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한국 주변해역에서의 해상풍의 시공간적 특성 (Temporal and Spatial Characteristics of Surface Winds over the Adjacent Seas of the Korean Peninsula)

  • 한상규;이흥재;나정열
    • 한국해양학회지
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    • 제30권6호
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    • pp.550-564
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    • 1995
  • 공간적으로 평활화하고 저주파 필터를 적용한 1978년부터 1987년까지 10년간의 일별 해상풍 자료를 이용하여 한국 주변해역에서의 해상풍의 시 ${\cdot}$ 공간적 분포특성을 연구하였다. 종관적 분포형태를 위해 해상풍의 연평균과 월평균 분포특성을 검토하였고, 시간적 변동성과 공간적 상관성을 위해 스펙트럼 분석을 하였다. 연평균 wind stress와 curl의 공간형태는 겨울철 월평균 형태와 매우 닮았다. 일년 및 반년주기성이 뚜렷하다. 연구해역에서 종관적 바람은 일년 및 반년 주기에서 공간적 상관성이 매우 높으나 각 해역별로 특징적 공간분포를 보인다. 예를들면, 겨울철 바람은 동해북부, 황해와 동중국해 북부에서는 북풍이 우세한 반면, 동해남부에서는 북서풍이, 동중국해 남부에서는 북동풍이 우세하다. 또한 curl의 경우는 동해북부와 동중국왜 남부에서는 양의 값을 보이나 동해남부와 황해 그리고 동중국해 북부에서는 음의 값을 보인다. 한편, 세력이 대단히 약해지는 여름철 바람은 겨울철 바람과 아주 다르고 열대성 저기압의 빈번한 통과로 동중국해 해상에서 시간변동이 커진다. 시베리아 고기압이 큰 영향을 끼치는 연변동은 북동에서 남서로, 즉 동해북부에서 동해남부 및 황해와 동중국해로 전파되는 경향을 보이나, 반년변동은 반대방향인 남서에서 북동으로 전파되는 점은 주목할 만하다. 반년 주기성은 한반도를 서에서 동으로 횡단하는 온대성 저기압이 봄과 가을에 발달하는 것을 나타내는 것으로 판단된다. 단주기 영역에서는 뚜렷한 주기성이 나타나지 않지만, 0.1 cycles per day (cpd) 이상에서는 황해와 동해의 지역풍이 공간적 상관성이 높고 위상도 주파수에 선형적으로 증가한다. 이러한 선형적 증가는 0.1, 0.3 cpd에서 550, 730 km/d의 위상속도에 해당하며 위상속도는 한반도를 서${\cdot}$동로 통과하는 온대성 저기압의 이동속도와 외형적으로 일치한다.

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허영만의 작품에서 나타난 효과태의 상징어적 특징과 활용 (A Symbolic Characteristic of Mimetic Words in Published Cartoon: Focusing on Works of Heo, Young Man)

  • 오율석;윤기헌
    • 만화애니메이션 연구
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    • 통권30호
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    • pp.169-199
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    • 2013
  • 만화에서의 다양한 연출은 웹툰의 대중화와 함께 세로 스크롤 연출이 기존의 출판만화의 페이지 연출과 대립하는 양상을 보이며 새로운 장르를 구축해냈다. 많은 출판만화의 연구가 페이지를 위시한 컷 연출에 초점을 두고 있지만, 웹툰에는 페이지의 개념이 없다. 대중 지향의 만화는 시대의 변화에 따라 구심점이 지면에서 컴퓨터 모니터로 옮겨가며 매체의 특성 또한 달라졌으며, 매체는 점점 다원화되고 있다. 스마트폰의 유행으로 인한 모바일의 강세, 공교육에서의 태블릿 PC의 보급화 전망과 같이, 만화는 급변하는 매체환경에 속해있다. 이러한 상황에서도 만화의 변하지 않는 중요한 정체성중의 하나를 꼽자면 그림과 텍스트의 조합이 만들어 내는 연출이다. 이 논문에서는 허영만의 작품을 중심으로 만화 의태어인 효과태가 가진 상징어적인 특성과 효용가치를 분석하였다. 효과태는 단지 소리뿐만이 아니라 모양, 느낌, 상태 등을 전달하며 문학적 상상구조를 발동시킴으로써 함축적 특성을 가진다. 현대국어의 장점인 다양한 언어 표현과 자모체계는 미세한 어감과 정서의 차이점을 느끼게 해주며 직접 경험과 간접 경험을 통한 기억을 떠올려서 뉘앙스화하기 때문이다. 이러한 특징들로 인해서 허영만의 대표작들은 상업성과 작가성을 동시에 지니고 오랜 세월동안 대중과의 소통을 해왔으며 한국적인 만화의 소양을 풍부하게 가지고 있다. 허영만의 만화에 나타난 효과태의 특징은 만화의 표현과 전달에 있어서 일반적인 기대 이상으로 효과태가 미치는 영향이 크다는 것을 알 수가 있다. 피수용자인 독자는 그림과 글 사이에서 적극적으로 지적인 추리를 하면서 그 과정 자체를 즐기며, 그러한 과정에 대사 텍스트 이상으로 상상력을 자극하는 장치가 효과태이며, 효과태는 상징적 구조를 장점으로 하는 독자의 능동적 참여 장치이다.

두 개의 기포유동층으로 구성된 연속장치에서 CO2 회수를 위한 K-계열 고체흡수제의 수력학적 특성 및 반응특성 (Study of Hydrodynamics and Reaction Characteristics of K-based Solid Sorbents for CO2 Capture in a Continuous System Composed of Two Bubbling Fluidized-bed Reactors)

  • 김기찬;김광렬;박영철;조성호;류호정;이창근
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제48권4호
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    • pp.499-505
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    • 2010
  • 본 연구에서는 두 개의 기포유동층으로 구성된 연속장치(높이: 1.2 m, 내경: 0.11 m)를 이용하여 실험장치의 최소유동화속도와 고체순환량을 측정하여 수력학적 특성을 파악하고 흡수-재생 조업변수에 의한 반응특성을 알아보았다. 사용된 K-계열 건식흡수제는 한국전력연구원으로부터 공급되었고 $CO_2$ 흡수를 위한 35%의 탄산칼륨과 기계적 강도를 위한 65%의 지지체로 구성되어 있다. 연속 장치는 두 개의 기포유동층 반응기, 수송관, 상승관, 냉각장치, 분석기, 히터 등으로 구성되어 있다. 이 장치의 최소유동화속도는 0.0088 m/s이고 수송관의 유속이 1.05 m/s일 때 고체순환량은 $10.3kg/m^2{\cdot}s$로 측정되었다. 모사가스를 이용하여 실험을 수행하였고 흡수반응기 입구 $CO_2$ 농도(Dry basis)는 약 10 vol%였고, 온도는 흡수반응온도 $70^{\circ}C$, 재생반응온도 $200^{\circ}C$에서 각각 일정하게 유지하였다. 반응기의 차압은 흡수반응기 $415mmH_2O$, 재생반응기 $350mmH_2O$에서 안정적으로 유지하였다. 실험은 조업변수들인 $H_2O$ 주입농도(7.28~19.66%), 모사가스 유속(0.053~0.103 m/s), 흡수반응온도($60{\sim}80^{\circ}C$), 재생반응온도($150{\sim}200^{\circ}C$), 고체순환량($7.0{\sim}10.3kg/m^2{\cdot}s$)의 변화에 따라 반응실험이 실시되었다. 각 변수실험은 정상상태 도달 후 1시간 정도 유지한 후 결과를 저장, 분석하였다. 실험결과 수증기 주입량, 재생반응온도, 고체순환량이 증가할수록 제거율은 증가하였고 흡수반응온도, 유속이 증가함에 따라 제거율은 감소하였다.

흑토마토 분말을 첨가한 냉동 쿠키의 품질 및 항산화 특성 (Quality and Antioxidant Properties of Iced Cookie with Black Tomato (Lycopersicum esculentum) Powder)

  • 오현빈;최병범;송가영;장양양;김영순
    • 한국식품영양학회지
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    • 제29권1호
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    • pp.65-72
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    • 2016
  • 본 연구에서는 기능성 쿠키 제조 및 쿠키의 품질 향상을 위한 목적으로 동결건조한 흑토마토 분말을 첨가하여 냉동쿠키를 제조하고, 분말 첨가 비율(1~7%)에 따른 쿠키의 품질특성, 항산화 활성 및 관능 특성을 분석하였다. 반죽의 밀도는 1%, 3% 첨가군은 대조군에 비하여 낮게 나타났으나, 3~7% 첨가군 사이에는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 반죽의 pH는 7% 첨가군에서 5.16으로 가장 낮았다. 퍼짐성은 흑토마토 분말 첨가량에 따라 유의적으로 증가하였으며, 굽기 손실은 5% 첨가군까지는 증가하는 경향을 보였으나, 5% 첨가군과 7% 첨가군 사이에는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 색도 측정에서 L(명도) 값은 점차 감소하였고, a(적색도) 값은 흑토마토 분말 첨가군이 대조군보다 더 높았으나 흑토마토 분말을 5% 이상 첨가하였을 때는 유의적인 차이를 보이지 않았다. b(황색도) 값은 5% 첨가군까지 대조군(26.34)에 비해 감소하는 경향을 보였다. ${\Delta}E$(총색차값)도 5% 첨가군과 7% 첨가군에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 경도는 대조군이 $107.77g/cm^2$로 가장 낮았으며, 7% 첨가군이 $170.50g/cm^2$로 가장 높았다. 흑토마토 분말 첨가량이 증가함에 따라 총 폴리페놀 함량이 유의적으로 증가하였고, DPPH $IC_{50}$은 감소하여 쿠키의 항산화력이 높아지는 것으로 나타났다. 관능 검사에서 소비자 기호도 항목 중 색과 조직감 항목에서 흑토마토 분말 첨가군이 대조군보다 더 높은 점수를 받았다. 특성 강도는 모든 항목에서 대조군 및 첨가군 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 전반적인 기호도는 3%, 5% 첨가군이 4.93으로 대조군의 3.99보다 높은 점수를 받았다. 이상의 결과를 종합하면, 흑토마토 분말을 첨가하였을 때 쿠키의 퍼짐성이 증가하고, 총 폴리페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능이 증가하였으며, 관능평가에서도 색, 조직감 등에서 대조군에 비해 좋은 평가를 받았다. 흑토마토 분말은 쿠키의 품질 특성 및 항산화 활성에 긍정적인 효과를 주어, 기능성 쿠키 제조 및 쿠키의 품질 향상을 위한 흑토마토 분말의 이용 가능성을 확인하였다. 그러나 흑토마토 분말을 5% 이상 첨가하였을 때 밀도, 굽기 손실, 색상, 특성 강도 등에서 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 관능검사에서도 소비자들이 전반적으로 5% 첨가군을 가장 선호할 것으로 예상되어 흑토마토 분말의 첨가량을 적절히 조절해야 할 필요성이 발견되었다. 쿠키를 제조할 시 밀가루의 5%를 대체하는 것이 가장 바람직할 것으로 예상된다.

충돌하중을 받는 이방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널부재의 충돌저항성능에 대한 실험적 거동 평가 (Experimental Evaluation of Bi-directionally Unbonded Prestressed Concrete Panel Impact-Resistance Behavior under Impact Loading)

  • 이나현;이상원;이승재;김장호
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제25권5호
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    • pp.485-496
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    • 2013
  • 2001년 9.11테러로 인한 미국 세계무역센터 및 미국 국방성 펜타곤이 붕괴된 이후, 전 세계적으로 충돌, 폭발 등의 극한하중에 의한 테러가 빈번하게 발생하고 있으며, 극한하중에 의한 구조물의 거동에 대한 사회적 불안감은 더욱 증가되고 있다. 그러나 지금까지의 사회기반시설구조물에는 폭발 및 충돌 등과 같은 극한하중에 대한 방호 및 방재개념을 설계에 고려하지 못하고 있는 실정이며, 원전격납건물, 가스탱크, 교량, 터널 등에 널리 사용되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 극한하중 연구는 전 세계적으로 미흡하다. 충돌과 같은 극한하중은 집약된 에너지의 급작스런 방출로 인한 높은 충돌압력을 형성하므로, 극한하중의 특성 및 전파 메커니즘을 이해하는 것이 필요하다. 그러므로 이 연구에서는 이방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널의 충돌저항성능을 비교검토하기 위하여, $1400mm{\times}1000mm{\times}300mm$의 철근콘크리트(RC), 프리스트레스 텐던으로만 보강된 콘크리트(PS), 프리스트레스 텐던과 철근으로 보강된 콘크리트(PSR, 일반적인 PSC) 시편을 제작하였다. 실험 조건에 맞춰 14 kN의 추를 10 m, 5 m, 4 m 높이에서 낙하하는 예비 실험과 3.5 m 높이의 본 실험으로 구성하여 충돌하중에 대한 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 실험적 평가를 수행하였다. 또한, 충돌실험을 위한 기본적인 실험 구성 및 계측시스템을 구축하였다. 충돌 저항성능은 균열형상, 손상면적, 에너지 흡수, 처짐, 변형률, 가속도 등의 충돌에 의한 계측데이터를 이용한 거동분석 뿐만 아니라, 충돌 후 잔류구조성능 실험을 수행하여 이방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널의 충돌저항성능을 검토하였다. 본 실험은 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 충돌 방호설계 및 충돌해석 등 관련 연구분야의 기초자료가 될 것이라고 판단되는 바이다.

돈분 퇴비화 시 공기 흡입 강도에 따른 이화학적 특성변화 (Changes of Physico-chemical Characteristic on Swine Manure Using Different Suction Strength in Composting System)

  • 이동준;김중곤;정광화;곽정훈;;이지웅
    • 유기물자원화
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    • 제25권2호
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    • pp.59-67
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    • 2017
  • 본 연구는 톱밥이 수분조절재로 혼합된 돈분 퇴비화 시 공기 흡입 강도의 효과를 조사하기 위해 실시하였다. 25 L 규모의 퇴비화 반응기에 일정하게 주입되는 공기 주입량을 기준으로 공기 흡입량을 4 단계 (100%, 200%, 300%, 400%)로 구분하여 실험을 수행하였다. 모든 반응기의 온도가 퇴비화 개시 후 2일 이내에 호열성 단계에 도달하였으며 퇴비화 5일 까지 이를 유지하는 것을 관찰할 수 있었다. 이후 반응기의 온도는 점차 감소하여 퇴비화 실험이 끝날 무렵에는 외기와 비슷한 온도를 나타냈다. 초기 혼합원료의 수분함량은 64.27% 로 측정되었으며, 점차 감소하여 100%에서 38.4, 200%에서 33.08%, 300%에서 14.59% 그리고 400%에서 11.93로 나타났다. 퇴비화 기간 동안, pH는 6.83에서 8.67로 증가하였다가 점점 감소하여 100%, 200%에서 7.56, 300%에서 8.19, 400%에서 8.08로 관찰되었으며, 이는 100%와 200%의 공기 흡입강도가 타 처리구보다 퇴비화에 적합한 흡입조건인 것으로 사료된다. 퇴비화 초기 혼합 원료의 총 켈달질소 (TKN)는 2.3%로 측정되었으나, 점차 변화하여 퇴비화 종료 시점에 100%는 3.3%, 200%는 3.1%, 300%는 2.5%, 400%는 2.3%로 조사되었다. 이러한 결과는 100%, 200% 처리구가 타 처리구에 비해 $CO_2$ 발생 및 수증기 휘발로 인한 중량손실이 높기 때문인 것으로 사료된다. 퇴비화 초기 혼합원료의 C/N비는 25.17로 측정되었으며 급격히 감소하여 퇴비화 종료 시점에는 100%에서 11.88 200%에서 11.97, 300%에서 14.31, 400%에서 14.72로 조사되었으나 처리구 간 큰 차이는 발견되지 않았다. 이상의 연구 결과 양질 퇴비화를 위한 공기 주입량 대비 최적 공기 흡입 강도는 100%와 200% 처리구인 것으로 조사되었다.

인장연화거동을 고려한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 바닥판과 역T형 강재 합성보의 휨거동 해석 (Analysis of Flexural Behavior of Composite Beam with Steel Fiber Reinforced Ultra High Performance Concrete Deck and Inverted-T Shaped Steel with Tension Softening Behavior)

  • 유성원;양인환;정상화
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제27권2호
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    • pp.185-193
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    • 2015
  • 인장강도 및 휨강도가 낮고 취성파괴의 특성을 가지는 일반적인 콘크리트의 단점을 극복하기 위하여 최근에는 압축강도가 180 MPa이상인 고성능 콘크리트에 강섬유를 혼입한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판과 강재 거더를 이용하여 합성보를 구성할 때, UHPC 바닥판의 높은 강도와 강성으로 인하여 강재거더 상부 플랜지의 역할이 거의 불필요할 것으로 예상된다. 이러한 점을 착안하여 본 논문에서는 합성보 구성 시에 강재 거더의 상부플랜지를 없앤 역T형 거더를 적용하였다. 역T형 거더에 UHPC바닥판을 합성하여 합성보를 구성할 경우, 상부플랜지가 없는 이유로 전단연결재의 설치 위치가 상부플랜지 대신에 강재 거더 복부에 설치해야하는 문제점이 발생되며, 강재 복부에 설치되는 전단연결재에 대한 거동, 역T형 강거더 합성보의 휨거동 특성 등은 현재까지 실험 및 이론적으로 평가된 적이 거의 없는 실정인 이유로 이에 대한 연구가 절실하다. 이를 위하여 본 논문에서는 전단연결재 간격, 바닥판 두께 등을 변수로 하여 역T형 거더와 UHPC바닥판을 합성한 합성보를 8개 제작하여 전단연결재의 거동, 휨거동 특성 등을 파악하고자 하였다. 또한, 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 인장연화거동을 고려한 재료모델링 및 이를 적용한 보 부재 단면의 변형률 적합조건을 이용한 해석모델을 제안하였다. 실험결과 및 해석결과를 기준으로 볼 때, UHPC 콘크리트의 경우 전단연결재의 간격은 100 mm에서 바닥판 두께의 2~3배 사이로 규정함이 적절한 것으로 나타났다. 실험결과와 해석결과를 종합적으로 비교하면, 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 합성보의 실험결과와 해석결과는 비교적 잘 일치하고 있으므로 재료 실험으로부터 산정된 인장연화곡선은 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 실제 거동을 합리적으로 반영한다고 판단된다. 따라서, 본 연구에서 제시한 인장연화거동 특성을 반영한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 재료모델링 및 휨거동 해석기법은 적절하며, 제시기법에 의해 강섬유보강 초고성능 콘크리트 합성 부재의 휨 내력을 합리적으로 예측할 수 있을 것으로 예상된다.

강섬유로 보강된 초고성능 콘크리트 바닥판과 역T형 강거더 합성보의 휨거동 실험 (Experiment of Flexural Behavior of Composite Beam with Steel Fiber Reinforced Ultra High Performance Concrete Deck and Inverted-T Steel Girder)

  • 유성원;안영선;차영달;조창빈
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제26권6호
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    • pp.761-769
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    • 2014
  • 인장강도 및 휨강도가 낮고 취성파괴의 특성을 가지는 일반적인 콘크리트의 단점을 극복하기 위하여 최근에는 압축강도가 180 MPa이상인 고성능 콘크리트에 강섬유를 혼입한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. UHPC 바닥판과 강재 거더를 이용하여 합성보를 구성할 때, UHPC 바닥판의 높은 강도와 강성으로 인하여 강재거더 상부 플랜지의 역할이 거의 불필요할 것으로 예상된다. 이러한 점을 착안하여 본 논문에서는 합성보 구성 시에 강재 거더의 상부플랜지를 없앤 역T형 거더를 적용하였다. 역T형 거더에 UHPC바닥판을 합성하여 합성보를 구성할 경우, 상부플랜지가 없는 이유로 전단연결재의 설치 위치가 상부플랜지 대신에 강재 거더 복부에 설치해야하는 문제점이 발생되며, 강재 복부에 설치되는 전단연결재에 대한 거동, 역T형 강거더 합성보의 휨거동 특성 등은 현재까지 실험 및 이론적으로 평가된 적이 거의 없는 실정인 이유로 이에 대한 연구가 절실하다. 이를 위하여 본 논문에서는 전단연결재 간격, 바닥판 두께 등을 변수로 하여 역T형 거더와 UHPC바닥판을 합성한 합성보를 8개 제작하여 전단연결재의 거동, 휨거동 특성 등을 파악하고자 하였다. 실험결과를 기준으로 볼 때, 향후 UHPC의 경우 스터의 간격은 100 mm에서 바닥판 두께의 2~3 배 사이로 규정함이 적절할 것으로 예상된다. 또한 실험 부재의 특성 상대변위는 Eurocode-4의 연성거동 기준에 의하면 충분한 연성 거동을 하는 것으로 판정되었으며, 바닥판이 지나치게 얇고 전단연결재의 간격이 지나치게 넓은 경우를 제외한 대부분의 부재들은 일반 콘크리트보다 UHPC의 성능이 우수하여 기존의 AASHTO LRFD 및 Eurocode-4의 식과 실험결과간의 차이가 있음을 알 수 있다.

그래픽 디자인에 있어서 프랙탈 구조의 활용 가능성 연구 (A study on application of fractal structure on graphic design)

  • 문철
    • 디자인학연구
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    • 제17권1호
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    • pp.211-220
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    • 2004
  • 새로운 자연과학의 패러다임으로 대두되고 있는 복잡성의 과학인 카오스(Chaos), 프랙탈(Fractal) 이론은 자연을 몇 개의 단순한 요소로 분해 이해하는 것이 아니라 전체적인 관계 속에서 이해하는 것이다. 인간과 자연을 포함한 모든 세계를 바라보는 우리의 시각을 비선형성, 다양성, 시간성, 복잡성으로 향하게 하며 비정수 차원의 자연과 복잡성을 표현하기에 적합한 적용 방법이다. 비선형적 프랙탈 기하학과 카오스 이론을 예술방면으로 응용하는 것은 과학과 예술이 만나는 상상의 영역이며 아직까지 많은 연구가 이루어지지 않은 분야이다. 이러한 프랙탈 형태의 기하학적 특성과 조형 원리를 파악하기 위해 객관적인 자료를 분석해 조형 언어를 추출한 연구이다. 형식에 있어서 수학적인 방법에 의한 프랙탈적 분석이라기보다는 프랙탈의 여러 개념 가운데 특히 자기 유사성(Self-similarity)과 반복성(Recursiveness) 그리고 무작위성(Randomness), 불가능한 공간에 의해 표현되어진 도형과 그래픽디자인과의 조형적인 유사성을 밝혀 보았다. 즉 프랙탈 도형은 부분의 부분, 또 그 부분을 반복해서 확대해 가도 도형의 본직적인 구조가 변하지 않는 특성을 가지고 있다. 이와 같이 무한소까지 확대해도 전체와 일치하는 자기 닮음 구조로 되어있다. 이것은 어느 부분이나 전체를 재구성할 수 있는 정보를 모두 가지고 있음을 뜻한다. 본 연구에서는 이러한 배경을 바탕으로 그래픽디자인에서 나타난 기하학적 조형성에 대한 프랙탈적 분석 가능성을 주로 검토하는 데 목적을 두고 있다. 그리고 연구의 결과 그래픽디자인은 이미 수학적인 계산 속에서 아름다운 비례를 찾고 있었다는 것을 발견할 수 있었다. 자연을 표현하는 가장 적합한 공식인 프랙탈 기하학은 앞으로 과학과 그래픽디자인의 복합체로서 고유성과 특수성의 고부가가치를 창출해야 한다. 이런 요구를 수용하고 변화에 적응 발전해야 하는 필요성이 대두되는 단계에서 본 연구의 의의가 크다고 하겠다.

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전극 혼합 방식의 차이로 인한 특성 변화 최적화 (Optimization of Characteristic Change due to Differences in the Electrode Mixing Method)

  • 김정태;카르로스 타파라 음푸푸니;이범희;유선율
    • 전기화학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.1-10
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    • 2023
  • 리튬 이차전지의 4 대 구성요소에 포함되는 양극은 배터리의 에너지 밀도를 담당하는 중요한 구성요소에 속하며, 보편적으로 제작되는 양극의 습식 제작 공정에는 활물질, 도전재, 고분자 바인더의 혼합 과정이 필수적으로 이루어지게 된다. 하지만, 양극의 혼합 조건의 경우 체계적인 방법이 갖추어져 있지 않기 때문에 제조사에 따라 성능의 차이가 발생하는 경우가 대다수이다. 따라서, 양극의 슬러리 제작 단계에서 정돈되지 않은 혼합 방법의 최적화를 진행을 위해 보편적으로 사용되는 THINKY mixer와 homogenizer를 이용한 LiMn2O4 (LMO) 양극을 제조해 각각의 특성을 비교하였다. 각 혼합 조건은 2000 RPM, 7 min으로 동일하게 진행하였으며, 양극의 제조 동안 혼합 방법의 차이만을 판단하기 위해 다른 변수 조건들은 차단한 후, 실험을 진행하였다(혼합 시간, 재료 투입 순서 등). 제작된 THINKY mixer LMO (TLMO), homogenizer LMO (HLMO) 중 HLMO는 TLMO보다 더 고른 입자 분산 특성을 가지며, 그로 인한 더 높은 접착 강도를 나타낸다. 또한, 전기화학적 평가 결과, HLMO는 TLMO와 비교하여 개선된 성능과 안정적인 수명 주기를 보였다. 결과적으로 수명특성평가에서 초기 방전 용량 유지율은 HLMO가 69 사이클에서 TLMO와 비교하여 약 4.4 배 높은 88%의 유지율을 보였으며, 속도성능평가의 경우 10, 15, 20 C의 높은 전류밀도에서 HLMO가 더 우수한 용량 유지율과 1C에서의 용량 회복률 역시 우수한 특성을 나타냈다. 이는 활물질과 도전재 및 고분자 바인더가 포함된 슬러리 특성이 homogenizer를 사용할 때, 정전기적 특성이 강한 도전재가 뭉치지 않고 균일하게 분산되어 형성된 전기 전도성 네트워크를 생성할 수 있기 때문으로 간주된다. 이로 인해 활물질과 도전재의 표면 접촉이 증가하고, 전자를 보다 원활하게 전달하여 충전 및 방전 과정에서 나타나는 격자의 부피변화, 활물질과 도전재 사이의 접촉저항의 증가 등을 억제하는 것에 기인한다.