TSL(Thin Spray-on Liner)는 폴리머 성분을 주재료로 사용하며 숏크리트에 비해 높은 부착성능을 갖고 초기 강도가 높고 시공성이 좋으며 일부 방수재료로도 활용이 가능하다. 이러한 TSL의 특성으로 인해 TSL이 시공된 콘크리트는 TSL의 강한 부착력에 의해 복합 구조체로서 기능을 발휘한다. 본 연구에서는 이러한 TSL 특성을 기존 터널 설계법에 적용하기 위해 수치해석 연구를 수행하였다. 터널 콘크리트 라이닝 설계에 사용되는 허용응력설계법에서는 휨압축응력, 휨인장응력, 전단력을 기준으로 허용 수치 범위내에서 검토한다. 이에 대한 검토를 위해 기존 연구에서 제시된 TSL의 재료 물성과 접촉면 조건을 인용하여 TSL이 보강된 경우와 그렇지 않은 경우에 대해 서로 비교하였다. 기존 허용응력설계법을 사용하여 콘크리트의 설계 두께를 검토한 후 TSL을 적용하여 콘크리트의 설계 두께 감소 여부를 확인하는 방법으로 연구를 수행하였다. 해석결과, 탄성이론을 근거로한 허용응력설계법 내에서는 TSL의 보강효과를 검토하기 어려웠다.
본 연구는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)에 탄소나노섬유(CNF)의 함량을 달리하여 만든 CNF/PMMA 나노복합재료의 열적 및 마찰 마모 거동에 관하여 고찰하였다. CNF/PMMA의 열적특성은 시차주사열량계 (DSC)와 열중량 분석기 (TGA), 그리고 동적기계분석기(DMA)를 이용하여 고찰하였으며, 마찰 마모 거동은 마찰마모 시험기 (wow tester)를 이용하여 측정하였다. 결과로서, CNF/PMMA 복합재료의 Tg와 integral procedural decomposition temperature(IPDT), storage modulus (E'), 그리고 tan ${\delta}$의 값은 CNF의 함량이 증가함에 따라 증가하였으며, 마찰계수와 마모량은 CNF 함량 0.1 wt%에서는 감소하였다가 CNF 함량 5-10 wt%에는 점차적으로 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 PMMA에 세장비 (aspect ratio)가 큰 CNF가 강화제로 첨가됨에 따라 고분자 사슬의 정렬이 일어나며 또한 수지 내에서 기계적 얽힘(mechanical interlocking) 현상이 증가하여 전체적으로 가교화된 구조를 형성하였기 때문이라 판단된다.
다중벽 탄소나노튜브(MWNT)의 표면이 산성기로 처리된 MWNT가 polyacrylonitrile(PAN) 섬유의 열적, 기계적 물성에 미치는 영향을 알아 보고자 질산, 황산으로 처리한 MWNT(O-MWNT)를 디아조늄염 반응을 이용하여 MWNT 표면에 이소프탈산(isophthalic acid)을 추가로 도입하였다. O-MWNT와 비교하여 볼 때 이소프탈산으로 처리된 MWNT(IPA-MWNT)가 극성용매 내에서 더 우수한 분산 안정성을 나타내었으며 이를 호모 PAN과 혼합하여 필름을 제조한 후 공기 중에서 열안정화 반응을 모사하였을 때 호모 PAN과 비교시 발열량이 감소하였다. PAN 공중합체와 IPA-MWNT를 혼합한 용액을 전도성 수조 콜렉터를 이용하여 전기방사를 한 결과 연속상의 배향된 섬유제조가 가능하였다. 1 wt%의 IPA-MWNT를 포함한 연속상의 전기방사된 PAN 섬유는 순수한 PAN 섬유와 비교하여 볼 때 인장강도가 100% 증가하였으며, 탄성률은 160% 증가되었다.
소수성 설리카를 안정제로 하는 현탁중합법으로 $75^{\circ}C$에서 합성한 고분자입자들을 모세관 레오미터를 이용하여 전단점도를 측정하였다. 전단점도는 중량평균분자량이 증가하면서 비뉴톤거동을 나타내였다. 스타렌(St)/부틸메타크릴레이트(BMA)의 구성비를 변화하며 합성한 공중합체 입자를 이용하여 $170^{\circ}C$ 및 $190^{\circ}C$에서 측정한 전단점도는 분자량, 온도 뿐만 아니라 구성비에 따라서도 변화하였다. St/BMA의 구성비가 7/3, 5/5 및 3/7의 공중합체 (co-PSB) 입자의 경우 유사한 분자량을 나타내었지만 BMA의 구성비가 증가하면서 전단점도는 소폭 감소하였다. BMA의 비가 3/7을 초과하며 높은 전단속도에서의 전단점도는 급격히 감소하였다. 이는 BMA 구성비의 증가에 따른 PBMA 사슬의 길이의 증가로 인한 유동성 향상에 기인하는 것으로 판단된다. 카본블랙을 함유하는 co-PSB 복합체 업자의 전단점도는 카본블랙의 증가에 따라 점진적으로 증가하였으나, 카본블랙의 농도 증가에 따른 전단점도의 증가는 분자량의 증가 효과에 비교하여 미약하였다.
실리카와 실란을 포함하는 고무 복합체의 최적 배합조건을 찾기 위하여 배합온도와 시간을 달리한 고무복합체의 특성을 평가하였다. 고무복합체의 제조를 위한 배합온도는 $120^{\circ}C$, $140^{\circ}C$, $160^{\circ}C$의 다양한 배합시간으로 배합한 후 고무복합체의 특성을 평가하였다. 배합시간이 증가할수록 점도의 감소와 결합고무가 증가하였으나, 배합시간의 증가에 따른 점도의 변화는 배합온도가 낮을수록 크고, 결합고무의 증가속도는 온도가 높을수록 크게 나타났다. 낮은 온도인 $120^{\circ}C$인 경우 배합 시간이 바뀌어도 가교 속도는 거의 일정한 반면 10분 이하의 배합 시간에서는 분산이나 반응이 충분치 않음을 동적 점탄성과 분산 평가 등을 통하여 알 수 있었다. 반대로 높은 온도에서는 충분한 반응에 의하여 동적 점탄성 특성 등이 우수한 것으로 나타나지만 가교 속도나 물성의 변화 등이 매우 민감하고 과도한 결합고무의 형성 때문에 적합한 온도 조건이 아님을 확인하였고, 변성 S-SBR 실리카 배합에서는 $140^{\circ}C$에서 10분 정도의 배합이 분산과 실리카-실란 결합의 최적 조건임을 확인하였다.
실리카와 실란을 포함하는 고무복합체의 최적 배합 조건을 찾기 위하여 다양한 온도에서 배합 후 고무복합체의 특성을 평가하였다. 1차 배합 온도를 105, 120, 130, 140, $160^{\circ}C$로 각각 다르게 배합한 결과 고무복합체의 점도는 $105^{\circ}C$에서는 매우 높았고, $120^{\circ}C$부터 $140^{\circ}C$ 영역에서는 유사하나, $160^{\circ}C$에서는 오히려 증가하였다. 기계적 물성과 동적점탄성 특성을 평가한 결과 $120^{\circ}C$보다 낮은 온도에서는 실리카-실란 반응이 충분치 않음을 알 수 있었고, $160^{\circ}C$의 높은 온도에서는 배합 중 실란커플링제 내에 존재하는 유황에 의하여 가교반응이 진행되는 문제가 있음을 알 수 있었다. 그러나 $120^{\circ}C$에서 $140^{\circ}C$영역에서는 온도가 높을수록 반응이 더 빨리 진행되어 알코올의 제거에는 유리하지만 동적점탄성 특성이나 기계적 성질에 대한 경향성이 분명하게 나타나지 않았다.
본 연구는 울금을 이용한 다양한 가공제품의 개발 및 울금의 활용성 증대의 일환으로 울금 분말 첨가에 따른 만두피의 품질 특성에 대하여 알아보았다. 울금 분말을 1%, 3%, 5%, 7%로 함량을 달리하여 만두피를 제조하여 품질특성을 조사한 결과, 호화개시온도는 울금 분말의 첨가량이 증가될수록 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. 최고점도, $95^{\circ}C$에서 점도 및 $95^{\circ}C$에서 15분간 유지한 후의 점도는 울금 분말의 첨가량이 증가함에 따라 낮아지는 것으로 나타났다. 만두피의 색도는 울금 분말 첨가량이 증가함에 따라 명도(L값)는 유의하게 감소하였으며, 적색도(a값)와 황색도(b값)는 각 시료간에 유의적으로 증가되었다. 조리특성에서 울금 분말을 첨가한 만두피는 대조군에 비해 중량, 부피, 수분흡수율 등이 모두 높게 나타났다. 만두피의 조직감은 울금 분말 첨가량이 증가될수록 경도, 응집성, 씹힘성 및 부착성은 높아졌으며, 탄력성은 감소하였다. 울금 만두피의 DPPH 라디칼 소거능은 각각 0.00%, 12.53%, 12.46%, 12.12%, 11.05%로 울금 분말 첨가군 간에는 유의적인 차이가 없었으나 이들 첨가군들은 대조군보다 유의적으로 높았다(p<0.05). 만두피의 관능검사 결과, 색깔은 울금 분말 3% 와 5% 첨가군이 기호도가 높게 나타났으며, 만두피의 향미 특성은 1%와 3% 첨가군이 높게 나타났다. 치아에 달라붙는 정도는 대조군에 비해 울금 분말 첨가시 높게 나타났으며, 만두피의 맛은 울금 분말 3% 첨가군이 가장 좋은 것으로 평가되었다. 전체적인 기호도는 울금 분말 3% 첨가군이 가장 높게 나타나 울금 분말을 일정량 첨가 시 관능적 특성이 향상되는 것으로 평가되었다. 이상의 결과로 볼 때 울금 분말을 첨가하여 만두피를 제조할 경우 울금 분말을 3% 첨가하는 것이 만두피의 색채감 향상, 맛의 증진과 전반적인 기호도면에서 가장 적절한 것으로 생각되며, 품질이 우수한 만두피를 제조할 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구에서는 수출 가능한 식품포장재로 pro-oxidant($d2w^{(R)}$)함유 rPP/ZnO 나노컴포지트 유연필름을 제조하였고, 이 산화분해 필름의 기계적 특성과 항균기능을 조사하였다. 산화분해필름은 일정조건의 열과 자외선 처리를 거친 후 특성분석으로 FT_IR, SEM, UTM, GPC를 측정하여 물성변화를 관찰하였다. 카보닐지수와 하이드록실지수에서 열과 자외선에 노출율이 많아질수록 수치는 상승하였다. 표면분석에서는 rPP/$d2w^{(R)}$/ZnO나노컴포지트 필름의 경우 표면이미지가 매끈하여 ZnO의 첨가가 고분자의 상용성을 향상시켰고, 열과 자외선차단효과로 분해를 감소시키는 효과로 작용하였다. 항균력시험에서는 그람음성균은 대장균으로 그람양성균은 황색포도상구균으로 항균력을 측정하였다. 결과로는, ZnO는 시험에 사용한 농도에서 3로그 이상의 미생물 감소율을 나타내었다. 그러나 유연 필름용으로는 ZnO의 농도가 높아질수록 투명도가 떨어지므로 사용에 제한이 있었다. rPP/$d2w^{(R)}$/ZnO가 함유한 시편에서 인장강도는 40% 상승하였고, 신율은 30% 감소되었다. ZnO를 첨가한 경우 기계적 물성상승과 열 안전성과 자외선차단성을 나타내었다. 산화분해능은 열 노출 $70^{\circ}C$ 온도에서 480시간 경과한 후, 자외선 조사로 72시간 노출 이후 시점의 분자량은 수평균분자량이 1,294 g/mol, 무게평균분자량이 5,920 g/mol로 분해되는 결과를 얻었다. 이것으로 UAE 5009:2009, ASTM 6954의 기준에 준한 필름을 제조할 수 있었다. 비교시편과 본 연구에서 제조한 산화분해필름의 분자량이 80.7%와 75.6% 감소한 결과를 얻음으로서, 자연 산화분해됨을 확인하였다. 식품포장재로서 안전성분석에서는 국내법 중 식품접촉플라스틱 폴리프로필렌의 기준에 적합하였다.
Resin-modified glass ionomers were introduced in 1988 to overcome the problems of moisture sensitivity and low early mechanical strengths of the conventional glass ionomers, and to maintain their dinical advantages. The purpose of this study was to evaluate the bi-axial fracture strength of four resinmodified glass-ionomers(Fuji II LC, Vitremer, Dyract, VariGlass), one resin composite material(Z-100), and one conventional glass-ionomer(Fuji II). Three specimens of each material and shade combination were made according to the manufacturers' instructions. Materials were condensed into metal mold with a diameter of 10mm and a thickness of 2.0mm and pressed between two glass plates. Resin-modified glass ionomers were polymerized using a Visilux II light curing unit by irradiating for 60 seconds from both sides, and conventional glass ionomer was cured chemically. After specimens were removed from the molds, surfaces were polished sequentially on wet sandpapers up to No. 600 silicone carbide paper. The specimens were thermocycled for 2,000 cycles between $5^{\circ}C$ and $55^{\circ}C$ distilled water. After thermocycling, bi-axial fracture strengths were measured using a compressive-tensile tester(Zwick 1456 Z020, Germany) with the cross head speed of 0.5mm/minute. The results were as follows: 1. Two factors of the kind and color of materials had a main effect on bi-axial fracture strength (p<0.01), and bi-axial fracture strength was influenced significantly by the kinds of materials (p<0.01). But there was no significant interaction between two variables of the kind and color of materials (p>0.05). 2. Comparing the mechanical properties of the materials, the elastic modulus of Z100 was higher than any other material, and there was no difference in the displacement at fracture among materials. The bi-axial fracture strength of Z100 was significantly higher than any other material, and that of resin-modified glass ionomers was significantly higher than that of conventional glass ionomer (p<0.05). 3. In the same material group, the color of material had little influence on the mechanical properties.
이 연구는 대도시지역 일부 초등학생을 대상으로 실란트 수복 전후에 따른 타액 및 요 중 비스페놀-A를 조사하였다. 개입연구에 참여한 대상자는 9명이었으며 성별에 따른 구성비는 남학생 77.8%, 여학생 22.2%였으며, 개인당 평균 5.9개의 치면에 대해 홈메우기 시술이 수행되었다. 타액 내 비스페놀-A 농도는 실란트 충전 전 $1.41{\mu}g/L$에 비해 충전 후 $2.43{\mu}g/L$로 증가하는 양상을 보였으나 그 차이가 통계적으로 유의하지는 않았다. 크레아틴을 보정한 요 중 비스페놀-A 농도는 실란트 충전 전 $2.89{\mu}g/g{\cdot}$creatinine에 비해 24시간이 지난 시점에서 $4.08{\mu}g/g{\cdot}$creatinine으로 증가하는 양상을 보였으나 그 차이가 통계적으로 유의하지는 않았다. 이상의 결론을 종합해 보았을 때, 어린이에서 실란트 및 복합레진 충전 치면수와 요 중 비스페놀-A가 관련성이 있을 수 있으나 통계적 유의성이 부족하므로 환경적 잠재 위험인자를 고려한 좀 더 대규모의 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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