• 자원환경지질
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• 제55권6호
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• pp.571-582
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• 2022

이 연구에서는 백제 웅진기 공주에 축조된 벽돌무덤 3기에 사용된 벽돌의 재료와 첨가물 특성을 분석하였다. 공주에는 무령왕릉, 왕릉원 6호분, 교촌리 벽돌무덤이 남아있는데, 각 고분을 구성하는 벽돌의 태토는 유사한 재료적 특성을 가지고 있지만 형태와 물리적 특성이 다르게 나타났다. 광물학적 특성 및 미세구조 분석 결과, 무령왕릉과 왕릉원 벽돌은 정제된 토양으로 제작되었고, 벽돌 분쇄물이 첨가물로 드물게 사용되었다. 반면 교촌리 벽돌무덤 벽돌에서는 길고 두꺼운 흑색 기공의 빈도가 높았고 미세조직 관찰결과에서 탄소가 농집된 식물탄화물과 잔존물이 확인되었다. 또한 기공은 주로 0.3~1mm 두께로 분포하고 있어 일정크기의 식물을 정제된 토양에 첨가하여 제작한 것으로 판단되며, 이와 함께 벽돌 분쇄물도 비짐으로 첨가하였다. 특히 식물과 벽돌 분쇄물의 첨가는 내부구조에 두꺼운 기공을 형성하거나 균열을 발생시키는 것으로 나타났다. 교촌리 벽돌무덤 시료는 내부 균열이 많고 소성온도도 낮아 초음파 속도가 왕릉원 시료에 비해 낮게 나타났고 물성이 낮은 것으로 확인되었다. 이에 따라 벽돌의 첨가물과 소성온도, 내부구조 등은 벽돌의 내구성에 영향을 미칠 수 있는 것으로 생각되며, 이는 벽돌 제작 기술의 차이로 볼 수 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.89-96
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• 2023

산업부산물인 페로실리콘을 사용한 시멘트 콘크리트의 내구성능을 평가하기 위하여 페로실리콘의 치환율을 3단계로 변화시켜 제조한 시멘트 경화체의 염화물침투저항성, 알칼리실리카 반응성에 대하여 평가하였다. 페로실리콘을 사용한 시멘트 콘크리트의 내구성능은 화학조성이 유사한 실리카흄과 비교하여 평가하였으며, 에너지 분산형 X선 분광법, 공극측정 및 X선 회절분석 등 기기분석을 통하여 페로실리콘 콘크리트의 미세 구조적 특성을 고찰하였다. 그 결과, 페로실리콘을 10 % 치환한 경우 OPC콘크리트보다 높은 강도발현 특성을 보인 반면 치환율이 20 %, 30 % 증가할수록 압축강도는 낮게 발현되었다. 그러나 염화물 침투저항성에 대한 결과는 치환율이 증가할수록 우수한 결과를 나타내었으며, 실리카흄을 사용한 경우에 비하여 페로실리콘을 사용한 콘크리트의 내구성은 약간 떨어지지만 OPC에 비해서는 우수한 결과를 나타내었다. 이는 페로실리콘의 실리카(SiO₂) 함량이 높아 더 많은 C-S-H 겔을 생성하여 더 밀실한 공극 구조를 만들었기 때문이라 생각된다. 길이변화시험을 통한 규산염 바인더에 대한 알칼리실리카반응의 위험성은 대부분 0.2 % 미만으로 나타났으며, 페로실리콘 및 실리카흄을 사용한 모르타르 모두 치환율이 증가할수록 알칼리실리카 반응에 대한 저항성은 우수한 것으로 나타났다. 따라서 고가의 실리카흄을 사용하는 대신 산업 폐기물을 재사용하면 제조 중 환경 부하를 줄이고 비용을 절약할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.226-233
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• 2023

본 연구에서는 국내 레미콘 산업의 산업부산 CO₂ 활용기술 확보를 통한 CCUS 기술의 부상을 목적으로 기체 CO₂를 시멘트 모르타르, 콘크리트 등 시멘트계 재료에 직접 주입하여 사용하기 위해 총 2단계로 나누어 연구를 수행하였다. 1단계에서는 기체 CO₂ 사용에 따라 시멘트 모르타르의 물성에 미치는 영향인자를 도출하고, 영향인자에 대해 기준 배합과 동등한 물성발현을 위한 재료적 검토를 포함하였다. 1단계 검토결과, 물/시멘트비 조정 등이 일반적인 재료적 접근에 의한 물성확보는 한계가 있는 것을 확인하였으며, 이에 2단계에서는 CO₂ 사용방법, 시멘트 모르타르의 비빔방법 등 CO₂를 주입한 모르타르의 최적화에 대한 전반을 포함하였다. 기체 CO₂의 모르타르 주입 시 나타나는 물성변화에 대한 해결방안과 압축강도 성능증진을 위한 기체 CO₂의 최적 주입율 및 주입시간을 도출하였다. 그 결과, 일반 모르타르와 비교하여 최종 비빔 후 120초 이상의 추가비빔시간이 요구되는 것을 확인하였으며 유동성 및 압축강도 발현성능을 고려한 기체 CO₂의 적정 주입율은 시멘트량 중량 대비 0.1~0.2 %로 도출되었다. 기체 CO₂ 주입시간 증가에 따른 추가적인 강도증진효과는 나타나지 않았으며, CCUS 기술로써 활용되기 위해서는 CO₂ 고정화량 평가 등 미세분석을 통한 추가적인 검토가 필요하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.339-346
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• 2023

미세구조 특성의 불확실성은 재료 특성에 많은 영향을 준다. 시멘트 기반 재료의 공극 분포 특성은 재료의 역학적 특성에 큰 영향을 미치며, 재료에 랜덤하게 분포되어 있는 많은 공극은 재료의 물성 예측을 어렵게 한다. 공극의 특성 분석과 재료 응답 간의 상관관계 규명에 대한 기존 연구는 통계적 관계 분석에 국한되어 있으며, 그 상관관계가 아직 명확히 규명되어 있지 않다. 본 연구에서는 합성곱 신경망(CNN, convolutional neural network)을 활용한 이미지 기반 데이터 접근법을 통해 시멘트 기반 재료의 역학적 응답을 예측하고, 공극분포와 재료 응답의 상관관계를 분석하였다. 머신러닝을 위한 데이터는 고해상도 마이크로-CT 이미지와 시멘트 기반 재료의 물성(인장강도)로 구성하였다. 재료의 메시 구조 특성을 분석하였으며, 재료의 응답은 상장균열모델(phase-field fracture model)에 기반을 둔 2D 직접 인장(direct tension) 유한요소해석 시뮬레이션을 활용하여 평가하였다. 입력 이미지 영역의 기여도를 분석하여 시편에서 재료 응답 예측에 가장 큰 영향을 미치는 영역을 CNN을 통하여 식별하였다. CNN 과정 중 활성 영역과 공극분포를 비교 분석하여 공극분포특성과 재료 응답의 상관관계를 분석하여 제시하였다.

• 한국주조공학회지
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• 제43권6호
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• pp.279-285
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• 2023

본 연구에서는 임계간 온도 범위에서 열처리한 구상흑연주철의 열처리 온도에 따른 물성 예측을 위해, 인장강도 450 MPa 급 구상흑연주철을 다양한 온도에서 열처리한 후 공냉하여 물성 예측에 필요한 미세조직을 분석하고 브리넬 경도를 측정하였다. 임계간 온도 구간에서 열처리 온도가 증가할수록 구상흑연주철 내 페라이트 분율은 감소함과 동시에 펄라이트 분율은 증가하였으나, 흑연 구상화율 및 구상흑연입수는 주방상태에서 측정된 값과 유사하였다. 열처리한 구상흑연주철의 브리넬 경도는 열처리 온도가 증가할수록 점점 증가하였다. 측정된 합금 조성 및 각 안정상의 분율, 그리고 문헌에 알려진 구상흑연주철의 브리넬 경도 예측 모델을 활용하여 열처리 온도 별 구상흑연주철의 경도 값을 계산해 본 결과, 측정값과 매우 유사한 값을 얻을 수 있었다. 또한 열역학 계산을 통해 예측된 상분율을 활용하여 정확한 경도 예측이 가능할지 확인해보기 위해, 열처리 온도 별로 구상흑연주철 내 흑연, 페라이트 및 오스테나이트의 부피를 계산한 후, 이를 면적으로 변환하여 동일한 구상흑연주철의 경도 예측 모델에 적용하였다. 이렇게 열역학 계산과 경도 예측 모델을 동시에 활용하여 계산된 구상흑연주철의 경도 값은 실제 측정한 브리넬 경도 대비 최대 27의 오차 범위 내에서 유사한 값을 나타내었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.121-127
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• 2024

본 연구에서는 정유사 탈황석고의 탄산화물 대체에 따른 ALC 제조 원료 적용 가능성을 검토하였으며, ALC 제조 실험을 통한 기초 특성 평가를 수행하였다. 탈황석고 및 탄산화물의 주성분은 CaO, SO₃등으로 나타났으며, 광물탄산화 반응에 따른 강열감량 증가를 확인하였다. 탄산화물의 결정상은 CaCO₃, CaSO₄, Ca(OH)₂ 및 CaSO₄·2H₂O로 나타났다. ALC 제조 원료인 탈황석고를 탄산화물로 대체할 경우 발포 높이 및 기공 형상은 모든 시편에서 유사하게 나타났으며, 절건 비중, 압축강도 또한 유사한 것을 확인하였다. 아울러 결정상 분석 및 미세구조 관찰을 통해 모든 시편에서 ALC의 주결정상인 토버모라이트 결정 생성을 확인할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권2호
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• pp.73-77
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• 2024

스피넬계 산화물 중 (Ni_x, Mn_y, Co_3-x-y)O₄(NMC)는 부온도계수 온도센서 소재로 활용되어 전기자동차용 배터리 관리 시스템을 포함한 다양한 산업적 응용이 가능하다. 일반적으로 NMC는 Ni, Mn, Co 화합물 분말을 이용하여 고상반응법을 통해 제조되는데 이 중 소결 공정을 통한 치밀화 과정이 온도센서 소재의 온도에 따른 전기적 특성을 결정하는 중요한 인자로 알려져 있다. 본 연구에서는 NMC 펠렛을 고상반응법을 통해 제조하고 결정구조 및 미세구조를 관찰하였다. 또한, 소결 과정 동안의 치밀화 거동 분석을 위한 활성화 에너지를 도출하였다. 분석 결과에 따르면, NMC 펠렛의 상온 저항은 10.03 Kohm이었으며 센서민 감도인 B-value는 3601.8 K로 다양한 산업군에 온도센서로 적용이 가능할 것으로 기대된다. 또한, 치밀화를 위한 활성화 에너지는 273.3 ± 0.4kJ/mol로 도출되었으며, 이는 소결 과정의 열역학적 특성을 이해하는데 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 암석학회지
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• 제19권2호
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• pp.157-165
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• 2010

옥천대의 중앙부에 위치하는 옥천지역에서 시대미상 옥천 변성퇴적암류와 이를 관입하는 쥬라기 옥천화강암이 분포한다. 본 논문은 옥천 변성퇴적암류의 파랑습곡작용과 옥천화강암의 접촉변성작용 사이의 상대적인 시간관계에 대한 미구조 연구로부터 호남전단대의 운동시기를 새롭게 고찰해 보았다. 옥천 변성퇴적암류의 S1 엽리를 습곡시키는 D2 파랑습곡은 전기 파랑습곡(D2a)과 후기 파랑습곡(D2b)으로 구분된다. 전자는 구-홍주석 반상변정에 의해 포획되어 그 내부에 발달하고 후자는 구-홍주석 반상변정을 포획하며 그 외부에 발달한다. 그러나 이들은 동일한 우수향 전단운동감각, 상호 평행한 축면 자세, 노두 규모에서 하나의 파랑습곡구조를 보여준다. 옥천화강암의 관입에 의한 홍주석-규선석형 접촉변성작용은 D2a 이후-D2b 이전의 비변형작용 조건하에서 발생하여 전기 파랑습곡을 형성하는 백운모를 교대시키는 섬유상 규선석과 전기 파랑습곡을 포획하는 구-홍주석 반상변정을 성장시켰다. 후기 파랑습곡작용은 옥천화강암이 냉각되는 동안 즉 주변온도가 여전히 고온인 상태(D2b의 전기단계)에서 발생하였고, 신-홍주석 반상변정은 D2b 전기단계 동안에 구-홍주석 반상변정의 압력음지 내지 최외곽 맨틀부에서 성장하였다. 그리고 후기 파랑습곡작용은 옥천화강암이 완전히 냉각되어 신-홍주석 반상변정의 성장이 정지된 이후(D2b의 후기단계)에도 계속되었다. 본 연구결과로부터 옥천지역 옥천 변성퇴적암류의 파랑습곡구조와 호남전단대의 운동시기를 고찰해 보면 다음과 같다. (1) 전기 호남전단운동 발생기; 전기 파랑습곡 형성기(D2a 변형단계). (2) 쥬라기 화강암류의 주 관입기; 옥천화강암의 관입과 관련된 구-홍주석 반상변정과 섬유상 규선석 성장기, (3) 쥬라기 화강암류의 주 냉각기; 후기 호남전단운동과 관련된 후기 파랑습곡 형성기(D2b 변형단계), D2b 전기단계에 신-홍주석 반상변정 성장기. 따라서 본 연구결과는 호남전단운동은 쥬라기 화강암류의 주 관입 시기 동안의 휴식기를 걸쳐 그 전후로 적어도 2회 발생하였음을 제안한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.284-284
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• 2016

Topological insulator (TI) is a bulk-insulating material with topologically protected Dirac surface states in the band gap. In particular, $Bi_2Se_3$ attracted great attention as a model three-dimensional TI due to its simple electronic structure of the surface states in a relatively large band gap (~0.3 eV). However, experimental efforts using $Bi_2Se_3$ have been difficult due to the abundance of structural defects, which frequently results in the bulk conduction being dominant over the surface conduction in transport due to the bulk doping effects of the defect sites. One promising approach in avoiding this problem is to reduce the structural defects by heteroepitaxially grow $Bi_2Se_3$ on a substrate with a compatible lattice structure, while also preventing surface degradation by encapsulating the pristine interface between $Bi_2Se_3$ and the substrate in a clean growth environment. A particularly promising choice of substrate for the heteroepitaxial growth is hexagonal boron nitride (h-BN), which has the same two-dimensional (2D) van der Waals (vdW) layered structure and hexagonal lattice symmetry as $Bi_2Se_3$. Moreover, since h-BN is a dielectric insulator with a large bandgap energy of 5.97 eV and chemically inert surfaces, it is well suited as a substrate for high mobility electronic transport studies of vdW material systems. Here we report the heteroepitaxial growth and characterization of high quality topological insulator $Bi_2Se_3$ thin films prepared on h-BN layers. Especially, we used molecular beam epitaxy to achieve high quality TI thin films with extremely low defect concentrations and an ideal interface between the films and substrates. To optimize the morphology and microstructural quality of the films, a two-step growth was performed on h-BN layers transferred on transmission electron microscopy (TEM) compatible substrates. The resulting $Bi_2Se_3$ thin films were highly crystalline with atomically smooth terraces over a large area, and the $Bi_2Se_3$ and h-BN exhibited a clear heteroepitaxial relationship with an atomically abrupt and clean interface, as examined by high-resolution TEM. Magnetotransport characterizations revealed that this interface supports a high quality topological surface state devoid of bulk contribution, as evidenced by Hall, Shubnikov-de Haas, and weak anti-localization measurements. We believe that the experimental scheme demonstrated in this talk can serve as a promising method for the preparation of high quality TI thin films as well as many other heterostructures based on 2D vdW layered materials.

• 한국식품영양과학회지
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• 제45권2호
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• pp.230-238
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• 2016

본 연구는 공기를 이용한 송풍식과 초저온 에탄올을 이용한 침지식 냉동방법 및 저온 송풍식과 유수식 해동방법을 조합하고 저장 중 냉동-해동 반복에 따른 한우 설도의 품질에 미치는 영향을 살펴보았다. 송풍식 냉동은 냉동이 완료되는데 약 800분이 소요됐지만 침지식 냉동방법은 8분에 한우 시료를 급속하게 동결시켰다. 한편 송풍식 해동은 한우 시료가 해동이 완료되는 데 약 350분 소요되었지만, 유수식 해동은 약 70분으로 해동시간이 280분 단축되었다. 송풍식 냉동시료는 송풍식 해동과 유수식 해동에 의해 4.05와 4.54%의 드립 감량이 발생했지만 침지식 냉동시료는 송풍식 해동과 유수식 해동에 의한 드립 감량이 2.59와 2.09%로 냉동방법에 따라 유의적(P<0.05) 차이를 보였다. 냉동과 해동 처리로 한우 설도의 보수력은 64.40~66.05%로 감소하였지만 냉동과 해동 조건에 따른 차이가 거의 나타나지 않았다. 송풍식 냉동-송풍식 해동과 침지식 냉동-송풍식 해동 처리구의 TBARS 값은 각각 1.12와 1.18 mg MDA/kg으로 송풍식 냉동-유수식 해동 처리구와 침지식 냉동-유수식 해동 처리구의 0.82와 0.77 mg MDA/kg과 비교하여 높은 값을 나타냈다. 휘발성 염기질소 함량은 TBARS 결과와 유사하게 송풍식 해동 처리구가 유수식 해동 처리구보다 높은 값을 보였다. 냉동과 해동이 조합된 모든 처리구의 총 호기성 세균수는 4.45~4.67 log CFU/g으로 냉동 및 해동 방법에 따라 유의적(P<0.05) 차이는 나타나지 않았다. 송풍식 냉동된 한우육은 해동 후 근섬유 조직이 불균일하게 찢어지거나 근섬유 간의 간격이 더 넓어졌지만, 침지식 냉동된 한우육은 송풍식 해동 또는 유수식 해동 후 조직의 구조적 손상이나 변화가 훨씬 적은 것으로 나타났다. 한편 저장 중 냉동-해동의 3반복 처리로 드립 감량 증가, 보수력 감소, TBARS 값 및 휘발성 염기질소 함량 증가, 근섬유 조직 손상 등 품질 저하가 발생하였다. 앞으로 고품질 냉동 한우육의 생산 및 유통을 위한 부위별, 포장단위별 중량에 따른 냉동 및 해동 방법에 따른 이화학적 품질에 미치는 영향, 관능평가 등의 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.