• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.290-295
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• 2021

지구 온난화 억제를 위한 전 세계적인 연비규제에 발맞춘 해결책으로 자동차에 경량구조복합재료를 적용하는 것이 메가트렌드로 인식되고 있다. 본 연구에서는 수리, 폐기 및 재활용 측면에서 유리한 열가소성 탄소섬유강화플라스틱의 적용을 극대화하기 위해 전도특성이 요구되는 부품 대체 이슈에 대응할 수 있는 기술적 접근을 제공하는 것을 목표로 수행되었다. 저점도 중합 가능한 기지재의 특성을 활용하여 전도성 필러를 파우더 믹싱 방법으로 균일하게 혼입하면서도 우수한 함침 특성을 나타내는 열가소성 탄소섬유강화플라스틱 제조방법에 기초하여 카본블랙, 탄소나노튜브, 그래핀 나노플레이틀렛, 흑연, 피치계 탄소섬유 등 다양한 탄소기반 전도성 필러를 최대 함량까지 혼입하여 전기저항 및 열전도도를 비교하여 고찰하였다. 전도성 탄소 필러의 종류나 형태보다는 최대 혼입량이 시편의 전도 특성을 제어하기 위해 가장 중요한 인자임을 확인하였고, 전기전도 특성을 향상시키기 위해서는 1차원 형태의 전도성 탄소필러를 적용하는 것이 유리할 수 있는 반면 열전도 특성을 향상시키기 위해서는 2차원 형태의 전도성 탄소필러를 적용하는 것이 유리 할 수 있다는 실험 결과를 확인하였다. 본 연구의 결과들은 열가소성 탄소섬유강화플라스틱의 전도 특성을 제어하기 위한 최적 구조 설계에 잠재적인 통찰력을 제공할 수 있다.

• 한국재료학회지
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• 제8권7호
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• pp.584-590
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• 1998

$(Fe_{0.98}Mn_{0.02})_xSi_2(x{\leq$}1) 조성으로, 용융법으로 제조한 $\alpha$-$Fe_2Si_5$상의 잉곳을 730~85$0^{\circ}C$에서 4~20시간 열처리하거나, 기계적 합금화로 제조한 $\varepsilon$-FeSi과 Si상으로 구성된 분말을 760~85$0^{\circ}C$에서 10분간 가압통전소결하므로써 $\beta$-$FeSi_2$기지상에 Si이 분산된 미세조직을 얻을 수 있었다. 조성, 열처리 온도와 소결 온도에 따라 Si 분상의 크기와 간격이 각기 0.05~0.27$\mu\textrm{m}$와 0.2~0.6$\mu\textrm{m}$ 범위에서 변화하였다. 이와 같은 Si 분산상에 의해 $\beta$-$FeSi_2$의 격자 열전도도가 감소되어 성능지수가 향상될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제46권5호
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• pp.565-576
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• 2018

셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate, CA)는 높은 투명도와 열 저항성을 갖고 있어 복합소재 개발에 많이 응용되고 있다. 본 연구에서는 CA 복합재의 기계적 강도 개선을 위해 셀룰로오스 나노크리스탈 (cellulose nanocrystals, CNCs)을 강화제로 첨가하였다. CA 수지 내부에 CNCs의 고른 분산을 위해 선 분산(predispersion)법 적용 후, 압출 및 사출하는 제조 방식으로 CA 복합재를 제조하였다. 기계적 특성 분석 결과, CNCs를 3 wt% 첨가하였을 때 강화효과(reinforcing effect)로 인해 최대 인장강도와 굴곡강도 값을 보임을 확인하였다. 열중량 분석법을 이용한 열분해 거동 분석을 통해 황산 처리된 CNCs의 첨가는 CA 복합소재의 열안정성을 약간 감소시키는 결과를 얻었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.1-9
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• 2008

섬유강화 복합재료(Fiber Reinforced Polymers, FRP)는 우주, 항공, 국방 분야에서 주로 활용되어져왔고, 현재는 선박, 자동차, 화학공정, 건축자재, 스포츠 용품 등 다양한 분야의 산업 전반까지에 널리 활용되어지고 있다. 이들 복합재료를 기반시설물에 대한 구조적 재료로 사용함에 있어서 가장 유념해야 할 것은 복합재료의 높은 인화성과 낮은 열 저항성이다. 따라서 고온환경 하에 복합재료의 재료적 성질변화에 대한 연구가 필요한데 본 연구에서는 주변온도와 수지(resin)재료 변화에 따른 복합재료 물성치 및 거동변화를 알아보기 위하여 약 30분 동안 상온부터 250까지의 온도조건에서 복합재료의 인장시험 규격인 ASTM D3039/D3039M의 절차에 따라 인장시험을 수행하였다. 본 연구결과 고온인장시험을 통하여 복합재료의 역학적 성질이 온도의 증가에 따라 점진적으로 감소하였는데 이는 주로 매트릭스의 열분해 및 연소과정으로 인한 분해과정에 기인한다. 또한 구조물의 거동변화에 있어서 수지(resin)에 따른 물성치 변화 특성은 구조물의 처짐 거동에 있어 상대적으로 큰 변화를 보여주었다.

• 한국재료학회지
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• 제22권10호
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• pp.499-503
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• 2012

The present study is intended to comparatively investigate the changes in microstructure and tensile properties at room and elevated temperatures in commercial AM50(Mg-5%Al-0.3%Mn) and 0.3 wt%CaO added ECO-AM50 alloys produced by permanent mould casting. The typical microstructure of AM50 alloy was distinctively characterized using two intermetallic compounds, ${\beta}(Mg_{17}Al_{12})$ and $Al_8Mn_5$, along with ${\alpha}$-(Mg) matrix in an as-cast state. The addition of a small amount of CaO played a role in reducing dendrite cell size and quantity of the ${\beta}$ phase in the AM50 alloy. It is interesting to note that the added CaO introduced a small amount of $Al_2Ca$ adjacent to the ${\beta}$ compounds, and that inhomogeneous enrichment of elemental Ca was observed within the ${\beta}$ phase. The ECO-AM50 alloy showed higher hardness and better YS and UTS at room temperature than did the AM50 alloy, which characteristics can be mainly ascribed to the finer-grained microstructure that originated from the CaO addition. At $175^{\circ}C$, higher levels of YS and UTS and higher elongation were obtained for the ECO-AM50 alloy, demonstrating that even 0.3 wt%CaO addition can be beneficial in promoting the heat resistance of the AM50 alloy. The combinational contributions of enhanced thermal stability of the Ca-containing ${\beta}$ phase and the introduction of a stable $Al_2Ca$ phase with high melting point are thought to be responsible for the improvement of the high temperature tensile properties in the ECO-AM50 alloy.

• 대한금속재료학회지
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• 제50권9호
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• pp.697-702
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• 2012

In this study, unidirectional and plain woven carbon fiber reinforced magnesium matrix composite laminates were fabricated by the liquid pressing infiltration process, and evolutions of the microstructure and compressive strength of the composite laminates under corrosion were investigated by static immersion tests. In the case of the unidirectional composite laminate, the main microstructural damage during immersion appeared as a form of corrosion induced cracks, which were formed at both CF/Mg interfaces and the interfaces between layers. On the otherhand, wrap/fill interface cracks were mainly formed in the plain woven composite laminate, without any cracks at the CF/Mg interface. The formation of these cracks was considered to be associated with internal thermal residual stress, which was generated during cooling after the fabrication process of these materials. As a consequence of the corrosion induced cracks, the thickness of both laminates increased in directions vertical to the fibers with increasing immersion time. With increasing immersion time, the compressive strengths of both composite laminates also decreased continuously. It was found that the plain woven composite laminates have superior corrosion resistance and stability under a corrosive condition than unidirectional laminates.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.204-211
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• 2020

경질 크롬 도금은 도금과정에서 유독성 물질인 Cr⁺⁶을 배출시키기 때문에 환경오염과 폐암을 유발하고 있어 최근 고속화염 용사법 (HVOF)을 이용한 코팅 방법이 대체 방법으로 각광받고 있다. 본 연구에서는 HVOF 방법을 이용하여 경질 크롬 도금 방법을 대체하기 위한 WC-CoCr과 WC-CrC-Ni 서멧 코팅을 제조하였으며, 제조된 코팅층의 물리적/화학적 특성인 미세경도, 기공도, 결정상 및 미세구조를 경도기, 광학현미경, X-선 회절 (XRD), 주사전자현미경(SEM) 및 EDS를 이용하여 분석하였다. 코팅층의 마모 및 마찰 거동 분석을 위해 왕복 슬라이딩 마모 테스트 방법을 이용하여 25 ℃, 250 ℃, 450 ℃의 온도에서 실시하였으며, 두 코팅층의 마모/마찰 특성을 비교 평가하여, 코팅층의 내마모 성능이 미세구조와 금속기지 결합제 간의 연관성이 있음을 확인하였다. 결과적으로 미세구조가 균일하고, 기공도가 낮을수록 내마모성이 향상되고, 금속기지 결합제가 많을수록 우수한 내마모성을 나타내는 것으로 확인되었다. 즉, 균일한 미세구조와 과량의 Co, Cr 금속기지 결합제, 낮은 기공도로 인해 온도와 테스트 온도와 관계없이 WC-CoCr 코팅이 WC-CrC-Ni 코팅에 비해 내마모성이 우수한 것으로 나타났다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제6권4호
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• pp.543-550
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• 2011

Conductive SiC-$ZrB_2$ composites were produced by subjecting a 40:60 (vol%) mixture of zirconium diboride (ZrB2) powder and ${\beta}$-silicon carbide (SiC) matrix to spark plasma sintering (SPS). Sintering was carried out for 5 min in an argon atmosphere at a uniaxial pressure and temperature of 50 MPa and $1500^{\circ}C$, respectively. The composite sintered at a heating speed of $25^{\circ}C$/min and an on/off pulse sequence of 12:2 was denoted as SZ12L. Composites SZ12H, SZ48H, and SZ10H were obtained by sintering at a heating speed of $100^{\circ}C$/min and at on/off pulse sequences of 12:2, 48:8, and 10:9, respectively. The physical, electrical, and mechanical properties of the SiC-$ZrB_2$ composites were examined and thermal image analysis of the composites was performed. The apparent porosities of SZ12L, SZ12H, SZ48H, and SZ10H were 13.35%, 0.60%, 12.28%, and 9.75%, respectively. At room temperature, SZ12L had the lowest flexural strength (286.90 MPa), whereas SZ12H had the highest flexural strength (1011.34 MPa). Between room temperature and $500^{\circ}C$, the SiC-$ZrB_2$ composites had a positive temperature coefficient of resistance (PTCR) and linear V-I characteristics. SZ12H had the lowest PTCR and highest electrical resistivity among all the composites. The optimum SPS conditions for the production of energy-friendly SiC-$ZrB_2$ composites are as follows: 1) an argon atmosphere, 2) a constant pressure of 50 MPa throughout the sintering process, 3) an on/off pulse sequence of 12:2 (pulse duration: 2.78 ms), and 4) a final sintering temperature of $1500^{\circ}C$ at a speed of $100^{\circ}C$/min and sintering for 5 min at $1500^{\circ}C$.

• 폴리머
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• 제37권4호
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• pp.518-525
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• 2013

폴리프로필렌(PP)을 매트릭스로, 황산처리된 녹조류(SGA)를 보강재로 사용한 바이오복합재료(biocomposites)의 기계적 특성을 향상시키기 위해 그래핀(GNP)의 평균입자크기와 첨가량에 따른 SGA/GNP/PP 복합재료를 제조하고 그 특성을 분석하였다. GNP의 첨가량에 의해 굴곡강도 및 충격강도는 점차 감소하는 경향을 나타내었다. 반면에, SGA와 GNP의 영향으로 인해 굴곡탄성률 및 저장탄성률은 크게 증가하였다. 평균입자크기가 $5{\mu}m$(GNP5)인 크기가 작은 GNP를 보강재로 사용하였을 경우 평균입자크기가 $15{\mu}m$(GNP15)인 GNP를 보강재로 사용한 복합재료와 비교하여 상대적으로 우수한 기계적 특성을 보였다. 이는 상대적으로 GNP5의 효과적인 분산에 기인한 것이다. 반면에, GNP5를 보강재로 사용한 복합재료의 열팽창에 대한 저항 특성은 GNP15와 비교하여 상대적으로 감소한 결과를 나타내었으며, 이는 열전도 특성이 우수한 GNP5가 상대적으로 넓고 고르게 분포되어있기 때문에 복합재료 전체에 열이 쉽게 전달되었기 때문으로 해석할 수 있었다. 결과적으로 SGA/GNP/PP 복합소재는 굴곡저항, 저장탄성률, 댐핑특성 등은 충분히 향상되어 범용 바이오컴포지트로 적용가능하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제49권1호
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• pp.43-52
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• 2014

브롬화 이소부틸 이소프렌 (BIIR) 고무의 점착성에 미치는 나노점토(Cloisite 20A)의 영향을 조사하였다. 고무내 나노점토의 분산성은 SEM, TEM, XRD으로 분석하였다. 나노점토 충전 및 미충전 고무의 열적안정성은 TGA로 분석하였으며, 충전고무에서 열적안정성을 보였다. 또한 나노점토를 첨가하면 보강효과에 의해 고무의 강도가 증가하였다. 나노점토 첨가로 계면간 분자확산 정도는 감소할 것으로 판단되었지만, 본 연구에서 관찰된 분자확산에 의해 형성된 계면의 두께는 분자사슬간 엄킴현상을 유발하는데 충분하여 계면점착력이 증가하는 것으로 나타났다. 계면점착력 증가현상은 일정한 이상 (8 phr)의 나노점토가 첨가되었을 때 나타났다. 나노점토 첨가에 따른 표면특성의 변화를 조사하기 위해 접촉각 측정을 하였는데 큰 변화는 관찰되지 않았다.