가연성 가스가 누출함에 따른 화재 및 폭발 재해는 공업화 사회에 있어서 방치될 수 없는 매우 중요한 문제이다. 기체, 액체, 분체가 단면적이 작은 분출구를 통해 공기중으로 분출될 때 분출하는 물질과 분출구와의 마찰로 인해 정전기가 발생한다. 분출되는 물질과 분출구를 구성하는 물질의 직접적인 마찰에 의해서도 정전기가 발생하고, 분출되는 물질 구성입자들간 상호충돌에 의해서도 정전기가 발생된다. 배관 내에 순수천연가스가 이송ㆍ분출할 때의 대전량은 매우 작다. (중략)
현대사회의 공업화 및 도시화에 따라 NG(Natural Gas)를 포함하는 일반 가연성 가스의 누출에 의한 화재 및 폭발 재해는 매우 중요한 문제이다. 기체, 액체 및 분체가 단면적이 작은 분출구를 통해 공기중으로 이송 및 분출될 때 분출물질과 분출구와의 마찰로 인해 정전기가 발생한다./sup 1)/ 배관 내에 순수 NG가 이송·분출될 때의 대전량은 매우 작다./sup 2,3)/ 그러나, 배관 내에는 벤트스텍 등 외부에서 유입되는 먼지 또는 배관내의 부식에 의한 산화철(Fe₂O₃) 등의 분체가 포함될 수 있으며 이러한 분체가 천연가스 등과 함께 분출될 때 배관과의 마찰로 인해 대전량이 크게 상승된다./sup 3,4)/ 또한 분출되는 물질 구성입자들간 상호충돌에 의해서도 대전량은 더욱 증가하게 된다./sup 5)/(중략)
최근 필자가 견직물방추 가공하기 위해 개발한 acryl 합성수지를 합성섬유와 견직물가공된 것이 정전기발생에 어떠한 영향을 미치는가를 알기 위해 실행했다. 본 실험조건은 다음과 같다. (A) 사용가공처리제는 0.5% acryl polymer 525였다(자가제). (B) 각 직물에 대한 정전기 대전압은 K.S. 규격마찰 검사(KS K 0555) 방식에 따라 했다. (C) 마찰대상 직물로서는 K.S. 표준규격 KS K 0905 cotton, nylon, polyester와 공시직물로 했다. (D) 시료로서 silk, nylon, polyester 및 acryl 직물을 상기 합성수지 가공한 것과 안한 것을 구분해서 정전기 대전압을 조사했다. (E) 가공한 것과 가공하지 않은 시료별로 K.S. 표준규격(KS K 0465) 방식에 의해 세탁했다. 이와 같은 조사로 인하여 여러 가지 흥미있는 결과를 얻었는데 그 결과는 다음과 같다. 1. polyster를 제외하고는 silk, bylon, acryl 직물의 가공직물의 대전압이 가공하지 않은 것의 대전압보다 높았다(Table 5참조). 2. 가공한 polyester 직물의 K.S. polyester에 대한 대전압이 현저하게 감소하였다. 3. 견직물의 대전성은 흠이 없는데도 불구하고 높게 나왔는데 그 이유로서는 견직물의 결점이 마찰에 약하다는 성질과 마찰에 의한 K.S. 표준검사규격이 마찰에 강한 합성섬유를 대상으로 되어서 견직물에는 부적합한데 있다. 4. 동질섬유직물간의 마찰로 인한 대전압이 이질섬유직물간이 대전압보다 작게 나왔다. 5. 정전기 대전압은 세탁반복에 따라 증가하였다. 6. 많은 조사 결과가 Contact Electrification Series 원칙에 준하고 있는 사실, 즉 series상 피차 멀리 배치될수록 마찰대전압이 높아지고 있었다(Fig. 6 참조). 7. 이러한 조사 결과는 정전기 발생에 관하는 한 혼방사작업에 문제점으로 될 것이다. 8. 또한 견직물 가공에 임해서도 정전기 대전압이 가공으로 인해 증가할 것이라는 문제를 잊어서는 안 된다.
전기로 분진은 전기로법에 의한 고철처리량의 증가와 함께 매년 그 양이 증가하고 있다. 이러한 전기로 제강분진은 매립에 의한 처리가 주를 이루어 왔으나, 최근 매립부지의 부족과 중금속 용출 등에 의한 위해성에 의해 특정폐기물로 지정되어 이에 대한 처리에 관심이 고조되고 있다. 본 연구에서는 전기로 분진의 재활용 방안과 관련하여 이의 형상 및 입도분포, 성분물질 등을 분석하였으며, 재활용 가능한 유가금속의 하나인 Zn의 마찰대전분리에 관한 기초 연구를 시행하였다. 그 결과 입자의 형상은 구형, 비구형이 집적되어 있고 그 구성 성분으로는 $ZnFe_2$$O_4$, ZnO, Fe, Zn 및 FeO등으로 구성되어 있는 것으로 관찰되었다. 특히, 회수 대상인 Zn는 그 중량이 제강분진의 15~30wt%로 그 함량이 높아 회수하여 재활용하기에 가치가 높다고 판단되었다. 전기로 제강분진내의 성분 물질들은 각각의 일함수가 다름으로 인해 대전 특성이 다르게 나타났으며, 이를 이용하여 Zn의 품위를 더 높여 제강분진을 분리할 수 있었다. 제강분진의 성분물질을 각각 단일 시료로 하여 재질이 다른 중간하전물질로부터 총 Zn의 품위를 높이는데 가장 적절한 중간하전물질을 결정하였다. 전극판의 간격, 전압의 세기, 순환처리 등에 의한 분리변수 등이 마찰대전분리의 효율에 미치는 영향을 조사하여 최적의 조건을 도출하였다. 이 조건에서 마찰대전분리 후 분진에 함유되어 있는 Zn의 함량이 50wt%를 상회하는 제강분진을 분리 회수 할 수 있었다.
전자제품 패키지에 요구되는 쿠션성과 정전방전 기능을 갖는 폴리우레탄 발포 필름의 제조기술을 확립하게 되면 IT산업용에 적용 가능한 필름제품이 개발되어 ESD(정전방전, Electrostatic Dissipation) 성능을 발휘하게 됨으로서 정전기 쇼크에 의한 각종 전자제품의 오작동이나 파손 방지가 가능하게 되어 포장재, 자동차 전자제품의 하우징 등으로 사용될 수 있게 된다. 전도성 고분자인 Polyaniline (PANI)은 다른 여러 고분자와 비교하여 볼 때 다른 유형의 전도성 고분자보다 합성하기가 쉽고 높은 전기전도도를 보임은 물론 열적 및 대기 안정성이 우수하며 가격이 저렴한 장점을 가지고 있다. 본연구는 CNT 나노기술을 응용한 IT산업용 적층간지용 ESD PU발포필름의 제조 가공기술 및 상품화 개발을 수행하고자 방수, 투습방수성을 가지는 유연재료인 폴리우레탄(PU)의 1액형 PU와 DMF에 PANI의 함량을 5, 10, 15, 20, 25, 30wt%로 변화시켜 제조한 PANI/DMF 분산용액과 IPA/MWNT 3wt% 분산용액의 혼용비에 변화를 주어 $120^{\circ}C$에서 2분 건조시켜 그라운드 필름을 제조하였다. 그리고 2액형 PU와 IPA/MWNT 3wt% 분산용액과 발포제를 사용하여 발포온도 $150^{\circ}C$에서 5분간 건조시켜 발포필름을 제조하였으며 이들의 전기적 특성과 역학적 특성을 조사하였다. 제조된 필름의 전기전도성은 전기저항측정기 KEITHLEY 8009를 사용하여 부피저항과, 표면저항을 각각 측정하여 확인하였으며, 필름의 마찰 대전압은 E.S.T-7 마찰 대전압 시험기를 이용하여 표면 마찰 대전압을 측정하여 확인하고, 필름의 물리적 특성은 인장시험기를 이용하여 breaking stress, breaking strain을 측정하였다. 필름단면의 CNT 발포특성은 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 측정하여 발포특성과 물성과의 연관성을 확인하였다. 그 결과 필름의 전기적 특성은 PANI가 30% 함량일 때 전반적으로 낮은 저항값이 측정되었으며, 마찰대전압을 측정한 결과 대부분의 시료가 0에 가까운 낮은 값을 가졌다. 필름의 물리적 인장특성은 PANI가 10wt%의 함량일 때 가장 높은 절단강도를 가졌으며 분산용액의 혼용비에 따른 경향성은 나타나지 않았다. 필름의 단면형상을 확인하여 발포특성을 분석한 결과 PANI의 함량에 따라 발포 cell의 크기는 뚜렷한 경향성을 보이지 않았으나 30wt%의 PANI/DMF 분산용액 20part(gr)와 3wt% IPA/MWNT 분산용액 40part(gr)로 제조한 시료의 cell이 가장 균일하고 고르게 발포되었으며, 3.90E+06ohm으로 가장 낮은 표면저항 값으로 측정되어 가장 좋은 전기전도성을 가짐을 확인하였다.
CNT 나노기술을 응용한 IT산업용 적층간지용 ESD(정전방전, Electrostatic Dissipation)PU 발포필름의 제조 가공기술 및 상품화 개발은 전자제품 패키지에 요구되는 쿠션성과 정전방전 기능을 갖는 폴리우레탄 발포 필름의 제조기술을 확립함으로써 가능 할 수 있다. 특히 IT산업용 필름제품이 개발되면 ESD 성능을 발휘하게 됨으로서 정전기 쇼크에 의한 각종 전자제품의 오작동이나 파손 방지가 가능하게 되어 포장재, 자동차, 전자제품의 하우징 등으로 사용될 수 있게 된다. 현재까지 ESD 기능을 부여하기 위해서 사용되는 충전재로는 금속섬유, 금속플레이크, 탄소섬유, 카본블랙 등이 있으며, 최근 탄소나노튜브를 응용한 연구가 많이 진행되고 있는데 탄소나노튜브는 직경이 수십nm, 종횡비 1000이상의 나노섬유형태로 서 전기전도성이 구리수준으로 알려져 있고 소량을 충전할 시 기계적 특성도 오히려 증대하는 장점을 가지고 있으며 전기적 특성으로는 상대적으로 낮은 나노튜브 함량에서는 ESD를 들 수 있고 높은 함량에서는 전자파 차폐성까지 기대되고 있다. 본 연구에서는 우수한 인장강도, 기계적 강도, 열적 안정성, 내약품성을 가지면서 습식 또는 용융공정을 통해 용이하게 시트, 필름, 코팅제를 제조할 수 있는 방수, 투습방수성을 가지는 유연재료인 폴리우레탄(PU) 1액형 PU에 MWNT 함량이 3wt%인 IPA/MWNT 분산용액을 PU 함량 대비 20, 30, 40파트로 함유시켜 $120^{\circ}C$에서 2분 건조시켜 제조한 그라운드 필름에 2액형 PU와 IPA/MWNT 분산용액에 발포제를 첨가하여 발포온도 140, 150, $160^{\circ}C$에서 5분간 건조시켜 시료 필름을 제조하였다. 제조된 필름의 전기전도성 측정은 부피저항과, 표면저항을 각각 측정하여 확인하였으며, 필름의 마찰 대전압은 E.S.T-7 마찰 대전압 시험기를 이용하여 표면 마찰 대전압과 반감기를 측정하여 확인하고, 필름의 물리적 특성은 인장시험기를 이용하여 breaking stress, breaking strain을 구하였다. 필름의 표면 특성은 영상 현미경 시스템을 사용하여 ${\times}1000$ 배율로 측정하여 분산특성과의 연관성을 확인하였다.
Taegwondo uniforms need powerful durability in fabrics against friction and shock because of higher exercising power. Therefore, in this study we developed more comfortable Taegwondo uniform for functional fabrics(deodorization rate, antibacterial activity and static charge). Chitosan is a deacetylated product of chitin, has widely been used in the biomedical sector, food industry, and textile industry. For the purpose of this study, we used the chitosan, which was congenial to the human body. Then, we compared the differences between the chitosan treated fabrics and non treated fabrics of Taegwondo uniform(100% polyester, 65% polyester/35% cotton). Chitosan was dissolved in 1% acetic acid. Also, the fabrics were washed using distilled water. Afterward, its treatment with chitosan was completed by padding the sample to its wet pick-up at $80{\pm}5%$ and by heating $150^{\circ}$ for 3 minutes. The chitosan treated Taegwondo uniform was improved on deodorization rate than non treated uniform. And the chitosan treated Taegwondo uniform was improved remarkably the antibacterial activity in all samples. In the further researches, the static charge was reduced in chitosan treatment uniform.
알루미늄 합금 재질은 무게의 경량화와 기계적강도가 우수하며 다른 비철금속에 비하여 값이 저렴한 장점이 있다. 현재 산업현장에서 활용하는 가장 흔한 접합법으로 TIG, RSW 등과 같은 용융 용접법을 현재는 많이 사용 하고 있지만 열전도도가 높아 열 확산이 빠르고, 이에 따라 모재의 팽창이 일어나 열변형을 유발하며, 산화피막은 그 내부에 함유된 결정수가 아크용접 중 분해되어 수소를 방출함으로 기공이 발생하여 부도체로 저항용접시 전도성을 방해하는 등의 문제를 발생시킨다. 또한 철에 비해 4배정도 큰 전기전도율에 따라 저항용접시 대전류를 사용해야 하는 등의 문제점이 발생하고 있다. 이와 같은 알루미늄 합금의 용융용접 과정에서 발생하는 단점을 극복하는 기술로 고상접합 방법인 마찰교반용접법(Friction Stir Welding)이 활용되고 있다. FSW는 1991년 영국의 TWI에서 개발된 최신 용접법으로 모재를 용융점 아래에서 고상용접시키는 방법으로 용융에 따른 열변형과 흄가스(hume gas)와 스패터(spatter)를 억제시켜 주는 친환경적인 용접법이다. 이러한 마찰교반용접의 기술은 그동안 특허에 따른 로열티가 산업현장에서 사용하는데 문제가 되었으나 특허보호 기간인 20년이 1년정도의 기간밖에 남지 않은 상황에서 그 사용은 날로 증가하리라 본다. 이러한 마찰교반용접부의 결함을 평가하는 방법에는 UT, RT 등이 활용되고 있으나 얇은 박판에서의 결함검출은 용이하지 않다. 이리한 문제점을 해결하기위하여 초음파 가진을 이용한 적외선 열화상 검출 기법을 이용하여 마찰교반용접부의 결함 검출 가능성을 연구하였다. 20kHz의 주파수를 400Watt로 가진시켜 겹치기(lap joint) 마찰교반용접이된 A6061-T6의 용접부에 초음파를 입사하였을 때 발생하는 열을 적외선 열화상 카메라를 이용하여 측정함으로써 마찰교반겹치기 용접부의 결함 검출에 활용하였다. 용접부에 초음파를 입사하였을 때 부분적으로 온도차이가 발생하였고, 그에 따른 열화상을 검출 할 수 있었다. 이러한 열화상과 실제 시험편의 용접부의 강도를 평가하기 위하여 인장시험을 하였다. 그 결과 초음파 적외선 열화상 검출에서 발열부위가 나타난 부분이 인장시험에서 낮은 인장강도를 보였다.
외곽 침입 탐지를 위한 전자보안 펜스 시스템은 광망, 장력, 자력 등 다양한 시스템이 개발되어 국가 보안시설에 설치되고 있으나, 실외에 설치가 되는 시스템으로 환경 잡음에 따른 오경보의 발생에 따라 현장적용에 불편함이 크다. 본 논문에서 연구하는 마찰대전 방식의 전자보안펜스 시스템은 침입에 따른 감지 성능뿐 아니라, 경제성, 시공편리성, 유지보수 측면에서 많은 장점을 가지고 있으나, 환경 잡음에 따른 신뢰성 개선이 필요하다. 본 연구의 목적은 환경 잡음에 따른 오경보 감소에 대한 연구를 하는 것이다. 기존의 마찰대전 방식 전자보안펜스 시스템은 펜스 침입 신호의 크기를 분석하여 침입 경보를 결정했으나 강풍과 같은 환경잡음에 의해서도, 동일한 신호의 크기가 발생되어 오경보의 해석에 어려움이 있었다. 오경보 감소방안 연구를 위해 서울시립대학교 교내의 온실 실험실 Fence 위에 시스템을 설치하였고, 환경잡음 신호와의 관계를 분석하기 위해 온도, 풍속, 습도 등에 대한 데이터를 별도로 수집하였다. 수집된 신호는 고속푸리에 변환 FFT(Fast Fourier Transform)를 이용해 주파수 특성을 분석하여, 침입신호와 환경잡음신호를 구분하는 알고리즘으로 개선하였다. 제안된 신호침입 알고리즘의 적용 전 후 데이터를 수집, 분석한 결과, 알고리즘 적용 후, 약 98%의 개선이 있음을 확인하였다. 실제 주요보안 시설에 설치할 경우 주변 잡음신호에 대해 신뢰성을 향상할 수 있는 알고리즘인 것을 확인하였다.
본 연구는 교통량이 가로수 식재지 토양의 화학적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 실시되었다. 이를 위해 대전시에 위치한 은행나무와 양버즘나무 가로수 주변 토양의 화학적 특성을 조사 분석하였다. 교통량이 많은 지역의 토양 pH는 7.0 내외로 높게 나타났으며, 이는 제설용으로 살포되고 있는 염화칼슘이나 콘크리트로부터 용해되어 흘러나오는 알칼리성분 및 염기성 분진 때문으로 사료된다. 토양 중 Fe, Cd, Cu, Zn, 그리고 Pb 농도는 충남대학교 지역에서 보다 교통량이 많은 대전역전과 대화공단지역에서 높게 나타났다. 이와 같은 결과는 자동차의 타이어 및 부품의 합금 등으로 이용된 물질들이 도로 주행 시 마찰 또는 마모되어 도로주변으로 배출되었기 때문으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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