• 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.

• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.154-162
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• 2022

알루미늄 (Al) 금속을 전구체 및 구조체로 이용, 수열 반응을 통하여 Al@Al₂O₃와 Al@Ni-Al LDH (LDH = layered double hydroxide) 코어-쉘 복합 구조체를 합성하였다. 제조된 구조체의 형상, 조성, 결정 구조는 수용액에 존재하는 이온들에 의하여 크게 영향을 받았으며, 이를 활용하여 다양한 특성의 촉매 구조체 유도가 가능하였다. Al@Ni-Al LDH 코어-쉘 구조체의 환원을 통하여 Ni 나노 입자가 고정화된 Ni/Al@Al₂O₃ 촉매를 제조하였고, CO₂ 메탄화 반응에 적용하여 촉매의 특성을 평가하였다. Ni/Al@Al₂O₃ 촉매는 전통적 incipient wetness impregnation 방법에 의하여 제조된 Ni/Al₂O₃ 촉매에 비교하여 Ni 입자의 분산도와 균일성이 매우 높았으며 약 2 배 이상의 CO₂ 전환율로 높은 촉매적 활성과 더불어 구조의 안정성을 보여 주었다. 이러한 Ni/Al@Al₂O₃ 구조체 촉매의 우수한 특성은 Al 금속을 기반으로 한 새로운 개념의 촉매 구조체 설계와 합성 방법의 타당성을 보여준다.

• 자원환경지질
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• 제56권4호
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• pp.475-499
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• 2023

경상지역 제철유적의 원료산지 추정을 위해 제철시료와 주요 철광상 철광석을 대상으로 암석기재학 및 지화학적 특성을 비교 분석하였다. 각 지역에서 발굴된 제철유적 시료는 제련공정 단계에 따라 원료철광석, 괴련철, 괴련철슬래그, 선철, 선철슬래그, 단조박편, 단야철, 철정 및 화살촉으로 분류되었고 각각 상이한 구성광물과 조직을 보였다. 또한 슬래그를 구성하는 규산염광물에서의 알루미늄 및 칼슘 등의 주원소 성분의 농집과 제철유물에서 니켈 및 구리 등의 미량원소 함량이 높은 것은 원료철광석의 특성이 반영된 것으로 잠재적인 제철원료의 산지추정인자로 여겨진다. 특히 제철유적 시료의 납-스트론튬 동위원소비는 크게 1) 원료철광석과 유사한 조성을 보이는 경우, 2) 스트론튬 동위원소비가 부화된 경우, 그리고 3) 납-스트론튬 동위원소비 모두 부화된 경우로 구별되며 이러한 동위원소비 특성은 고온의 제련공정 과정에서 첨가된 특정 조재제와의 혼염 가능성을 시사한다. 이러한 결과는 첨가물이 제련과정에 미치는 잠재적인 기여 측면에서 경상지역 제철유적의 산지추정 해석에 새로운 시각을 제시한다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.199-204
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• 2023

저온 분사된 입자와 섬유강화 복합재료 사이의 접착력을 향상시키기 위해 금속 메쉬와 금속 입자/에폭시 접착제가 조합된 중간층이 도입되었다. 저온 분사 입자 및 금속 메쉬 그리고 금속 입자에는 모두 알루미늄을 활용하였다. 높은 변형률 속도에서 중간 층의 응력을 예측하기 위해서는 접착제 물성의 측정 또는 계산이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 금속 입자/에폭시 접착제의 물성을 계산하기 위해 혼합법칙(Rule of mixture)을 활용한 균질화 기법의 연구를 진행하였다. 균질화 기법의 검증을 위해 금속 메쉬/접착제로 구성된 중간층에 알루미늄 입자를 활용한 저온 분사를 진행하여, 실험으로 측정된 입자의 침투 깊이를 유한요소 해석에서 계산된 입자의 침투 깊이와 비교하였다. 시험과 해석에서 저온 분사 입자 혹은 중간층에 도입된 입자 하나 수준 크기의 침투 결과를 확인하였고, 이를 통해 높은 변형률 속도를 갖는 입자강화 복합재료 층의 물성 예측에 있어 균질화 기법이 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 분석과학
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• 제21권6호
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• pp.543-552
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• 2008

식품 중 클로로프로판올 화합물인 3-MCPD (3-monochloropropane-1,2-diol, $C_3H_7ClO_2$, MW. 110) 및 1,3-DCP (1,3-dichloropropan-2-ol, $C_3H_6Cl_2O$, MW. 128)를 분석하는 효과적인 방법을 확립하였다. 시료를 5M NaCl용액으로 균질화 한 후 알루미늄옥사이드와 섞어 유리컬럼에 충진하고 디클로로메탄으로 시료 중 클로로프로판올 화합물을 용출하였다. 용출된 클로로프로판올 화합물은 감압증류장치와 질소가스로 농축한 뒤 HFBA (Heptafluorobutyric anhydride, $C_8F_{14}O_3$, MW. 410)로 유도체화하여 GC/MS로 분석하였다. 3-MCPD-HFBA 유도체화 화합물(MW. 502)은 m/z 253, 275, 289, 291, 453를 선택이온으로 하고 1,3-DCP-HFBA 유도체화 화합물(MW. 325)은 110, 275, 277를 선택이온으로 설정하여 정성 정량 하였다. 확립된 분석법의 정량한계는 3-MCPD 및 1,3-DCP 모두 0.01 mg/kg이었고, 0.01~1.00 mg/kg의 농도범위에서 직선성($R^2{\geq}0.999$)이 좋았으며 평균회수율은 약 97%내외였다. 확립된 분석법을 이용하여 다양한 식품 중 클로로프로판올 화합물을 조사한 결과, 0.0~0.3 mg/kg (n=56/157) 수준으로 3-MCPD로 검출되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권4호
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• pp.348-355
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• 2023

바이오디젤은 중립연료로써 친환경 연료로 알려져 있으며, 육상에서는 일정 비율을 의무 혼합하는 정책을 시행하고 있다. 본 연구에서는 바이오디젤의 선박 연료로써의 사용 가능성을 검증하기 위해 선박용 경유와 바이오디젤의 혼합비율 0 %, 5 %, 10 %, 20 %에 대해 성분 분석, 금속 부식성 실험, 저장 안정성 실험을 수행하였다. 성분 분석은 ISO 8217:2017 기준에 따라 밀도, 동점도, 인화점 등 총 8가지를 평가하였으며, 180일 동안 상온과 가혹 조건(60 ℃)에서 금속 부식성 실험과 저장 안정성 실험을 통해 바이오디젤 신뢰성을 검증하였다. 연구 결과, 성분 분석은 바이오디젤 모든 혼합비율에서 ISO 8217:2017 기준을 만족하였으며, 바이오디젤 비율에 따라 동점도, 밀도, 산값은 혼합비율이 높아질수록 높게 나타났으며, 황분은 혼합비율이 높아질수록 낮게 나타났다. 금속 부식성은 탄소강, 철, 알루미늄, 니켈의 경우 부식이 거의 발생하지 않았으나, 구리의 경우 60 ℃ 환경 바이오디젤 20 % 혼합에서 산소가 풍부한 바이오디젤의 영향으로 부식이 발생하였다. 저장 안정성은 모든 바이오디젤 혼합비율을 180일 동안 상온과 가혹 조건에서 저장한 결과, 변색, 슬러지 발생, 연료 분리가 육안으로 확인되지 않았다.

• 자원리싸이클링
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• 제32권6호
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• pp.3-9
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• 2023

LED 조명 모듈의 재활용을 위해 LED 패키지-PCB로 분리하고 선별하기 위한 분리장치를 제작하였고, 제작된 장비를 이용하여 부품분리실험을 진행하였다. 또한 분리된 LED 모듈과 패키지로부터 접착성분을 수거하여 분석을 진행하였다. 분리장비 제작을 위해 LED 패키지-PCB 분리 기초실험을 진행하였으며 분리에 필요한 최적조건으로 250 ℃이상의 온도조건, 20분 이상의 체류시간이 필요하다 판단하였다. 이러한 결과를 바탕으로 제작된 분리장비를 이용한 LED 패키지-PCB 분리실험은 온도 변화(150, 200, 250 ℃), 체류시간(5, 10, 20분)의 조건변화에 따른 분리율을 확인하였으며 최적 분리 조건을 도출하였다. 또한 시료의 기판의 종류(알루미늄, 유리섬유) 및 접착물질의 두께(0.25~0.30, 0.30~0.35 mm)별 분리 효율을 확인하였다. 최적조건으로 반응 온도 250 ℃, 체류시간 20분에서 기판의 종류엔 상관없이 접착물질의 두께 0.25~0.30mm에서 97.5% 분리를 확인하였다. 분리된 LED 패키지와 PCB로부터 잔류 접착물질을 수거하여 분석한 결과 Sn이 95% 이상 존재하는 것을 확인하였으며 5% 미만의 Cu, Ag가 확인되었다.

• 청정기술
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• 제29권4호
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• pp.237-243
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• 2023

에어로젤은 지금까지 알려진 가장 단열성이 우수한 소재이지만 유연성이 없고 강도가 매우 낮아 부직포나 섬유에 에어로젤을 담지한 블랭킷이 현실적으로 가장 활용이 가능한 형태이다. 그러나 에어로젤 블랭킷도 분말 발생을 피할 수 없고 유연성이 부족하고 변형 가능성이 있는 문제가 있으므로 아직은 범용으로 사용되지는 못하고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 진공 처리, 표면 처리, 복합 소재화 기술을 적용하였고 일부 시제품도 제작하였다. 에어로젤 블랭킷을 알루미늄 시트로 감싼 다음 네 끝을 봉하고 진공을 뽑으면 단열성이 블랭킷 자체보다도 우수한 소재가 될 수 있다. 에어로젤 블랭킷을 수지로 도포하여 표면 처리하면 에어로젤 성형체를 만들 수 있다. 에어로젤 블랭킷에 여러 겹으로 수지나 섬유로 라미네이팅하여 복합체로 만들면 유연성을 지닌 단열소재로 활용할 수 있다. 특히 기공이 조절된 테플론 멤브레인을 활용한 복합체는 투습 및 방수 기능까지 보유하여 의복에 사용할 수 있다. 수지와 섬유의 에어로젤 블랭킷 복합체를 활용하여 방한화용 깔창과 야외용 깔개 시제품도 제작하였다. 에어로젤을 활용하여 제작한 깔창 및 야외 깔개의 열전도는 20 mW m^-1 K^-1 이하로 단열성이 뛰어났으며, 유연성과 내구성도 우수하였다.

• 한국재료학회지
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• 제33권10호
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• pp.393-399
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• 2023

In this study, changes in the microstructure and mechanical properties of cast and extruded Al-2Li-1Ce alloy materials were investigated as the Mg content was varied. The density decreased to 2.485, 2.46 and 2.435 g/cm³ when the Mg content in the Al-2Li-1Ce alloy was increased to 2, 4 and 6 wt%, respectively. Intermetallic compounds of Al₁₁Ce₃ were observed in all alloys, while the β-phase of Al₃Mg₂ was observed in alloys containing 6 wt% of Mg. In the extruded material, with increasing Mg content the average grain size decreased to 84.8, 71.6 and 36.2 ㎛, and the fraction of high-angle grain boundaries (greater than 15°) increased to 82.8 %, 88.6 %, and 91.8 %, respectively. This occurred because the increased Mg content promotes dynamic recrystallization during hot extrusion. Tensile test results showed that as the Mg content increased, both the yield strength and tensile strength increased. The yield strength reached 86.1, 107.3, and 186.4 MPa, and the tensile strength reached 215.2, 285, and 360.5 MPa, respectively. However, it is worth noting that the ductility decreased to 27.78 %, 25.65 %, and 20.72 % as the Mg content increased. This reduction in ductility is attributed to the strengthening effect resulting from the increased amount of dissolved Mg, and grain refinement due to dynamic recrystallization.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.435-440
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• 2023

본 연구에서는 기존 사용후핵연료(Spent nuclear fuel) 운반/저장 용기에 사용되는 중성자 흡수용 B₄C/Al 복합소재의 열전도도를 개선하기 위해 탄화붕소(B₄C)와 입방정 질화붕소(cBN)를 동시에 강화재로 사용한 알루미늄(Al) 기지 복합소재를 제조하고 평가를 진행하였다. 이를 위해서 교반주조 공정을 통해 복합재 잉곳을 제조하고 이를 압연하여 중성자 흡수용 소재를 성공적으로 제조하였다. 제조된 소재의 평가를 위해 cBN 첨가에 따른 열전도도와 중성자 흡수능 변화를 관찰하였다. 열전도도 측정 결과, B₄C 단일 입자만을 사용한 복합소재 대비 B₄C, cBN을 함께 사용한 복합소재가 동일 체적률 조건 하에서 약 3%의 열전도도 증가가 발생하는 것을 확인하였으며 중성자 흡수 단면적 계산을 통해 중성자 흡수능이 무시할 수 있는 수준으로 저하가 발생하는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로, 중성자 흡수 소재의 새로운 설계 방안을 제시하고 고성능 운반/저장 용기의 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.