• Elastomers and Composites
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• 제46권3호
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• pp.223-230
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• 2011

본 연구에서는 자원 재활용 측면에서 매트릭스수지로 재활용플라스틱과 보강재로 친환경 천연섬유로 구성된 그린복합재료를 제조하고 그 특성을 탐구하였다. 먼저 재활용폴리에틸렌과 천연섬유인 목분을 이용하여 이축 압출공 정 방법으로 목분함량이 서로 다른 펠렛을 제조하였다. 이 펠렛을 사용하여 압축성형 방법으로 목분/재활용폴리에틸렌 그린복합재료를 제조하고, 그들의 굴곡특성, 인장특성, 충격특성, 열변형온도 그리고 파단거동에 미치는 목분함량의 영향을 조사하였다. 결과는 목분/재활용폴리에틸렌 그린복합재료의 굴곡강도, 굴곡탄성률, 인장탄성률 및 열변형온도 는 목분함량이 증가함에 따라 크게 향상된 반면, 인장강도와 충격특성은 감소한다는 나타내었다. 주사전자현미경으로 관찰한 파단거동은 재활용폴리에틸렌의 유연한 파단현상과 비교하여 목분함량이 증가함에 따라 변화하는 충격거동 경향을 정성적으로 뒷받침해주었다.

• 접착 및 계면
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• 제17권3호
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• pp.96-103
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• 2016

본 연구에서는 셀룰로스계 천연섬유인 대나무와 poly(lactic acid) (PLA)로 구성된 펠렛을 압출공정으로 제조하고, 여러 가지 함량의 대나무섬유/PLA 바이오복합재료를 사출공정을 통해 성형하였다. 바이오복합재료의 굴곡, 인장, 충격 특성 및 열변형온도에 미치는 대나무섬유의 수처리 영향을 조사하였다. 천연섬유의 열안정성, 바이오복합재료의 굴곡특성, 인장탄성률 및 충격특성은 섬유 함량은 물론 수처리 유 무에 의존한 반면, 열변형온도는 주로 수처리에 의해 영향을 받았다. 바이오복합재료의 기계적 특성과 충격특성의 증가는 이를 구성하고 있는 대나무섬유와 PLA 매트릭스 사이의 계면결합력이 대나무섬유의 수처리에 의해 향상되었기 때문이다. 연구결과는 친환경적이고 작업친화적인 물을 이용한 천연섬유의 전처리가 바이오복합재료의 성능을 향상시키는데 기여할 수 있다는 것을 제시하여 준다.

• 한국재료학회지
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• 제9권3호
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• pp.263-268
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• 1999

본 연구에서는 Al-기지 복합재료의 새로운 개념과 in-situ 공정의 가능성을 Al-Ti계의 연구결과들을 토대로 제시하고자 하였다. 가스아토마이제이션법에의해 $Al_3Ti$가 미세한 편상형상을 갖도록 Al-10%Ti 조성의 합금분말을 제조하고, 고온 압출 공정을통하여 25V/o $Al_3Ti/Al $ 복합재를 제조하였다. 복합재의 미세구조를 광학현미경, SEM, TEM 등을 이용하여 조사하였고, 상온과 고온에서의 기계적 특성을 인장시험을 통하여 측정하였다. 제조된 복합재료의 미세구조 및 고온 기계적 성질을 상용되고 있는 $SiC_w/2124$ 복합재료와 유사한 거동을 보여준다. 제조된 $Al_3Ti/Al$ 복합재료의 장점과 단점이 물성향상의 가능성과 더불어 제시되었다.

• 산업식품공학
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• 제21권3호
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• pp.233-241
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• 2017

Scaffolds of cell substrates are biophysical platforms for cell attachment, proliferation, and differentiation. They ultimately play a leading-edge role in the regeneration of tissues. Recent studies have shown the potential of bioactive scaffolds (i.e., osteo-inductive) through 3D printing. In this study, rice bran-derived biocomposite was fabricated for fused deposition modeling (FDM)-based 3D printing as a potential bone-graft analogue. Rice bran by-product was blended with poly caprolactone (PCL), a synthetic commercial biodegradable polymer. An extruder with extrusion process molding was adopted to manufacture the newly blended "green material." Processing conditions affected the performance of these blends. Bio-filament composite was characterized using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Mechanical characterization of bio-filament composite was carried out to determine stress-strain and compressive strength. Biological behaviors of bio-filament composites were also investigated by assessing cell cytotoxicity and water contact angle. EDX results of bio-filament composites indicated the presence of organic compounds. These bio-filament composites were found to have higher tensile strength than conventional PCL filament. They exhibited positive response in cytotoxicity. Biological analysis revealed better compatibility of r-PCL with rice bran. Such rice bran blended bio-filament composite was found to have higher elongation and strength compared to control PCL.

• 한국치위생학회지
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• 제22권6호
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• pp.467-475
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• 2022

Objectives: This study aimed to understand the definitions, types, and principles of computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) and scanners due to the introduction of digital workflows. Methods: This study was based on information from the government's law and articles published in academic journals. Results: CAD/CAM is a technology that measures the shape three-dimensionally, saves it as data, designs it into the desired shape, and processes the product. Scanners, which are classified as intraoral and extraoral scanners, measure teeth and the intraoral environment three-dimensionally and convert them into three-dimensional (3D). A 3D printer is a machine that creates a 3D object by layering materials based on a 3D drawing. It can be classified into four types according to the method: extrusion, powder bonding, lamination, and photopolymerization methods. The most used 3D printer methods in dentistry are stereolithograhpy and digital light processing, and they are widely used in prosthetic, surgical, and orthodontic fields. Conclusions: As the dental system is digitized, it is expected that the government will classify the dental hygienist scope of work and the universities will reflect the curriculum; it is necessary to develop excellent dental hygienists, diversify the educational pathways, and establish policies to meet the needs of the increasing number of patients.

• 대한안전경영과학회지
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• 제25권1호
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• pp.7-14
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• 2023

We attempted to provide an overview of the laws and current state of the 3D printing industry in South Korea and around the world, using the annual industry surveys and the Wohler report. Additionally, we reviewed articles relating to the potential exposure to hazards associated with 3D printing using metal materials. In South Korea, there were 406 3D printing-related businesses, employing 2,365 workers, and the market size was estimated at 455.9 billion won in 2021. Globally, the average growth rate of the 3D printing industry market over the past 10 years was 27.4%, and the market size was estimated at $11.8 billion in 2019. The United States had the highest cumulative installation ratio of industrial 3D printers, followed by China, Japan, Germany, and South Korea. A total of 6,168 patents related to 3D printing were registered in the US between 2010 and 2019. Harmful factors during metal 3D printing was mainly evaluated in the powder bed fusion and direct energy deposition printing types, and there is a case of material extrusion type with metal additive filaments. The number, mass, size distribution, and chemical composition of particles were mainly evaluated. Particle concentration increases during the opening of the chamber or post-processing. However, operating the 3D printer in a ventilated chamber can reduce particle concentration to the background level. In order to have a safe and healthy environment for 3D printing, it is necessary to accumulate and apply knowledge through various studies.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.573-580
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• 2009

이 연구는 변형률 경화거동을 나타내기 위한 압출성형된 ECC를 제조하기 위하여 사용되는 조성물의 특성, 제조 방식, 배합 조건, 양생 조건에 관한 검토를 수행하였으며, 섬유의 분포 특성이 압출성형 ECC의 휨거동에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 이를 위하여 이론적/실험적 연구를 수행하여 압출성형 ECC를 생산하기 위한 기본 배합 및 제조 공정을 제시하였으며, 이미지 프로세싱 기법을 이용하여 섬유 분포 특성을 파악하였다. 실험 결과, 최적의 압출성형 ECC 패널의 배합비를 물-매트릭스 비, 시멘트, ECC 파우더, 그리고 규사미분의 비율로 제시하였다. 또한 섬유 분포 특성은 배합에 따라 달라지며 이러한 섬유 분포 특성에 따라 휨거동에 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 즉, 섬유 분산성이 좋을수록, 상보에너지($J_b'$)와 최고 가교 응력(${\sigma}_0$)이 클수록 휨 인성이 크게 나타났다. 이는 ECC 배합의 차이가 섬유 분포 특성에 차이를 줄 뿐만 아니라, 마이크로역학 특성에도 변화를 주기 때문이다. 섬유 방향성의 경우, 실험체 별로 크게 차이가 발생하지 않았으나 섬유의 분포가 3차원보다 2차원에 가깝게 배열되는 것으로 나타났다. 그러나 섬유 방향성에 대한 확률 밀도 함수는 2차원으로 가정한 경우와 매우 다른 양상을 보이는 것으로 나타났다. 따라서 원하는 성능(초기균열 강도 및 인성)을 얻기 위해서는 배합과 섬유 분포 특성을 고려하여야 하는 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제34권4호
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• pp.241-248
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• 2021

전기자동차 시장이 성장함에 따라 배터리 효율을 증가시키기 위해 차량 경량화 이슈가 대두되고 있다. 이에 전기자동차 배터리 모듈을 보호하는 배터리 모듈 커버를 기존 알루미늄 소재에서 알루미늄 대비 절반 수준의 무게를 가지는 고강도/고내열성 고분자 복합소재로 대체하고자 한다. 또한 복잡한 형상에 대한 제약이 없고, 다품종 소량생산에 유리한 3D 프린팅 기술을 접목하여 기술 변화가 빠른 초기 전기자동차 시장에 대응하고자 한다. 복합소재 역학에 기반하여 압출기를 통해 가공한 단섬유 GF(glass fiber)/PC(polycarbonate) 복합소재 내 유리섬유의 임계길이(critical length)가 453.87 ㎛임을 도출하였고, 사이드 피딩(side feeding) 방식의 가공법을 택함으로써 기존 365.87 ㎛이었던 잔류섬유길이를 향상시킴과 동시에 분산성을 향상시켰다. 이에 30 wt%의 GF가 함유된 GF/PC 복합소재로 인장강도(tensile strength) 135 MPa, 탄성계수(Young's modulus) 7.8 MPa의 최적의 물성을 구현하였다. 또한 3D 프린팅 필라멘트가 상용 필라멘트 규격인 두께 1.75 mm, 표준편차 0.05 mm를 만족하기 위해서 필라멘트 압출 조건(온도, 압출속도)을 최적화하였다. 제작된 필라멘트를 통해 기공률을 최소화하며 강도를 최대화하고, 동시에 생산성 향상을 위해 프린팅 속도를 최대화하는 다중 최적화 문제를 통해 3D 프린팅 공정조건(온도, 프린팅 속도)을 최적화하였고, 이로써 기존 상용화 되어있는 동일 소재 필라멘트 대비 인장강도 11%, 탄성계수 56%가 향상된 결과를 얻었으며, 출력물의 후처리(post-process)를 통해 후처리 전 대비 인장강도 5%, 탄성계수 18%를 추가로 향상시켰다. 끝으로 유한요소해석(finite element analysis, FEA) 기법을 활용하여 전기자동차 배터리 모듈 커버의 시험 규격(ISO-12405)의 Mechanical Shock test의 기준을 만족하도록 배터리 모듈 커버의 구조를 최적화하였고, 이로써 배터리 커버 시험규격을 만족하면서 동시에 알루미늄을 사용했을 때 대비 37%의 경량화를 달성하였다. 해당 연구 결과 및 연구 방법을 활용하여 향후 다양한 분야에 고분자 복합소재 3D 프린팅 기술이 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제26권2호
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• pp.173-177
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• 2015

본 연구에서는 Polycarbonate (PC)/Poly(acrylonitrile-butadiene-styrene) (ABS)의 충격강도에 대한 말레인산 무수물(maleic anhydride, MAH)이 그라프트(graft)된 ABS (ABS-g-MAH)의 영향과 graphene oxide (GO)의 첨가에 의한 영향을 고찰하였다. 상용화제로 ABS-g-MAH가 적용된 PC/ABS 블렌드(blend)와 PC/ABS/GO 복합체의 제조에는 이축압출기(twin screw extruder)를 사용하였으며 상용화제인 ABS-g-MAH는 DCP (dicumyl peroxide)를 개시제로 이축압출기에서 제조하였다. FT-IR 스펙트럼의 $1780cm^{-1}$ 근처에서 나타나는 카보닐기(C=O)의 존재 여부를 통해 ABS-g-MAH 제조를 확인하였다. ABS-g-MAH 함량별로 제조된 PC/ABS 블렌드의 열적, 유변학적, 충격특성 측정결과 5 phr을 ABS-g-MAH의 최적 함량으로 선정하였다. 상용화제를 5 phr (parts per hundred resin)로 고정하고 GO의 함량을 0.5, 1, 3, 5 phr로 변화하면서 물성변화를 고찰하였다. PC/ABS/GO 복합체의 분해온도는 증가하였고, 아이조드(Izod) 충격강도는 유사하거나 감소하였으며, ABS/GO를 이용한 복합체의 아이조드 충격강도는 소폭 증가하는 것을 TGA 분석결과와 아이조드 충격시험을 통해 확인하였다. 가공특성을 살펴보기 위해 동적유변분석기를 이용하여 복소점도(complex viscosity)를 측정한 결과, 상용화제를 포함하는 PC/ABS 블렌드의 복소점도는 증가하였으나, GO의 첨가에 의한 복소점도 변화는 크게 나타나지 않았다.

• 한국분말재료학회지
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• 제9권6호
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• pp.394-408
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• 2002

Nanostructured high strength metastable Al-, Mg- and Ti-based alloys containing different amorphous, quasicrystalline and nanocrystalline phases are synthesized by non-equilibrium processing techniques. Such alloys can be prepared by quenching from the melt or by powder metallurgy techniques. This paper focuses on one hand on mechanically alloyed and ball milled powders containing different volume fractions of amorphous or nano-(quasi)crystalline phases, consolidated bulk specimens and, on the other hand. on cast specimens containing different constituent phases with different length-scale. As one example. $Mg_{55}Y_{15}Cu_{30}$- based metallic glass matrix composites are produced by mechanical alloying of elemental powder mixtures containing up to 30 vol.% $Y_2O_3$ particles. The comparison with the particle-free metallic glass reveals that the nanosized second phase oxide particles do not significantly affect the glass-forming ability upon mechanical alloying despite some limited particle dissolution. A supercooled liquid region with an extension of about 50 K can be maintained in the presence of the oxides. The distinct viscosity decrease in the supercooled liquid regime allows to consolidate the powders into bulk samples by uniaxial hot pressing. The $Y_2O_3$ additions increase the mechanical strength of the composites compared to the $Mg_{55}Y_{15}Cu_{30}$ metallic glass. The second example deals with Al-Mn-Ce and Al-Cu-Fe composites with quasicrystalline particles as reinforcements, which are prepared by quenching from the melt and by powder metallurgy. $Al_{98-x}Mn_xCe_2$ (x =5,6,7) melt-spun ribbons containing a major quasicrystalline phase coexisting with an Al-matrix on a nanometer scale are pulverized by ball milling. The powders are consolidated by hot extrusion. Grain growth during consolidation causes the formation of a micrometer-scale microstructure. Mechanical alloying of $Al_{63}Cu_{25}Fe_{12}$ leads to single-phase quasicrystalline powders. which are blended with different volume fractions of pure Al-powder and hot extruded forming $Al_{100-x}$$(Al_{0.63}Cu_{0.25}Fe_{0.12})_x$ (x = 40,50,60,80) micrometer-scale composites. Compression test data reveal a high yield strength of ${\sigma}_y{\geq}$700 MPa and a ductility of ${\varepsilon}_{pl}{\geq}$5% for than the Al-Mn-Ce bulk samples. The strength level of the Al-Cu-Fe alloys is ${\sigma}_y{\leq}$550 MPa significantly lower. By the addition of different amounts of aluminum, the mechanical properties can be tuned to a wide range. Finally, a bulk metallic glass-forming Ti-Cu-Ni-Sn alloy with in situ formed composite microstructure prepared by both centrifugal and injection casting presents more than 6% plastic strain under compressive stress at room temperature. The in situ formed composite contains dendritic hcp Ti solid solution precipitates and a few $Ti_3Sn,\;{\beta}$-(Cu, Sn) grains dispersed in a glassy matrix. The composite micro- structure can avoid the development of the highly localized shear bands typical for the room temperature defor-mation of monolithic glasses. Instead, widely developed shear bands with evident protuberance are observed. resulting in significant yielding and homogeneous plastic deformation over the entire sample.