일반 납축전지는 차량의 시동 성능 위주로 최적 설계되어 있다. 최근 차량 전장 시스템과 납축전지를 활용한 연비기술 적용의 증가로 납축전지의 사용 빈도가 늘어나고 있다. 연비기술 적용은 납축전지의 잦은 충방전 반응을 일으켜 납축전지 내구 수명을 단축시키고 있다. 본 연구에서는 납축전지의 노화 수명 모델 구현을 통해 배터리 내구 수명을 예측하는 방법을 제시하고자 한다. 납축전지의 노화에 영향을 미치는 요인은 방전율, 충전 시간, 완충 시간, 온도 조건 등이 있다. 본 논문에서는 납축전지의 동적 거동을 예측하기 위하여 전기화학반응 속도론, 이온의 전달현상, 전극 공극률의 시간에 따른 변화를 고려하였다. 수명 예측을 위해서 노화 메커니즘 중 노화에 가장 큰 영향을 주는 극판 부식 현상과 활물질 탈락을 노화 모델링에 반영하였다. 개발된 납축전지의 노화 모델을 검증하기 위하여 납축전지의 가속 충방전 시험을 수행하였다.
현재 군에 보급되고 있는 접착식 전투화용 고무의 대표적인 노화현상은 열에 의한 정기적인 스트레스 노화가 대표적이다. 본 연구에서는 전투화용 고무의 노화시험을 실시하고, 아레니우스 관계식을 이용하여 노화온도($60^{\circ}C$, $80^{\circ}C$, $100^{\circ}C$)에 따른 반응속도 상수 k를 구하였다. 제품의 수명한계를 인장강도는 30% 감소시점, 신장률은 50% 감소시점, 내마모도는 380%로 가정하였으며, ln($P/P_0$) 및 활성화 에너지와 상수를 고려한 수명예측을 하였다. 이를 통해 노화온도에 영향을 받은 전투화용 고무의 수명을 예측하였고, 그 결과 실온($20^{\circ}C$)에서 예상수명이 10년 이상임을 확인할 수 있었다.
본 연구(研究)는 노화(老化)에 의한 아스팔트시멘트의 물리적 성질변화를 크로마토그램에 근거(根據)하여 유성학적(流性學的)으로 고찰(考察)하였다. 3종류의 AC-20 아스팔트시멘트와 그것을 인공노화(人工老化)시킨 것 그리고 도로(道路)포장의 코어로부터 추출(抽出)해낸 자연노화(自然老化)된 아스팔트에 대하여 3가지 물리적 성질과, 고압(高壓) 겔 투과(透過) 크로마토그래프(HP-GPC)를 이용한 크로마토그램(분자입도분포(分子粒度分布))을 측정(測定)하였다. 이 물리적 성질과 HP-GPC 결과를 분석(分析)하여 노화전후(老化前後)의 크로마토그램과 물리적 성질의 상관관계(相關關係)를 고찰(考察)하였다. 물리적 성질로는 점도(粘度), 동점도(動粘度), 퇴입도(退入度)를 구하였으며, HP-GPC 시험에서는 THF가 순환용액으로 사용되고 RI 검출기가 사용되었다. 크로마토그램을 같은 시간간격(時間間隔)의 10구간으로 분할(分割)하여, 각 구간의 분할면적비(分割面積比)와 물리적 성질이 통계분석(統計分析)에 사용되었다. 이 연구결과(研究結果) 아스팔트시멘트의 물리적 성질은 크로마토그램 특성과 매우 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다. 또한 아스팔트의 노화는 유성학적으로 분자입도의 구성비가 변환되는 과정임을 알 수 있었다.
내연기관의 냉각기 고무호스에 사용되는 EPDM 고무는 열과 기계적 하중을 받는 동시에 국부적으로 형성된 전기적 스트레스를 받아 복합적인 노화가 발생한다. 본 연구에서는 EPDM 고무의 전기화학적 복합노화 시험을 하고, 아레니우스 관계식을 이용하여 노화온도($60^{\circ}C$, $80^{\circ}C$, $100^{\circ}C$)에 따른 가속수명 예측식을 구하였다. 수명에 영향을 미치는 인장변형률(5%, 10%)을 반영하여 예측식의 기울기($E_a/R$) 및 아레니우스 상수(C)를 고려한 수정된 수명예측 식을 제안하였다. 이를 통해 노화온도와 인장변형률에 영향을 받은 EPDM 고무의 수명을 예측하였고, 수정된 수명예측 시간이 실제 실험결과의 편차 범위 이내에서 일치함을 확인하였다.
에너지 물질의 수명평가는 중요하게 여겨지지만, 여러 가지 어려움을 갖고 있다. 먼저 노화시험에 매우 긴 시간이 소요되고, 에너지 물질이기 때문에 취급 시 항상 위험이 존재한다. 이런 이유들로 인해서 예측이나 계산 방법들이 발달되어 왔다. 에너지 물질은 열을 내놓으면서 분해되기 때문에, 에너지 물질의 열적 특성을 분석하는 것은 에너지 물질의 분해와 노화 특성을 이해하는데 매우 중요하다. 이번 연구에서는 첫째, DSC를 기초데이터로 하여 AKTS software를 이용하여 간단한 열분석으로부터 열적인 노화 특성을 예측하는 결과들을 발표하고, 둘째, AKTS software를 통해 물성측정 점 데이터로부터 적절한 kinetic 모델을 설정하고, 그 모델로부터 노화에 따른 특성변화를 예측하는 결과를 나타내었다.
일반적으로 고체추진 로켓 모타의 개발단계 때 공통적으로 수행되는 주시험(main test)으로는 추력, 압력, 회전률 등의 성능측정을 하기 위한 정적연소시험(static firing test), 내부 정수압(hydrostatic pressure)에 의한 폭발 압력 시험, 연소중이나 연소 후 케이스에 대한 굽힘 강성 시험, 이외에 노화 시험, 환경시험 등이 요구된다. 그러나 신궁과 같은 휴대용 대공 시스템의 추진기관 개발의 경우에는 사수를 보호하기 위해 여러 가지 안전장치들이 설계되고, 이러한 장치들의 성능에 대한 요구 조건들을 확인하기 위한 특수시험(specific test)들이 필요하게 된다. 이러한 특수시험을 위한 각종 시험대들을, 위에서 언급한 주시험을 위해 사용되는 정적시험대(static test bench)들과 구분하기 위해 동적 시험대(DTB : Dynamic Test Bench)라고 한다. 본 연구에서는 신궁 추진기관의 사출모타 점화에서 비행모타 점화에 이르는 일련의 비행절차를 확인하기 위한 동적 시험대 설계 및 제작, 계측장치 구성 및 데이터 획득 방법 등에 관한 내용을 소개하며, 동적 시험대에서 수회에 걸쳐 수행된 동적 시험 결과를 분석/정리하였다.
콘크리트 구조물의 노화도 평가를 위한 기초 연구로써 철근 및 무근 콘크리트 빔의 4점 굽힘 시험시 발생하는 음향방출 신호의 발생 거동을 관찰하였다. 본 연구는 미세 균열의 전개, 국부 균열의 진전, 부식, 철근의 박리 등 균열 발생 및 손상기구에 대한 AE 특성 고찰에 주안점을 두었다. 이들 각각의 손상 메카니즘을 모사하기 위해 무근 콘크리트, 노치를 가공한 무근 콘크리트, 정상적인 철근 콘크리트 그리고 부식된 철근 콘크리트 빔을 제작하였다. 손상 정도 및 펠리시티 효과(Felicity effect)를 관찰하기 위해 4점 굽힘 시험시 단계별 하중 증가 방식을 택하였다. AE 파형은 물론 AE event에 대한 발생 특성을 분석하였으며, 노화도 평가에 주요한 영향을 미치는 주요 변수들에 대해 조사하였다. AE event 발생의 누계치 및 Felicity ratio값 등은 손상의 정도에 따라 민감하게 변하는 것을 관찰하였으며, 노화도와도 상관관계가 있음을 확인하였다. 결과적으로 본 연구에서 얻은 AE 분석 기술은 철근 콘크리트 구조물의 균열이나 부식 손상과 같은 노화도 평가를 위해 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다.
본 연구에서는 클로로프렌 고무의 열 및 해수에 의한 노화 현상에 따른 물성 변화 및 사용 수명을 예측하였다. 가속 스트레스 수준은 열노화 $80^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $120^{\circ}C$, 해수침지노화 $40^{\circ}C$, $60^{\circ}C$, $80^{\circ}C$에서 2년 3개월(20,000Hr)동안 가속노화를 통해 인장시험을 수행하여 신장률, 인장강도, 경도를 통한 물성변화 측정을 하였다. 분석 결과신장율 저하가 가장 주된 고장지배모드임을 알 수 있었다. 아레누이스 식을 이용한 노화수명 예측 결과 열노화된 CR의 예측 수명은 $23^{\circ}C$에서 125년이며, 해수침지노화된 CR의 예측수명은 $23^{\circ}C$에서 9년이었다. SEM과 SEMEDS 분석 결과, 해수노화시편이 균열과 SEM-EDS에서는 산소의 농도가 증가하였으며, 이를 바탕으로 FT-IR에서는 해수와의 반응에 의하여 C-O와 C=O 결합이 생성되었음을 관찰하였다. 또한 DSC와 TGA 분석에서는 해수침지노화에 의하여 유리전이온도가 상승하며 분해온도가 낮아짐을 관찰하였다.
노화는 모든 다세포 유기물의 특징이다. 노화가 됨에 따라서 효소활성 및 면역반응의 감소와 과산화지질과 지방갈색물질의 축적, 효소와 염색질을 포함하는 단백질 구조의 변화, 호르몬계의 불균형 등이 일어난다. 그렇지만, 노화가 어떻게 일어나는지에 관하여는 현재까지 확실하지 않다. 본 연구진은 노화와 관련된 효소들에 관하여 연구를 하여 왔으며, 노화가 진행되는 동안의 효소의 활성을 유지시켜주거나, 또는 효소의 활성이 감소되는 것을 지연시켜 주는 물질을 찾고자 노력하였다. 그 가운데 하나로서, 고려인삼 추출물을 흰쥐에 기간별로 투여하여 효소활성의 차이, 열에 대한 안정성, 기질에 대한 친화력, 전기 영동 상의 이동성과 면역적인 반응을 대조군과 비교하였다. Glucose-6-phosphate dehydrogenase, 6-phosphog-luconate dehydrogenase, glutathione redutease, glutathion peroxidase와 같은 노화와 관련된 효소들의 활성을 고려인삼 추출물을 1개월간 흰쥐에 ($60{\~}80$g)투여하여 대조군과 비교 조사하였으나, 별 차이가 없었다. 그러나 고려인삼 추출물을 15개월간 투여하였을 때에는 이러한 노화관련 효소들의 활성이 급격히 증가함이 ($70{\~}200\%$) 관찰되었다. 예견된 바와 같이, 효소의 열에 대한 안정성과 기질에 대한 친화력도 증가함이 관찰되었다. 그러나 glucose-6-phosphate dehydrogenase의 경우에서 전기영동상의 차이 및 면역적인 반응은 대조군과 유사하였다. 이상의 결과는 고려인삼 추출물이 노화와 관련된 효소들의 활성이 감소되는 것을 지연시켜줄 수 있으며, 노화를 어느정도 지연시켜 줄 수 있음을 의미한다. 이와 같은 결과를 포함한 실험자료를 국제 인삼심포지움에서 발표할 것이다.$-tocopherol의 항 산화작용을 더욱 효과적으로 촉진 시킬 것으로 생각된다.-L(독성 호르몬-L)의 작용을 억제함으로서 암환자의 체중 감소를 방지하고, 식욕감퇴를 개선할것으로 생각된다.해되었으며, $Rb_{1}$은 장내의 효소와 tetracycline-resistantant bacteria에 의해 Rd와 2 종류의 미확인 물질로 분해되었다.xA_{2}$ synthetase 억제제인 imidazole의 효과와 유사하였다. 4. G-Re는 $1{\times}10^{-5}g/ml$ 이하의 농도에서는 효과가 없으나 $1{\times}10^{-4}g/ml$ 이상의 농도에서 농도의존적으로 유의성 있는 $PGE_{2},\;PGF_{2}{\alpha},\;TXB_{2}$의 생성억제와 함께 6-keto-$PGF_{1}{\alpha}$ 증가를 보였다. 이는 prostacyclin synthetase를 자극하는 serotonin의 효과와 같은 작용으로서 prostacyclin synthetase 억제제인 tranylcypromine에 대하여 길항효과를 보였다. 5. $TxB_{2}$생성억제 작용을 나타내는 ginsenoside들의 효과를 뒷받침하기 위하여 인삼 saponin 성분을 전처치한 patelet rich plasma에서 혈소판 응집시험 결과, ADP로 유도된 혈소판 응집반응에는 모든 인삼 saponin 성분들이 효과가 없었으나 arachidonic acid로 유도된 혈소판 응집반응에는 $G-Rb_{2}$, G-Rc, G-Re의 순으로 농도 의존적인 억제현상을 보였다. 이상의 결과와 같이 인삼 saponin 성분들은 arachidonic acid로부터 cyclooxygenase를
자율운항선박 원격제어시스템은 선박운항상태모니터링시스템, 통신시스템, 선박제어시스템으로 구성되어 있다. 육상제어센터는 자율운항선박의 원활한 원격제어를 위해 각 개별시스템의 통합절차를 거쳐 육상제어센터의 통합시스템을 구축하였다. 이에 본 연구에서는 원격제어 실선실험을 통해 작동성능시험, 제어성능시험, 조종성능시험 등 3종 성능평가를 시행, 원격제어시스템을 평가하고자 한다. 이중에서 일부 성능평가를 시행하여 식별된 문제점과 이를 해결하기 위한 방안을 제시, 향후 진행되는 추가성능시험을 통해 원격제어시스템의 안정성을 확보하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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