• Composites Research
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• 제35권3호
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• pp.139-146
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• 2022

본 연구에서는 CNT섬유에 적합한 복합소재 공정방법에 대해 연구하였다. CNT섬유가 아직 초기 연구단계로 생산성이 낮아 직조나 스티칭된 UD필름 제작이 어려운 점을 감안, 연구단계에서 적용 가능한 CNT섬유 복합소재 제조법을 개발하고자 하였다. 기존의 CNT섬유 기반 복합소재는 생산성 이슈 및 공정 적용의 어려움으로 인해 주로 single filament composite의 형태로 제조하거나 filament winding법을 이용하여 제조되고 있었으나, 본 연구를 통해서 필름 형상으로 준비된 CNT섬유에 수지를 함침한 후 바로 복합소재화 할 수 있는 공정을 개발할 수 있었다. CNT섬유에는 내부에 수많은 나노포어가 존재하기 때문에 이 부분에 수지가 함침됨에 따라 성형된 복합소재에서 수지의 비율이 과도하게 올라가는 문제가 있기 때문에, 이를 해결하는 것이 가장 핵심적인 이슈라 할 수 있다. VaRTM을 통해서 가해지는 압력은 과량의 수지 제거에는 충분하지 않았으며, 높은 힘으로 누르는 hot press 공정과, 섬유는 고정하면서 과량의 수지를 제거할 수 있는 폼 소재를 도입함으로써 높은 섬유비율을 가지는 CNT 섬유 복합소재를 제조할 수 있었다. 최종적으로 희석된 수지까지 이용하였을 때, 58.5 wt%의 질량비의 섬유로 구성된 CNT섬유 복합소재를 제조할 수 있었고, 비강도는 0.525 N/tex를 달성하였다. 본 연구는 향후 CNT섬유 복합소재 제조에 적용할 수 있는 새로운 공정 방법을 제시하였다.

• Composites Research
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• 제35권3호
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• pp.147-152
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• 2022

이 논문은 Type 4 압력용기 라이너의 회전 성형 시 내부온도 조건에 따른 저온 특성 평가에 관한 연구이다. 회전 성형의 경우 온도 조건에 따라 라이너의 성형성에 민감한 영향을 주기 때문에 사용 소재인 폴리아미드에 대한 온도 조건을 정확히 설정해야 한다. 라이너 소재인 폴리아미드(Polyamide)의 구조적 변화는 AFM(Atomic Force Microscope)으로 표면을 분석하였으며, DSC(Differential Scanning Calorimeter)로 결정화도를 측정하여 저온에서의 기계적 강도 값에 변화를 줄 것인지를 평가하였다. 또한, 라이너 내부의 황색도를 관찰하여 라이너의 성형성을 확인하였다. 그 결과, 내부온도의 용융 범위가 넓을수록 낮은 황색도를 나타냈으며, 저온에서의 연신율 및 충격 특성은 향상됐다. 또한, AFM과 DSC에 의해 폴리아미드의 구조가 균일하고 높은 결정화도를 가진 것을 확인하였다. 따라서, 이와 같은 실험 결과는 회전 성형 시 온도 조건의 변화가 저온에서의 물성 향상에 기여함을 입증했으며, 향후 기밀성 평가를 통해 실 제품으로의 적용성 검증이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.355-374
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• 2022

쏘일 컨디셔닝(soil conditioning)은 굴착토의 전단강도를 감소시키고 작업성(workability)을 확보하여, EPB 쉴드 TBM의 굴진면 전방을 지지하며 TBM의 굴진 성능을 향상시키는 기술이다. 다양한 지반 조건에 대한 최적의 첨가제 주입 조건을 결정하기 위해서는 첨가제를 혼합한 굴착토의 역학적 유동학적 거동을 평가해야 한다. 따라서, 본 연구에서는 TBM 챔버 내 압력 상태를 모사하고 시료의 유동학적 특성을 평가할 수 있는 실내 가압 베인시험 장비를 개발하였다. 인공 사질토 시료에 대하여 폼(foam)과 폴리머(polymer)의 주입변수인 FIR (foam injection ratio)과 PIR (polymer injection ratio)을 변화시켜가며 일련의 실내 가압 베인시험을 수행하였다. 또한, 슬럼프 시험을 통해 컨디셔닝된 흙의 작업성을 평가하였다. 실내 가압 베인시험 장비를 통해 베인 전단시험을 수행함으로써 측정된 토크 데이터로부터 컨디셔닝된 흙의 유동곡선(rheogram)을 도출하여 주입변수에 따른 첨두응력과 항복응력의 경향을 분석하였다. 시험 결과, FIR이 커지거나 PIR이 작아질수록 작업성이 증가하는 경향을 나타냈으며, 최대 토크, 첨두응력과 항복응력은 모두 감소하였다. 실내 가압 베인시험으로 측정된 시료의 첨두응력과 항복응력이 슬럼프 시험을 통해 측정된 작업성과 상응하는 결과는 제안된 시험이 굴착토 물성 평가에 활용될 수 있음을 보여준다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제32권2호
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• pp.90-95
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• 2004

우리나라 전역에 사방 및 연료림으로 대량 식재되어 소기의 목적을 달성함과 동시에 치산녹화 성공을 이루는데 크게 기여한 수종인 리기다소나무 제재목의 구조용집성재 라미나로서의 이용가능성을 고찰하였다. 건전한 임분 내에서 평균 흉고직경 32 cm인 리기다소나무를 벌채하여 말구직경 15 cm 이상으로 조재하였을 경우 80% 이상이 2등급 또는 3등급의 원목형질로 구분되어 리기다소나무의 제재목으로서의 이용가능성이 높다고 판단되었다. 구조용집성재 라미나용 주제품의 제재수율은 39.9%, 벽판재 수율은 7.2%, 부제품 수율은 8.1%로 총 원목의 55.2%가 판재로 제재되었다. 옹이를 제거하여 핑거가공한 후 제조한 구조용집성재의 제조수율은 15.3%로 평가되어 옹이를 제거하지 않은 판재의 라미나로의 이용을 위한 옹이재의 휨강도와 압축강도 등의 강도적 성능 평가와 더불어 최적의 라미나 배열을 통한 구조용집성재의 강도 감소 최소화를 위한 연구가 앞으로 필요하다고 판단된다. 본 연구에서 조사된 제재수율과 기타 가공수율 평가는 현재까지 목재산업현장에서 제재목으로의 이용이 거의 이루어지지 않고 있는 리기다소나무의 효율적인 생산계획을 수립하는데 사용되어질 수 있으리라 기대된다.

• 전기화학회지
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• 제25권1호
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• pp.42-49
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• 2022

본 연구에서는 리튬금속 수지상의 형성을 효과적으로 억제하기 위해 리튬금속 표면에 물리적 보호막을 제공할 필름을 제조하였다. 필름은 기계적 강도가 우수하고 전기화학적 안정성이 높은 바인더인 유기물 polyvinylidene fluoride (PVDF)와 전기전도성이 우수한 무기물 입자인 카본블랙(Super-P)을 사용해 유무기 복합체 기반의 필름을 제조하고 리튬금속 음극의 표면에 적용하였다. 먼저 필름이 내부단락을 지연시키는 정도를 확인하기 위해 일정한 값의 전류를 계속 인가하며 내부단락의 발생을 측정하였다. 그 결과 보호필름에 사용된 카본블랙 함량이 증가함에 따라 내부단락 시점이 지연되었으며, 필름을 사용하지 않은 리튬금속 전극과 비교할 때 내부단락 시점이 크게 지연된 것을 확인하였다. 또한, 필름의 두께와 함량을 달리하여 전기화학적 성능을 평가한 경우, 필름의 두께가 두꺼운 것이 사이클 성능이 좋지 않았고 카본블랙 함량이 늘어날수록 사이클 성능이 개선됨을 확인하였다. 이처럼 카본블랙을 포함한 고분자 필름을 리튬금속 표면에 적용함으로써 내부단락 시점이 지연되고 사이클이 진행되는 동안 낮은 과전압을 나타내는 것이 확인되었지만, 추가적인 개선을 통해 더 안정한 사이클 성능이 확보되어야 할 것이다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권6호
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• pp.553-564
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• 2022

콘크리트는 건설분야의 대표적인 복합재료로써 아주 우수한 재료이나, 불균질성을 가진 취성적 재료로 휨이나 인장력에 대해 취약한 거동을 보인다. 이러한 단점을 보완하기 위해 다양한 종류의 섬유를 보강한 콘크리트를 활용하고 있다. 특히, 강섬유는 다른 고분자 섬유에 비해 시장성이 좋으며 우수한 역학적 성능을 가지고 있어 콘크리트 보강재로 널리 사용되고 있다. 그러나 해양 환경에 노출된 부위에 시공할 때 염소이온 침투에 따른 부식의 영향으로 콘크리트의 내구성을 저하시킨다는 문제점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 반복적 연수침지가 강섬유 혼입 콘크리트에 미치는 다양한 영향들에 관해 평가해 보고자 하였다. 실험 결과에 따르면, 37주간의 반복적 염수 침지 기간 동안 콘크리트의 상대동탄성 계수의 감소는 관찰되지 않았고, 염수 침지 종료 후의 휨강도의 감소도 발생하지 않았다. 반복시험 종료 후 시편의 파단면 육안 관찰 시 강섬유 부식의 증거는 확인할 수 없었다. 그러나 휨인성은 감소하였는데, 이는 콘크리트 시편의 절반 정도가 휨 시험의 최대 측정변위인 3mm지점에 도달하지 못하고 파괴가 발생하였기 때문이다. 비록 반복적 염수침지가 강섬유의 부식을 통한 콘크리트 균열을 발생시키지 못하더라도, 휨인성에는 영향을 미칠 수 있으므로 해양환경에 강섬유 보강 콘크리트를 사용 시 이를 유의해야 할 것으로 판단된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.761-769
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• 2022

고유전 재료를 사용한 패드는 임상 MRI 연구에서 RF 펄스의 필드 감도와 균질성을 국부적으로 개선하기 위해 다양한 응용 분야에서 사용되었다. 본 연구에서는 실제 임상 영상의 적용과 관련된 실질적인 문제를 고려하여 패드를 개선하는 것을 목표로 하였다. 감쇠된 B1 필드 강도를 증가시키기 위한 고유전율 패드를 제작하고 7T MRI에서 테스트했다. Sim4Life 시뮬레이션 및 실험 결과는 B1 근거리장에서 더 강하고 상대적으로 균일함을 보여준다. 민감도가 낮은 영역으로 알려진 전체 소뇌의 영상 품질을 향상시키기 위해 패드의 기계적 변화를 줄이는 가이드를 만들었다. 또한 착용감을 향상시키기 위해 패드를 상하로 나누어 디자인하였다. 안면 패드는 비강 내 비갑개와 같은 부위에서 전반적인 신호 증가 효과를 보였다. 전두엽, 눈 등의 영역에서 신호 증가가 예상됐지만 효과가 미미하거나 영상 프로토콜에서 효과를 보기 어려웠다. 결론적으로, 본 논문은 그 효과를 유지하면서 개선된 비강 신호를 갖는 소뇌 최적화 패드를 보여주었다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.115-119
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• 2022

탄소섬유의 성능은 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)과 같은 고품질 고분자 복합재료에 매우 중요하다. 이를 위해 탄소섬유 물성에 큰 영향을 주는 전구체 섬유의 기계적, 물리적, 구조적 특성을 개선할 수 있는 최적화된 방사공정과 이를 위한 적합한 전구체 공중합 고분자를 사용하는 것은 필수적이다. 본 연구에서는 메타크릴산(MAA)의 함량과 주입시간, 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오니트릴) (AIBN)의 농도를 합성공정 변수로 설정하였으며, 용액 중합법(solution polymerization)에 의해 Poly(AN-co-MAA)가 합성되었다. 305,138 g/mol의 분자량과 4.2%의 MAA 비율을 가지는 Poly(AN-co-MAA)를 N,N-디메틸포름아미드(DMF)에 16.0 wt% 농도로 용해시킨 후 기격습식방사법(dry-jet-wet spinning)으로 전구체 섬유를 제조하였다. 섬유의 인장강도는 ~1.06 GPa, 인장탄성률은 ~22.01 GPa였으며, 섬유에서의 공극 및 구조적 결함은 관찰되지 않았다.

• 실천공학교육논문지
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• 제14권1호
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• pp.119-125
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• 2022

교육용으로 사용되는 피삭재(소재)는 SM20C, Al6061, 아크릴 등의 소재를 사용한다. SM20C 소재는 탄소강으로서 자격증 시험 및 기능경기대회에서 많이 사용되지만 산업현장에서도 많이 사용된다. Al6061 소재는 탄소강에 비하여 경도가 낮아지고 전성(연성)이 강한 소재이기에 공구의 구성인선이 많이 발생하는 소재라고 한다. 아크릴 소재를 이용하여 학생들에게 실습지도 하면 어느 부분에서 과다 절삭으로 인하여 진동이 발생하고 공구의 파손이 발생하는 소재이다. 이러한 과정에서 5축장비인 2NC헤드에게 가해지는 충격이 정밀도 제어에는 어느정도 영향을 줄 수 있는지 알아본다. 5축장비의 가장 취약한 부분은 AC축을 제어하는 헤드가 가장 약한 부분이라 할 수 있다. 이 부분의 정밀도 및 누적 공차가 발생할 경우 모든 제품의 정밀도가 떨어지는 현상이 발생한다. 따라서 2NC헤드의 핵심적인 부분, 스핀들 하우징은 Al7075 T6(미국 알코아사) 소재를 사용하여 진행하였다. 이 소재에서 작용되는 진동 및 절삭 과정에서 힘을 극한조건에서 유한요소 해석으로 적용되는 값을 밝혀 내고자 해석을 진행하였다. 이러한 해석 데이터를 활용하여 학생들이 5축절삭 보다 5축가공기의 구조를 보고 이해하는데 도움이 되기를 기대한다.

• 보존과학회지
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• 제38권3호
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• pp.217-233
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• 2022

경주 금척리 유적은 5세기 후반에서 6세기 전반에 조성된 금척리고분군(사적 제43호)과 매우 연접하며, 유적이 위치한 지역은 그 일대의 유력 지배세력의 무덤으로 알려져 있다. 신라성장에 일익을 담당했던 인근 유적과도 밀접한 관련성이 있을 것으로 추정되는 경주 금척리 유적에서 출토된 철기를 대상으로 금속학적 방법론을 도입한 연구를 진행하였다. 철기의 용도에 따른 제작기법 차이를 확인하기 위해 용도별로 분류하여 8점을 선정하고, 미세조직 및 비금속개재물을 연구하였다. 분석 결과 제작 공정은 탄소함량이 높은 소재를 사용하여 형상을 단조하는 방법과 탄소함량이 낮은 소재를 사용하여 형상 단조만을 하는 기법, 형상 단조 후 필요에 따라 강도를 높이기 위한 침탄작업을 실시하는 기법이 적용된 것으로 확인된다. 이후 부위별 기능을 고려한 제강법과 열처리기술을 선택적으로 적용하여 기계적 성질을 향상시켰으며 제련공정에는 저온환원법이 적용되었을 가능성이 크다. 또한 경주 중심부와 외곽에 위치한 유적에서 출토된 철기 유물과 비교해본 결과 제련 및 제작기술에서 상호 유사한 것이 확인된다.