• 한국재료학회지
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• 제29권3호
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• pp.167-174
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• 2019

To improve the performance of carbon nanofibers as electrode material in electrical double-layer capacitors (EDLCs), we prepare three types of samples with different pore control by electrospinning. The speciments display different surface structures, melting behavior, and electrochemical performance according to the process. Carbon nanofibers with two complex treatment processes show improved performance over the other samples. The mesoporous carbon nanofibers (sample C), which have the optimal conditions, have a high sepecific surface area of $696m^2g^{-1}$, a high average pore diameter of 6.28 nm, and a high mesopore volume ratio of 87.1%. In addition, the electrochemical properties have a high specific capacitance of $110.1F\;g^{-1}$ at a current density of $0.1A\;g^{-1}$ and an excellent cycling stability of 84.8% after 3,000 cycles at a current density of $0.1A\;g^{-1}$. Thus, we explain the improved electrochemical performance by the higher reaction area due to an increased surface area and a faster diffusion path due to the increased volume fraction of the mesopores. Consequently, the mesoporous carbon nanofibers are demonstrated to be a very promising material for use as electrode materials of high-performance EDLCs.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.317-325
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• 2019

석션 케이슨은 설치 수심제한이 적고, 비교적 단순한 설치공정과 빠른 시공이 가능하기 때문에 해양 구조물용 앵커 및 기초형식으로 활용되고 있으며 그 적용이 점차 확대되고 있다. 석션 케이슨 기초의 설계는 지반의 지지력 및 안정성 검토가 중심이 되며, 관련 설계기준에서 해석 방법을 제시하고 있다. 반면, 케이슨의 구조적 안전성 분석은 방법이 정형화되지 않았으며 특히 케이슨에 작용하는 하중 모델링에 대한 명확한 산정 방법이 정립되지 않아 석션 케이슨 단면 설계에 어려움이 있다. 이러한 이유로 본 연구에서는 이론 및 수치적 침투해석을 통해 석션압에 의해 발생되는 케이슨 내외부의 간극수압 크기 및 분포를 분석하고, 이를 바탕으로 구조해석에 적용할 수 있는 합리적인 하중 평가 방법을 제시하였다. 추가적으로 관입깊이, 투수계수의 이방성, 석션압 변화가 내외벽에 작용하는 간극수압에 미치는 영향을 분석하였다.

• 상하수도학회지
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• 제34권6호
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• pp.425-435
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• 2020

Numerous chemical modifications on activated carbon such as acidic conditioning, thermal treatment and metal impregnation have been investigated to enhance adsorption capacities of micropollutants in water treatment plants. In this study, chemical modification including acidic, alkaline treatment, and iron-impregnation was evaluated for adsorption of 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP). For Fe-impregnation, three concentrations of ferric chloride solutions, i.e., 0.2 M, 0.4 M, and 0.8 M, were used and ion-exchange (MIX) of iron and subsequent thermal treatment (MTH) were also applied. Surface properties of the modified carbons were analyzed by active surface area, pore volume, three-dimensional images, and chemical characteristics. The acidic and alkaline treatment changed the pore structures but yielded little improvement of adsorption capacities. As Fe concentrations were increased during impregnation, the active adsorption areas were decreased and the compositional ratios of Fe were increased. Adsorption capacities of modified ACs were evaluated using Langmuir isotherm. The MIX modification was not efficient to enhance 2,4-DCP adsorption and the MES treatment showed increases in adsorption capacities of 2,4-DCP, compared to the original activated carbon. These results implied a possibility of chemical impregnation modification for improvement of adsorption of 2,4-DCP, if a proper modification procedure is sought.

• 공업화학
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• 제32권1호
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• pp.91-96
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• 2021

본 연구에서는 다양한 환경 공정에서 사용되는 황화수소 제거용 흡착탑 효율을 향상시키기 위해 유동 분석 및 흡착성능 향상 연구를 수행하였다. 연구를 위해 상업적으로 이용 가능한 다양한 활성탄에 칼륨(potassium, K)을 담지하여 개질 활성탄을 제조하였다. 또한 열처리 여부에 따라 흡착 성능과 열처리 과정에서 변화된 표면 특성 사이의 높은 상관관계를 고찰하고자 하였다. 함침법을 통해 K로 코팅된 활성탄은 57배 이상의 흡착 성능을 확인하였다. 이는 균일한 기공 형성과 탄소 표면의 K의 강한 결합은 황화수소의 화학적 및 물리적 흡수에 기여한다고 판단하였다. 다양한 상용 활성탄의 표면 구조에 대한 SEM 분석은 열처리를 통한 표면 특성의 변형으로 인해 기공 구조가 파괴되어 흡수 성능이 저하되는 것으로 확인하였다. 각 활성탄의 압력 손실 특성은 입자 크기와 모양에서 가장 낮은 압력 손실이 관찰되었다. 따라서 2~4 mesh 크기의 탄소입자 범위와 불규칙한 모양이 흡착탑의 성능을 향상시키고 경제적 효율성을 확보할 수 있다고 제안하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.29-42
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• 2024

2017년 포항지진으로 인해 액상화 현상에 의한 안벽구조물에 피해가 발생하였다. 액상화는 지진 시 과잉간극수압 증가로 인해 유효응력이 소실되어 발생하게 된다. 이에 따른 잔교식 안벽의 피해 발생 부분을 규명하며 액상화로 인한 피해를 분석하였다. 또한 개량지반의 경우 연암층과 강성차이로 인해 하부 Sand 층의 액상화 현상으로 인해 피해가 발생하여, 비액상화 지반으로 가정하고 추가적인 수치해석을 수행하였다. 과잉간극수압비의 증가에 영향을 주는 요인으로는 지반의 상대밀도 및 입력 지진가속도의 크기 등 여러 가지 원인이 있다. 따라서 본 연구는 입력가속도의 크기를 증가시켜 Case 1~3에 대해 수치해석을 수행하였고, 개량지반의 경우 하부 Sand층의 액상화 현상으로 인한 피해가 발생하여 비액상화지반으로 가정하여 분석을 수행하였다. 결과적으로, 개량지반은 하부 액상화지반이 있을 경우 추가적인 보강이 필요하며, 잔교식 안벽 말뚝의 수평변위가 약 2배 감소하는 현상이 나타났다.

• 한국광물학회지
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• 제22권4호
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• pp.313-324
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• 2009

지표-지각환경을 구성하는 지질매체의 구조와 성질의 정량적-체계적 이해를 위한 예비연구로, 매질을 구성하는 입자의 모양, 크기, 충전 밀도가 공극 구조의 특성과 매질의 성질에 미치는 영향을 알아보기 위해 입자의 모양이 구형인 글래스 비드와 모양이 불규칙한 실리카 젤을 이용하여 입자 크기와 공극률이 서로 다른 다양한 다공성 매질을 준비하였고, 핵자기공명 현미영상을 이용하여 약 $50\;{\mu}m$의 분해능으로 삼차원 영상을 획득하였다. 분석 결과, 지름 약 0.2~1.3 mm 크기의 입자로 구성된 다공성 매질의 비표면적은 2.5부터 $9.6\;mm^2/mm^3$, 공극률은 0.21에서 0.38, 투수율은 11.6에서 892.3 D이며, 이는 일반적인 미고결 샌드가 갖는 값의 범위에 해당된다. 비표면적, 공극률, 투수율의 관계는 Kozeny 식에서 예상된 경향과 비교적 일치하였다. 상자집계 프랙탈 차원은 공극률, 비표면적과의 관련성이 높으며, 공극률이 0.29~0.38일 때 비표면적이 약 2.5부터 $6.0\;mm^2/mm^3$까지 증가할수록 프랙탈 차원이 2.6에서 3.0까지 선형으로 증가하며, 공극률이 0.21~0.28일 때 비표면적이 약 2.5부터 $9.6\;mm^2/mm^3$까지 증가할수록 프랙탈 차원이 2.5에서 3.0까지 선형으로 증가한다. 실제 다공성 사암에 포함된 유체의 삼차원 구조를 핵자기공명 현미영상으로 영상화하였고, 이에 대한 비표면적은 $0.33\;mm^2/mm^3$, 공극률은 0.017, 투수율은 30.9 mD, 상자 집계 프랙탈 차원은 1.59로 계산되었다. 본 연구에서 제시된 것과 같이 핵자기공명 현미영상은 다양한 다공성 매질의 삼차원 공극 구조를 영상화할 수 있고, 삼차원 공극 구조에 대한 상자집계 프랙탈 차원은 본 연구에서와 같이 다양한 공극 구조에 대해 분석이 가능하며, 다공성 매질의 이동 특성을 나타내는 매개 변수들과 지진파 감쇠 등에 대한 조절 인자로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제29권2호
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• pp.191-195
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• 2018

본 실험에서는 활성탄소섬유의 미세기공구조가 신경작용제 유사가스인 dimethyl methylphosphonate (DMMP) 감응 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 탄소섬유에 화학적 활성화법을 이용하여 기공구조를 부여하였고, 이를 이용하여 가스센서용 전극을 제조하였다. N형 반도체인 polyacrylonitrile (PAN)계 활성탄소섬유 기반 전극은 환원성 가스인 DMMP로부터 전자를 받아 정공의 밀도 감소로 인하여 전기저항이 감소하게 되었다. DMMP 가스센서의 민감도는 미세기공 부피가 증가함에 따라 1.7%에서 5.1%까지 증가하였다. 이는 분자 크기가 0.57 nm인 DMMP를 흡착하기에 적합한 미세기공이 형성됨에 따라, DMMP와 활성탄소섬유간의 전자 이동이 용이해졌기 때문이라 사료된다. 결론적으로, 높은 감도의 DMMP 가스센서를 제조하기 위해서는 적절한 기공구조 조절이 중요한 역할을 한다고 판단된다.

• 멤브레인
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• 제27권1호
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• pp.1-42
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• 2017

금속유기구조체(metal-organic framework)는 유기물와 무기물로 구성된 나노다공성 결정물질로서 일정한 세공 구조를 가지고 있다. 합성시 유기 리간드의 다양한 선택이 가능함으로 인해 다양한 세공 사이즈와 물리적/화학적 성질들을 나타내는 금속유기구조체가 가능하다. 이러한 특성들로 인해 다공성 금속유기구조체는 새로운 기체분리용 막 재료로 각광받고 있다. 그러나 고품질의 다결정 금속유기구조체막을 재조하는 것은 상당히 어려운 일인데, 이것은 지지체 표면에 금속유기구조체 결정을 자라게 하는 것이 쉽지 않기 때문이다. 지난 이십여 년 동안 마이크로 전자파를 이용한 물질 합성에 대한 연구가 상당히 진행되었는데 특히 마이크로 전자파를 이용하면 전통적인 합성법에 비해 금속유기구조체 분리막을 제조하는 과정에서의 어려움들을 극복할 수 있다. 마이크로 전자파를 이용한 다결정 분리막 제조 공정은 단시간 합성, 복잡한 구조체 합성 및 나노 결정체 합성 등의 장점이 있다. 본 총설에서는 금속유기구조체 분리막 제조 및 기체 분리에 관한 최근 연구성과들을 살펴보고 특히 마이크로 전자파를 이용한 분리막 제조 공정을 중심으로 정리한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권7호
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• pp.449-455
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• 2016

안개는 교통시스템에서 경제적 손실을 초래하고 대기오염물질과 결합하여 건강에 문제를 일으킨다. 안개 제거 시스템은 개발노력에도 불구하고 대부분 발생한 안개를 모니터링 후 제거하도록 구성되어 있으며, 지속적으로 시스템을 유지하기 위한 에너지 공급과 유지 보수가 필요하다. 본 연구에서는 이러한 안개제거 시스템의 한계를 극복하기 위하여 이끼필터(이끼를 결합한 폴리올레핀 그물망)를 응용하는 안개 제거 방법을 제시하였다. 서로 다른 표면구조를 가지는 3가지 이끼의 수분 흡수율을 측정하고 이끼구조와의 상관관계를 살펴보았다. 가장 작은 기공의 직경과 가장 큰 총 기공의 내부 표면적을 가지는 공작이끼가 높은 수분 흡수율을 가짐을 확인 후, 공작이끼로 안개 제거 필터를 만들어 안개제거 포집/제거에 사용되는 기존의 폴리올레핀 그물망과 성능을 비교하여 보았다. 본 논문에서 제시된 이끼필터를 이용한 안개 제거 시스템은 에너지 없이 지속적으로 안개를 제거할 수 있는 경제적이면서도 친환경적인 방법이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.161-168
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• 2008

해양콘크리트의 대표적인 내구성 열화요인이라 할 수 있는 동결융해나 염해의 경우는 콘크리트내의 공극특성에 따라 침투 및 확산특성이 크게 상이하게 되는데, 이는 동결융해저항성 확보를 목적으로 사용되고 있는 AE제의 종류나 사용량 그리고 그의 경시변화 특성 등과 매우 밀접한 관계가 있다. 따라서 본 연구에서는 굳지않은 콘크리트의 목표 공기량을 각각 4~6%와 8~10%로 계획하여 실내시험을 실시한 후, 모의부재에서는 4~6%를 대상으로 평가하였다. 실험결과, 경화콘크리트의 공기량은 재령 7일에서 각각 2.5~5.2%, 재령 28일에서는 각각 2.4~5.1%정도로서 비빔직후 목표공기량의 절반수준인 것으로 나타났고, 동결융해 반복에 따른 스케일량은 목표공기량 8~10%의 경우가 4~6%에 비해 미미한 수준에서 다소 유리한 것으로 평가되었다. 한편, 모의부재에서 채취한 코어공시체의 동결융해 및 염화물 확산특성에서는 동일배합조건의 실내시험 결과에 비해 다소 불리한 것으로 나타났는데, 실내실험 결과에 비해 동결융해는 106%, 염화물 확산계수는 160% 수준인 것으로 나타났다.