our study found that only 70 min of stabilization time with UV irradiation was required to prepare textile-grade PAN-based low-cost CFs with a tensile strength of 2.37 ± 0.22 GPa and tensile modulus of 249 ± 5 GPa.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
• /
• pp.307-311
• /
• 2011

이 논문은 필라멘트 와인딩 공법으로 제작된 cone형 복합재 lattice 구조물에 대한 연구이다. cone형 복합재 lattice 구조물은 helical rib과 hoop rib 구조로 이루어져 있다. 이 구조는 탄소 섬유를 에폭시수지에 함침 시켜 섬유의 끊어짐이 없이 연속적으로 실리콘 고무 금형의 홈 안에 필라멘트 와인딩 하여 제작한 것이다. 본 연구에서 cone형 복합재 lattice 구조물에 대한 설계 개념과 제작방법에 대해 기술하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.421-427
• /
• 2010

이 논문은 필라멘트 와인딩 공법으로 제작된 복합재 lattice 구조물에 대한 연구이다. 복합재 lattice 구조물은 helical rib과 hoop rib 구조로 이루어져 있다. 이 구조는 탄소 섬유를 에폭시에 함침 시켜 섬유의 끊어짐이 없이 연속적으로 실리콘 고무 금형의 홈 안에 필라멘트 와인딩하여 제작한 것이다. 본 연구에서는 lattice 구조물의 helical rib의 각도, 두께, 폭, 간격등을 안전율에 대하여 최적화 하는 이론을 제시하였다. 그리고 lattice 구조물의 제작방법을 기술하고 해석 및 시험결과를 기술하였다.

• Composites Research
• /
• 제30권2호
• /
• pp.116-125
• /
• 2017

본 연구의 목적은 고온 산화성 분위기하에서 기계적물성이 우수한 탄화규소섬유(SiC Fiber)를 파일롯-규모로의 생산 제조공정을 개발하는 것이다. 프리세라믹 전구체로서 폴리카보실란(PCS)을 사용하여 탄화규소섬유를 제조하였다. 연속성의 PCS 섬유는 $300{\sim}350^{\circ}C$에서 PCS를 용융한 후에 용융방사로부터 얻었다. 열처리 전에 섬유의 불융화를 위하여 공기 분위기하에서 경화를하였다. 경화 전, 후에 측정한 FT-IR 스펙트라 피크로 부터 경화도를 계산하였다. 탄화규소섬유의 물성은 경화도에 따라 크게 영향을 받았다. 본 개발에서 열처리 중 섬유의 장력 조절로 우수한 물성을 갖는 탄화규소섬유를 얻었다. 탄화규소섬유의 화학조성과 기계적물성은 안정화섬유의 열처리시의 이송속도에 영향을 받았다. 탄화규소섬유를 공기분위기하 $1000^{\circ}C$에서 1분부터 50시간까지 노출한 후에 인장시험을 수행하였다. 그 결과 인장강도는 약 60%까지 감소함을 보여주었다. 장시간 노출시험시 낮은 인장 강도값을 나타내는 섬유는 화학성분 분석시 섬유의 표면에 많은 탄소량을 함유하고 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제18권3호
• /
• pp.52-62
• /
• 1994

기계나 구조물 파괴의 대부분은 노치부를 기점으로 하여 발생하기 때문에 첨단복합재료를 노지부 재로서 안전하면서도 경제적으로 사용하기 위해서는 각종 조건하에 있어서 강도특성을 명확히 하는 것은 대단히 중요하다. 본 연구에서는 노치를 갖는 복합재료를 이용하여 각종조건하에서 강도특성평가실험을 행하였으 며, 얻어진 결과를 종합하면 다음과 같다. (1) 첨단복합재료 노치재는 試驗片의 幾可學的 形狀과는 관계없이 노치반경 p만에 의해 결정되는 최대탄성응력 $\sigma_{max}$일정의 條件下에서 破t짧된다. (2) 破斷時 최소단면에서의 공칭응력 $\sigma_{c}$와 응력집중계수 $K_{t}$와의 관계에 있어서,$\sigma_{c}$의 값이 $K_{t}$의 증대와 더불어 떨어지고 있는 부분과, $K_{t}$와 관계없이 거의 일정하게 되고 있는 부분으로 나누어지는 現象은 노치재의 回轉굽힘 또는 인장압축파열에서 보여지는 현상과 外觀上 對應하고 있다. 즉, 정적파괴와 피로파괴는 파괴의 양상이 비슷하다 (3) PEN수지단체의 경우, 피로균열발생은 점발생적 피로균열이 최대탄성응력에 의해 지배되며, 노치에 만감하며,균열전파수명은전수명에 비해 상당히 짧다. (4) 단탄소섬유강화복합재료의 경우, 피로균열은 섬유端에 응력이 집중하기 때문에 일반적으로 섬유端에서 아주 빠른 시기에 발생하지만, 섬유가 피로균열진전에 대해 방해물로 작용하기때문에 아주 천천히 전파한다. (5) 短탄소鐵維는 피로균열발생에 대해서는 負의 강화작용 전수명의 극히 초기단계에 피로균열 발생을, 피로균열전파에 대해서는 正의 강화작용을 한다. (6) 단탄소섬유를 PEN에 강화함으로 인해 정적강도 보다 피로강도에 더 큰 강화효과를 초래했으며, 선형노치역학의 개녀은 첨단 복합재료의 강도평가에 대단히 유효했다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제23권5호
• /
• pp.418-428
• /
• 2003

섬유파단은 복합재료의 기계적물성을 규명하는 가장 중요한 현상 중 하나이며, 섬유파단 위치는 기지재료의 물성과 섬유표면 처리에 따라 광학현미경에 의한 방법뿐만 아니라 음향방출법을 이용하여 확인 및 상호비교 할 수 있다. 두 개의 음향방출 센서를 단일섬유강화 에폭시 복합재료 시편 표면에 부착 시켜 연속적인 섬유파단 신호를 변형률과 측정 시간에 따라 감지하였으며, 계면전단강도는 단일섬유강화 복합재료 시험에서 광학적 방법과 음향방출법을 이용하여 측정하였다. 탄소섬유의 파단 수는 섬유표면을 전기증착으로 처리한 경우가 많았으며, 광학적인 관찰 시에 좀 더 많게 나타났다. 하지만 음향방출법과 광학적 방법에 의한 섬유파단의 위치는 작은 오차범위 내에서 상호 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 음향방출법에 의한 섬유파단 위치표정과 파형분석은 투명, 반투명 및 불투명한 복합재료의 계면물성을 비파괴적으로 측정하기 위한 유용한 방법으로 사료된다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제41권7호
• /
• pp.560-566
• /
• 2004

다중 압출 공정을 이용하여 알루미나 연속다공질체를 제조하기 위해 기공형성제로서 탄소 분말을 사용하였으며 세라믹 분말의 성형을 용이하게 하기 위하여 에틸렌 비닐 아세테이트 고분자를 바인더로 사용하였다. 압출 횟수, 압출비 및 재료의 부피비를 제어함으로써 균일한 기공의 크기와 기공률을 용이하게 제어하였다. 제조된 소결체는 연속기공을 가질 뿐아니라 우수한 비표면적을 가졌으며, 기존의 공정에 의해 제조된 알루미나 다공질 재료보다 우수한 곡강도 값을 보였다. 생체 친화성 평가를 위해 인간의 뼈모세포인 MG-63 세포를 이용해 In-vitro 실험을 실시한 결과 기공의 아랫면, 윗면, 내부 및 외부에 세포가 잘 생착하여 네트워크 형태로 치밀하게 잘 성장하였다. 또한 이 재료를 이용하여 3차원 다공질체로 제조한 후 생체적합성을 평가하기 위해 쥐의 피하조직에 이식한 결과 어떠한 염증 소견이나 생체 거부반응이 없었으며 섬유조직으로 잘 둘러 쌓인 다공질체 주위로 새로운 모세혈관이 활발히 생성되었다.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.350-359
• /
• 2017

This paper presents a new holistic development approach for the carbon continuous-fiber composite frame of an automotive sunroof assembly. The original steel frame has been designed to get higher bending stiffness with its corrugated cross-sectional shape. The new approach uses the prepregs of a fast cure epoxy and PCM manufacturing processing. For higher productivity, the new frames feature a very simple plat cross sectional shape but achieve high bending stiffness through the laminate design. The sandwich structure with a PET foam core was presented. The frames were made of carbon UD laminae covered single carbon fabric on the outer surfaces. The fabrics provide torsional stiffness and also hold the carbon UD fibers floating in the low viscous epoxy resin of prepregs at the curing temperature during processing. The final product yields approximately 18 % savings in weight compared with the original.

• Composites Research
• /
• 제33권6호
• /
• pp.383-389
• /
• 2020

열가소성 복합재료를 적용하여 자동차 도어 임팩트 빔을 설계하고 시생산을 통해 생산성 및 성능을 검증하였다. 자동차 안전법규는 지속적으로 강화되어 왔으며 최근 자동차 산업에서 경량화가 필수 요건이 되면서 고성능 경량 부품에 대한 요구가 크게 증대되고 있다. 본 연구는 섬유강화 열가소성 복합소재를 도입하여 기존 탄소강 제품 대비 경량화 되면서 성능은 향상된 도어 임팩트 빔 개발을 목표로 하였다. 연속섬유 복합재료와 장섬유 복합재료(LFT)를 혼합 적용한 도어 임팩트 빔 제작 공정을 제시하며, 생산성이 우수한 인서트 사출 공정을 활용하여 구현하였다. 시생산된 도어 임팩트 빔은 3점 굽힘 시험을 통하여 성능을 평가하였다. 열가소성 복합재료는 경량화 설계와 함께 높은 생산성 구현이 가능하여 다양한 자동차 부품으로 복합소재의 적용을 확대시킬 것이다.