• Advances in nano research
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• 제13권1호
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• pp.97-111
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• 2022

In the present article, silica nanoparticles (SNPs) were exploited to improve the tribological and mechanical properties of vinyl ester/glass fiber composites. To the best of our knowledge, there hasn't been any prior study on the wear properties of glass fiber reinforced vinyl ester SiO₂ nanocomposites. The wear resistance is a critical concern in many industries which needs to be managed effectively to reduce high costs. To examine the influence of SNPs on the mechanical properties, seven different weight percentages of vinyl ester/nano-silica composites were initially fabricated. Afterward, based on the tensile testing results of the silica nanocomposites, four wt% of SNPs were selected to fabricate a ternary composite composed of vinyl ester/glass fiber/nano-silica using vacuum-assisted resin transfer molding. At the next stage, the tensile, three-point flexural, Charpy impact, and pin-on-disk wear tests were performed on the ternary composites. The fractured surfaces were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) images after conducting previous tests. The most important and interesting result of this study was the development of a nanocomposite that exhibited a 52.2% decrease in the mean coefficient of friction (COF) by augmenting the SNPs, which is beneficial for the fabrication/repair of composite/steel energy pipelines as well as hydraulic and pneumatic pipe systems conveying abrasive materials. Moreover, the weight loss due to wearing the ternary composite containing one wt% of SNPs was significantly reduced by 70%. Such enhanced property of the fabricated nanocomposite may also be an important design factor for marine structures, bridges, and transportation of wind turbine blades.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.106-114
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• 2022

탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)은 우수한 비강도 및 비강성으로 인하여 항공산업에서 널리 사용되고 있다. CFRP는 대부분 탄소섬유나 프리프레그를 적층한 구조로 사용되고 있으며, 이러한 구조는 박리가 발생할 수 있다는 치명적인 단점이 있다. 이는 보통 두께방향 섬유의 부재에서 기인한다. 본 연구에서는 탄소섬유가 세 방향으로 직조된 3차원 탄소섬유 프리폼 및 이를 적용한 항공기 날개 단위구조체를 제조하였다. 단위구조체는 항공기 날개의 핵심 요소인 스킨, 스트링거, 리브로 구성되며 수지 이송 성형공정을 이용하여 제조하였다. 압축시험을 통하여 기존의 적층형 구조물과 비교한 결과, 3차원 프리폼은 구조물의 박리예방 뿐만 아니라 강도향상에도 효과적임을 보여 주었으며, 이는 3D 프리폼 구조물이 박리 예방을 필요로 하는 다양한 분야, 특히 항공 분야에서 널리 사용될 수 있음을 의미한다.

• 미래기술융합논문지
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• 제2권2호
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• pp.9-14
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• 2023

이 연구는 1050MPa급 경량 연성 주철 주관류 컨트롤 암을 개발하기 위한 첫 해의 결과를 보여줍니다. 첫째, 최적 설계 구조를 위한 레이아웃 설계 및 구성 요소 개발, 그리고 컨트롤 암 강성과 최적 구조 디자인 및 강건성 설계를 통해 예상 응력을 제어하는 중점 영역의 강건성을 달성합니다. 둘째, 높은 강성과 고성능 경량 구조를 반영하는 컨트롤 암을 개발합니다. 중공을 통해 소비자가 요구하는 설계와 강성을 충족시키기 위해 개발된 컨트롤 암은 코어 제작 공정을 개발합니다. 셋째, 최적의 합금 조성과 열처리 방법을 통해 철 합금 (Cu, Ni, Mo)의 양과 Austempered 열처리 및 조화 상태를 도출합니다. 넷째, 저강도, 고강성 구성 요소 개발을 위해 최적의 성형기술 개발을 통해 최적의 주조 기술 개발로 이어지는 구성 요소 개발을 위한 높은 강도의 주조 형성 기술을 개발하기 위한 시도를 합니다.

• 한국재료학회지
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• 제33권7호
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• pp.285-294
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• 2023

Porous ceramics are used in various industrial applications based on their physical properties, including isolation, storage, and thermal barrier properties. However, traditional manufacturing environments require additional steps to control artificial pores and limit deformities, because they rely on limited molding methods. To overcome this drawback, many studies have recently focused on fabricating porous structures using additive manufacturing techniques. In particular, the binder jet technology enables high porosity and various types of designs, and avoids the limitations of existing manufacturing processes. In this study, we investigated process optimization for manufacturing porous ceramic filters using the binder jet technology. In binder jet technology, the flowability of the powder used as the base material is an important factor, as well as compatibility with the binder in the process and for the final print. Flow agents and secondary binders were used to optimize the flowability and compatibility of the powders. In addition, the effects of the amount of added glass frit, and changes in sintering temperature on the microstructure, porosity and mechanical properties of the final printed product were investigated.

• 한국포장학회지
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• 제30권1호
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• pp.63-72
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• 2024

본 연구에서는 PBAT의 가교 개질을 위해 DCP를 도입하였고 화학발포제인 ADC를 PBAT에 분산시킨 후 압축 성형 공정으로 발포제의 분해를 통해 셀을 형성하여 시트형태의 PBAT 발포체를 제작하였다. FT-IR 분석을 통해 DCP의 분해를 확인하였으며 DCP 함량에 따른 PBAT의 용융 흐름 지수를 비교하여 가교로 인한 용융 점도의 향상을 확인할 수 있었다. DSC 분석을 통해 열적 특성을 비교한 결과 T_c의 변화를 확인할 수 있었고 이를 통해 DCP 첨가로 인한 가교 반응의 결과를 확인할 수 있었다. TGA 분석 결과를 통해 DCP의 첨가가 열 안정성의 유의미한 차이를 야기시키지 않는 것을 확인하였다. 발포 시트의 DCP 함량 별 기계적 물성은 유의미한 차이를 보이지 않았으나 PB_D3에서 다소 낮은 인장강도를 보였으며 PB_D3의 큰 셀 사이즈로 인해 응력 전달에 부정적으로 작용하여 인장강도 및 연신율이 감소하였을 것으로 판단하였다. DCP 함량 증가에 따라 발포 셀의 개수는 감소하였으나 평균 셀 사이즈는 증가하였고 가장 큰 PB_D3의 평균 셀 사이즈로 인해 발포 시트의 밀도가 가장 낮게 나타났다. 반면 이러한 큰 셀의 사이즈와 낮은 밀도는 열전도도를 감소시키는 요인으로 작용하여 PB_D3 발포 시트의 경우 최대 0.066 W/mk 까지 감소시킬 수 있었기에, 단열 특성을 지닌 생분해성 발포 시트로의 활용에 대한 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.386-393
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• 2019

본 연구에서는 전투차량 발전기에 적용된 전압조정기에 대하여 야전 운용간 발생한 고장현상의 근본원인을 도출하고, 이를 해소하기 위한 개선방안을 수립하고자 하였다. 전압조정기의 고장품 분해점검을 포함한 고온 운용시험, 온도 포화시험 등의 장비점검과 시험분석을 수행한 결과, 전압조정기 내부에 그을음이나 저항소자의 크랙현상 등 열에 의한 손상을 확인할 수 있었고 고온 운용환경에서 전압조정기의 내부온도가 외부온도 대비 비교적 높게 측정된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 시험을 통해 확인한 최대온도 측정치를 저항소자의 사양에 적용한 결과, 온도상승에 따른 저항 값의 물리적인 변화에 의해 전력마진이 불충분할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터 고장현상이 내부 발열과 불충분한 내열성에 기인한 것으로 추정할 수 있었으며, 최소한의 설계변경으로 내열성을 충분히 향상시킬 수 있는 최적의 개선 방안을 도출하고자 하였다. 개선방안은 회로변경을 통해 소비전력을 감소시키면서 전력마진을 충분히 확보하는 방안과 내부 전자소자에 열적인 영향성을 감소시킬 수 있는 구조변경 방안을 수립하였다. 이에 대한 검증은 기존 전압조정기와 개선방안이 적용된 전압조정기에 대해 고온운용 비교시험을 수행하여 측정된 결과를 바탕으로 내열성 개선여부를 확인하고자 하였다. 결과적으로, 동일한 고온조건에서 설계변경을 통해 개선된 전압조정기의 내부 측정온도가 기존 대비 크게 감소한 것을 보임으로써 전압조정기의 내열성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.216-221
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• 2017

폴리머 안경렌즈를 제조할 때 가시광선 영역에서 투과되는 빛을 증가시키고, 안경렌즈 표면에 형성되는 허상을 방지하는 반사방지 기능은 매우 중요하다. 본 연구에서는 굴절률 1.56, 1.60 및 1.67을 갖는 안경렌즈를 폴리머 렌즈 모노머 및 이염화 이부틸 주석 촉매제, 알킬 인산 에스터 이형제 등의 혼합물을 인젝션 몰드 방법으로 열중합 공정을 적용하여 제조하였다. 폴리머 안경렌즈 표면에서의 반사방지 효과를 조사하기 위하여 다층 박막 반사방지 코팅 구조(양면 또는 단면 코팅), 3층 박막의 Gaussian gradient-index profile 불연속 근사 반사방지 코팅 구조, 3층 박막의 quarter-wavelength 근사 반사방지코팅 구조 등 다양한 반사방지 코팅 구조를 설계하였고, E-beam 증착 시스템을 이용하여 열중합공정으로 제조된 폴리머 안경렌즈에 각각 코팅하였다. 폴리머 안경렌즈의 광학적 특성은 UV-visible spectrometer로 분석하였다. 반사방지 코팅 층을 구성하는 박막의 굴절률, 표면 거칠기 등의 소재 특성은 Ellipsometer와 원자힘 현미경(AFM)으로 분석하였다. 분석결과, 굴절률 1.56의 낮은 굴절률을 갖는 폴리머 안경렌즈에서 가장 효과적인 반사방지 코팅 구조는 다층 박막 반사방지 코팅 구조의 양면코팅이었다. 하지만 굴절률 1.67의 고굴절률 안경렌즈에 대해서는 3층 박막의 Gaussian gradient-index profile 불연속 근사반사방지 코팅 구조의 양면 코팅도 다층박막 반사방지 코팅구조의 양면코팅에 상응하는 반사방지 효과를 나타내었다.

• 박물관보존과학
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• 제8권
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• pp.49-69
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• 2007

경주 안압지에서 출토된 10점의 금동제 판불에 대한 과학적 분석 결과이다. 우선 X-선 형광분석(XRF)기를 이용하여 판불의 성분을 확인하였고, X-선회절분석기(XRD)를 사용하여 판불 표면을 덮고 있는 부식물의 종류를 규명하였다. 그리고 실체현미경과 주사전자현미경(SEM/EDS)을 이용하여 판불의 미세부분 및 도금 층 조사를 수행하였고, 판불의 내부 상태 조사를 위하여 X-선 투과 촬영을 실시하였다. 그 결과 안압지 판불의 재질은 구리(86~95%)와 주석(4~12%)이 주성분인 Cu-Sn 이원계 청동합금제이며, 금이 도금된 금동제품이라는 것을 알 수 있었다. 그리고 금동판불의 붉은색 부식물은 산화구리(cuprite, Cu₂O), 검은색 부식물에서는 황화구리(chalcocite, Cu₂S)가 검출되었다. 현미경을 통한 미세 구조 관찰 결과 밀랍주조에 의해 제작된 것으로 판단되었으며, 도금층의 두께가 불균일하며, 바탕의 패인 부분을 메운 것으로 보아 아말감도금 기법으로 제작된 것으로 추정되었지만 수은이 검출되지 않은 점은 의문으로 남는다. 마지막으로 X-선 투과 조사로 주조과정에서 발생한 기공으로 추정되는 작은 원형의 반점들이 존재하는 것을 관찰할 수 있었다.

• 폴리머
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• 제24권1호
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• pp.97-104
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• 2000

산화처리 된 평직형태의 탄소섬유와 resole 형태의 페놀수지를 7:3 중량비로 혼합하여 성형공정에 따라 탄소섬유/페놀수지 복합재료를 제조하였으며, 이를 다시 불활성 분위기에서의 탄화(100$0^{\circ}C$) 및 $CO_2$ 분위기에서 활성화(700, 800,, 900 및 100$0^{\circ}C$)시켜 PAN계 활성탄소섬유/페놀수지 복합재료를 제조하였다. 본 연구에서는, 이렇게 제조된 복합재료에 활성화 온도가 미치는 영향을 중화 적정법에 따른 pH, 표면 산도 및 표면 염기도 등의 표면성질과 BET 방법에 따른 비표면적, 기공구조 등의 흡착특성을 측정하여 고찰하였다. 또한, ASTM에 따라 시편에 걸리는 압력 손실을 측정하였다. 결과적으로, 활성화 온도는 그 표면 성질의 변화에 영향을 주어, 90$0^{\circ}C$ 이상의 온도에서 시료의 표면은 점차 염기성이 커지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 비표면적, 총 기공 부피 및 기공 크기 분포도 등의 발달은 활성화 온도의 증가에 따라 점차 증가함을 쉽게 확인할 수 있으며, 그 중 활성화 온도가 90$0^{\circ}C$인 경우 가장 발달한 것으로 나타났다. 마찬가지로, 활성화 온도의 증가에 따라 시편 양 단면에 걸리는 압력손실은 점차 감소하였으며, 이것은 열처리 온도에 의한 활성탄소섬유 복합재료의 질량손실에 의한 것으로 사료된다.

• Applied Microscopy
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• 제42권1호
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• pp.43-48
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• 2012

본 연구는 ceresin 왁스와 candellila 왁스 및 microcrystalline왁스를 혼합하고 액체파라핀 오일을 첨가하여 성형한 립스틱(LS-1, LS-2)과 capric/caprylic triglyceride 오일을 첨가하여 성형한 립스틱(LS-3, LS-4)을 각각 제조하여 성형 후 $5^{\circ}C$ 냉장실에 보관한 립스틱(LS-1, LS-3)과 성형 후 냉장실($5^{\circ}C$)에 18시간 방치한 후 항온기($45^{\circ}C$)에 5시간 보관한 다음 냉장실($5^{\circ}C$)에서 계속 보관한 립스틱(LS-2, LS-4) 왁스의 3차원적 구조를 주사전자현미경으로 관찰하였다. $5^{\circ}C$ 냉장실에서 보관된 LS-1과 LS-3 립스틱 왁스 구조는 오일의 종류와 관계없이 $45^{\circ}C$ 항온기에 5시간 방치한 다음 냉장실($5^{\circ}C$)에 보관한 LS-2과 LS-4 립스틱의 구조보다 깨끗한 모양을 하고 있었다. 또한, 왁스구조의 크기도 사용한 왁스의 종류와 관계없이 성형 후 보관온도가 증가함에 따라 왁스의 3차원적 구조가 변형되는 것으로 확인되었다. 본 연구결과 립스틱의 성형 후 보관온도가 증가하면 왁스구조의 크기가 증가하고 모양도 불규칙하게 변형되어 오일의 발한현상을 일으킬 수 있다.