• Composites Research
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• 제33권2호
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• pp.68-75
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• 2020

최근 우수한 내구성과 높은 광촉매반응 효율로 인해 TiO₂의 활용이 다각적으로 검토되고 있다. 특히 대기 중 오염물질을 제거하기 위해 시멘트계 물질에 TiO₂를 혼입하는 연구가 활발히 진행되고 있다. TiO₂를 혼입한 시멘트계 물질은 타일, 블록, 구조체의 형태로 터널, 중앙분리대 및 방음벽 등 도로부속물로의 잠재적 활용이 검토되어지고 있다. 따라서 TiO₂혼입에 따른 시멘트계 물질의 특성변화에 대한 철저한 이해가 선행되어야 할 것이다. 본 개요 논문에서는 TiO₂를 혼입한 시멘트계 물질의 다양한 물리·화학적 특징과 대기 오염물 제거 성능에 대한 선행연구를 소개하고자 한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.214-226
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• 1992

현재 산업계 각 분야에서 점용접은 사용하지 않는 곳이 거의 없을 정도로 박판구조물의 소재 연결분야에 광범위하게 응용되고 있어 피 공학적 및 공업적 중요성은 증가하고 있지만 이에 대한 피로거동을 연구한 예가 거의 없어 그것에 대한 자료의 축적이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 자동차업계에서 널리 사용되고 있는 복합조직인 고장력강판(High Strength Steel Sheet, HS)과 아연도금강판(Galvanized Steel Sheet, GA)을 선택하여 각 강판간의 점용접(点熔接) 피로특성(疲勞特性)을 규명하였다. 즉 두 종류의 동종(同種) 점용접재(点熔接材)($HS{\times}HS,\;GA{\times}GAB$)와 두 종류의 이종(異種) 점용접재(点熔接材)($HS{\times}GA,\;HS{\times}GAB$)간의 단점(單点) 점용접(点熔接) 시험편(試驗片)을 제작하여 상온하에서 정적 인장시험과 편진(片振) 인장 축하중 피로시험을 실시하여 각 재질간의 정적 인장특성과 피로특성(疲勞特性)을 파괴역학적으로 규명하였다. 위의 실험을 통하여 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. 동일 조건하에서 두 종류의 동종 및 이종 점용접재를 인장시험한 결과 강성의 차이에도 불구하고 비교적 그 차이가 적었다. 2. 저하중 장수명 영역에서는 피로균열이 너깃근처에서 생성되었지만 고하중 단수명 영역에서는 너깃에서 좀 더 멀리 떨어져 균열이 발생하였다. 3. 최대응력확대계수 Kmax와 각 용접재의 피로수명 $N_f$사이에는 거의 선형적인 관계를 나타내었고 log-log 좌표상에서 좁은 밴드내에 모였다. 이 관계는 다음과 같은 식으로 표현되었다. $Kmax=H{\cdot}{N_f}^{P}$ 여기서 H와 P는 재료상수이다.

• 디지털융복합연구
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• 제19권9호
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• pp.283-288
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• 2021

4차 산업혁명과 디지털 혁명으로 인해 조형 예술이나 공예 분야에서도 제조 방식이나 구조 등에서 많은 변화를 보이고 있다. 이에 본 연구에서는 3D 프린터라는 디지털 기술을 효과적으로 활용한 이 시대에 맞는 새로운 작업 방법을 제시하고자 하였다. 본 연구를 위해 가장 먼저 3D 프린팅 기술에 대한 이론적인 배경을 이해하고, 3D 프린팅 기술의 활용 사례에 대한 선행 연구를 정리하였다. 이를 토대로 3D 프린터를 활용하여 세 가지 방식의 크래프트 몰드를 제작하였다. 연구 결과, 3D 프린팅 기술을 활용한 크래프트 몰드의 두께 혹은 겹침 여부에 따라 각각 나타나는 특성이 있었다. 첫째, 크래프트 몰드 두께의 경우, 얇을수록 강도가 약했지만 몰드 안의 내용물을 꺼내기 수월하다는 장점이 있었다. 하지만 밀도가 크고 무거운 성질의 재료를 담기에는 두께가 두꺼운 크래프트 몰드가 안정적이라 판단하였다. 둘째, 크래프트 몰드의 겹침 여부의 경우, 두 겹으로 겹친 몰드를 사용한 결과 얇은 두께와 두꺼운 두께의 몰드의 장점을 모두 갖추었다. 하지만, 꺼내놓은 내용물의 표면이 매끄럽지 않아 후가공이 필요하다는 단점이 있었다. 추후 연구에서는 3D 프린터에 사용하는 필라멘트의 소재에 관해서도 다루었으면 한다.

• 보존과학회지
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• 제38권2호
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• pp.133-143
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• 2022

본 연구에서는 대구근대역사관 소장 인력거의 재질별 분석을 통해 다양한 재질이 복합적으로 사용되는 근·현대문화재의 재료를 확인하고, 보존 및 관리의 기초 자료를 구축하고자 하였다. 금속, 목재, 섬유, 도료를 대상으로 P-XRF, 수종분석, 섬유동정, 도막층 분석(층상 구조, SEM-EDS, FTIR)을 실시한 결과, 금속은 구리(Cu), 아연(Zn), 황동(Brass)과 철(Fe)로 확인되었다. 목재는 상수리나무류, 삼나무, 대나무아과, 비자나무속이 식별되었으며, 이 중 삼나무는 일본 자생종으로 인력거 제작 당시 일본에서 목재를 수입하여 제작하고, 근대 일본 인력거의 제작 양식에 영향을 받은 것으로 추정되었다. 섬유는 면(Cotton)을 주로 사용하였으며, 일부는 가죽(Leather)도 확인되었다, 도막층은 캐슈(Cashew)를 사용하여 1회 이상 도포한 것으로 관찰되었으며, 특히 인력거 몸체부는 섬유층, 토회층, 도료층, 채색층이 중복되어 관찰되고, 성분이 다른 적색 안료(산화철 및 진사)층이 관찰된 점을 보아, 과거 일부 보수 및 보존처리가 진행된 것으로 판단된다.

• 교육녹색환경연구
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• 제22권1호
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• pp.1-12
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• 2023

범죄는 예방이 더 중요하다는 인식이 확산되면서 국내에도 범죄예방 환경설계 방법인 CPTED가 도입되어 다양한 공간에 적용되고 있다. 이에 본 연구에서는 안전한 학교의 설계를 위해 CPTED의 근간이 되어준 '조망과 은신'의 이론의 개념과 적용방법을 고찰하고 이를 기반으로 초등학교의 공간을 분석하여 특성과 방법을 도출하는 것을 목적으로 하였다. 사례연구의 대상은 최근 10년 이내에 완공된 해외의 중소규모 초등학교 가운데 창의적 발상이 돋보이는 6곳을 선정하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 조망의 공간특성은 구성의 입체성과 동선의 주목성으로 나눌 수 있었다. 구성의 입체성은 구조와 요소를 활용한 공간 입체성 그리고 파노라마와 전망의 시선 입체성의 설계방법으로 구현되고 있었다. 동선의 주목성은 형태, 재료, 색채를 활용하고 있었. 은신의 공간특성은 크게 매스의 분절과 공간 위요성으로 도출되었다. 매스의 분절성은 매스들의 관입, 적층, 병치, 중첩을 통해 선형, 중심형, 방사형, 그리드형, 클러스터형으로 재조합될 수 있으며 공간의 위요성은 크게 상부형과 측면형의 설계방법으로 구분되었다. 사례의 대상들이 국내의 사회적 여건이나 교육방식과 다른 점도 있지만, 초등학교 복합화와 개방화의 흐름 속에서 안전한 초등학교 건축을 위한 이론적 틀이자 설계방법에 대한 기초자료가 기대한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.53-59
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• 2010

최근 들어 적외선을 이용하여 콘크리트 구조물의 결함 또는 공동 등을 평가하려는 비파괴 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이는 유지관리기법의 중요한 부분을 이루고 있다. 적외선 화상분석(Infrared Thermography)을 콘크리트 표면에 적용할 경우, 콘크리트의 표면온도는 표면을 구성하는 재질과 열적특성(비열, 열전도율, 열전달율)에 따라 그 응답이 다르게 나타나게 된다. 서로 다른 배합을 가지는 시멘트 모르타르에서는 공극률이 다르게 구성되고, 표면에서 공극률의 차이는 열에 노출된 뒤, 냉각되는 과정에서 열적 거동이 다르게 평가된다. 한편 이러한 공극률은 강도 및 염화물 확산계수와 같은 역학적/내구적 특성에 영향을 주기도 한다. 본 연구에서는 외부에서 열을 가하여 측정하는 능동방식(active type)을 이용하여, 표면의 온도변화를 분석하였다. 물-시멘트비 55%와 65%인 시멘트 모르타르 시편을 제작하였으며, 공극률, 압축강도, 염화물 확산계수 등의 물리적 특성값들이 평가되었다. 이후 동일한 실내조건(온도 $20{\sim}22^{\circ}C$, 습도 55-60%)에서 적외선 화상분석 기법을 적용하였다. 시간의 경과에 따라 공극을 많이 포함하는 시편의 경우, 표면 온도가 상대적으로 증가하였으며, 온도가 일정해지는 시점(임계시점)이 단축되고 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 특성은 콘크리트와 같이 공극과 골재를 가지고 있는 복합재료의 품질 평가에 적용할 수 있음을 시사한다. 한편 공극률과 실험상수를 고려하여, 공극률에 따라 변화하는 임계시간에 대한 계산식을 제안하였다. 본 논문에서는 시멘트 모르타르의 공극량의 변화에 따른 물리적 변화와 이에 따른 열특성 변화가 논의될 것이다.

• Composites Research
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• 제37권2호
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• pp.86-93
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• 2024

내부 폼 코어는 자동차에 사용되는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 리어 스포일러의 성능에 중요한 역할을 한다. 하지만, 고속 주행 상황 (200 [km/h])에 대한 내부 폼 코어에 따른 CFRP 리어 스포일러에 관한 연구는 여전히 부족한 실정이다. 이러한 동기를 바탕으로, 본 연구에서는 고속주행 조건에서 다양한 폼 코어 종류에 대한 CFRP 자동차 리어 스포일러의 성능 분석을 수행하였다. 이번 연구에서 사용한 폼 코어의 종류는 Polymethacrylimide (PMI), Polyvinyl chloride (PVC), 그리고 Styrene acrylonitrile (SAN) resin이며, 선정된 폼 코어를 활용하여 진동 특성 및 고속주행상황에서의 거동 양상을 분석하였다. 추가적으로, 고속주행 상황에서 리어 스포일러의 내부 폼 코어의 중요성을 파악하기 위해 내부 폼 코어가 존재하지 않는 중공인 경우 또한 분석하였다. 그 결과, 변형 양상에서는 PMI 폼코어가 가장 좋은 성능을 보였고, 진동 특성에서는 PVC 폼 코어가 가장 좋은 성능을 보임을 확인할 수 있었다. 또한, 중공의 경우에는 변형양상 및 진동 특성 모두에서 가장 낮은 성능을 보임을 확인할 수 있었다. 결과적으로, 본 연구를 통해 고속 주행상황에서 내부 폼 코어 구조가 CFRP 리어 스포일러의 성능을 크게 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었으며, 또한 내부 폼 코어의 선택에 따라 강점을 보이는 특성이 다르게 나타남을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제31권2호
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• pp.43-50
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• 2018

화학기상증착 탄화규소(CVD-SiC)의 높은 증착율과 우수한 굽힘강도 특성을 얻기 위해 증착온도에 대한 영향을 연구하였다. Hot-wall CVD 방법으로 메틸트리클로로실란(MTS : $CH_3SiCl_3$)을 이용하여 $1250{\sim}1400^{\circ}C$ 조건에서 제조된 탄화규소는 $95.7{\sim}117.2{\mu}m/hr$ 정도의 증착율을 보였다. 율속반응은 $1300^{\circ}C$ 미만에서는 표면반응, 그 이상의 온도에서는 물질전달 지배영역 특성을 나타내었다. Arrhenius plot을 통해 계산한 활성화 에너지는 각각 11.26 kcal/mole과 4.47 kcal/mole이였다. 증착온도별 표면 형상은 $1250^{\circ}C$ pebble에서 $1300^{\circ}C$ facet 구조로 변하였고, $1350^{\circ}C$ 이상에서는 multi-facet 구조를 나타내었다. 단면 형상은 $1300^{\circ}C$ 이하에서 columnar, $1350^{\circ}C$ 이상에서 isometric 구조를 보였다. 결정상은 모두 ${\beta}$-SiC로 확인되었지만 결정성장 방향은 $1250^{\circ}C$ (111)에서 $1300^{\circ}C$ 이상부터 (220) peak가 관찰되었으며, $1400^{\circ}C$에서는 (220)으로 완전히 변함을 알 수 있었다. 굽힘강도 특성은 증착온도가 증가할수록 치밀화되고, columnar에서 isometric 조직으로 변화되면서 $1350^{\circ}C$에서 최대값을 나타내었으며, $1400^{\circ}C$에서는 grain size 증가와 결정성장 방향이 최밀충진면인 (111)에서 (220)으로 완전히 변하면서 감소된 것으로 보인다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제48권6호
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• pp.791-806
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• 2020

본 연구에서는 공학목재로 목구조건축에 주로 사용되는 집성재 및 CLT 그리고 Ply-lam CLT의 블록전단시험을 실시하여 강도 및 파괴 유형을 비교 분석하였다. 이를 통해 Ply-lam CLT의 라미나 및 합판의 수종, 접착제의 종류 및 Layer구성 등 최적생산을 위한 제조조건을 구명하고자 하였으며 그 결과는 다음과 같다. 블록전단시험을 통해 집성재, Ply-lam CLT, CLT 순으로 높은 강도를 나타냈다. 특히, 낙엽송 합판과 낙엽송 라미나의 복합구조로 제조되는 Ply-lam CLT의 전단강도는 집성재 전단강도 기준인 7.1 N/㎟을 통과하였다. 아울러 본 연구에서는 집성재, CLT, Ply-lam 접착에 사용된 접착제 종류에 따른 전단강도의 차이는 나타나지 않았다. 그러나 Ply-lam CLT의 경우에는 라미나와 합판의 수종에 따라 Ply-lam CLT의 전단강도의 차이를 나타냈다. 그 결과는 낙엽송 > 남양재 ≒ 육송 합판 순으로 높은 강도를 나타났다. Ply-lam CLT의 최적 구성은 낙엽송 합판과 낙엽송 라미나를 사용하는 경우이며 접착제는 용도에 따라 PRF, PUR을 선정하여 사용하면 될 것으로 판단된다. 목질재료 유형에 따른 전단강도 파괴 양상 결과 분석을 통하여 집성재는 shear parallel-to-grain, CLT는 rolling shear, Ply-lam CLT는 shear parallel-to-grain과 rolling shear가 복합적으로 나타났다. 이는 전단강도 결과와 밀접한 관련이 있으며 rolling shear로 인하여 CLT보다 Ply-lam CLT에서 더 높은 전단 강도를 나타내는 것으로 판단된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제47권4호
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• pp.424-434
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• 2009

연구목적: 임플란트는 수직교합 하중에는 비교적 잘 견디나 측방하중에 대해서는 약한 역학적 성질을 갖고 있으므로 임플란트의 재료 특성과 기하학적 형태에 따른 응력 분석 연구의 필요성이 제기되고 있다. 연구재료 및 방법: 외부육각구조를 갖는 28개의 임플란트를 7개씩 4군으로 나누어 그 제품에 적합한 UCLA gold abutment를 이용해, 제3형 금합금으로 보철 물을 제작하였고, A군 (3i, FULL $OSSEOTITE^{(R)}$-Implant), B군 (Nobelbiocare, Branemark $System^{(R)}$Mk III Groovy RP), C군 (Neobiotec, $SinusQuick^{(TM)}$ EB), D군 (Osstem, US-II)으로 분류하였다. 고정체와 지대주나사, 지대주를 연결한 후 수직적으로 절단하여 연마한 후 미세경도계를 이용하여 10군데에서 경도측정을 실시하였고, 동적하중 피로시험기를 이용하여 60-600 N범위로 파절시까지 동적 하중을 가하였다. 주사전자현미경을 이용하여 지대주나사 및 고정체의 파절 양상과 파절 위치 등을 관찰하였고, 유한요소분석을 통해 고정체와 지대주 나사에 나타나는 응력 분포와 파절면을 비교 분석하였다. 결과: 1.고정체 경도는 A, B, C, D군에서 각각 245.3, 289.7, 281.3, 300.4 Hv로 D군이 가장 높았고, A군이 가장 낮았다. 지대주 나사의 경도는 A, B, C, D군에서 각각 340.00, 317.62, 306.5, 306.2 Hv로 A군이 가장 높고, D군이 가장 낮았다. 2. 모든 실험군에서 임플란트 고정체의 파절은 응력이 집중되는 고정체 3-4번째 나사산 홈 (valley) 부위 또는 내면의 사공간부와 일치하는 부위에서 발생되었고, 피로수명은 A, B, C, D군에서 각각 31585, 47311, 30141, 105371로 D군이 가장 높았으며, A, B, C군과는 유의한 차이가 있었다(P<.05). 3. 파절양상은 B군과D군에서는 고정체와 나사 모두에서 수직 (longitudinal)파절과 수평 (transverse)파절이 동시에 일어나는 복합 (complex mode) 파절이 관찰 되었고, A와 C군에서는 고정체에서 수평 (transverse mode) 파절만이 관찰되었다. 4. 유한요소분석 결과 인장응력이 가장 높은 고정체 표면부에서 피로 균열이 시발되어 압축응력이 가장 높은 반대편 부위로 피로균열이 전파되었으며, 최대 유효 응력값은 C군이 가장 높았고, B군에서 가장 낮았다. 결론: 피질골 높이와 일치하는 임플란트 고정체 부위에서 최대 인장 주응력이 발생되며, 고정체 사공간부 (dead space)가 최대 인장 주응력이 작용하는 지그 표면과 일치할 때 피로파절이 발생되었다. 따라서 악골에 식립된 임플란트의 신뢰성을 향상시키고 수명을 증대시키기 위해서는 가능한 임플란트 주위의 골소실이 일어나지 않도록 해야 할 것이나 골흡수가 일어나 사공간부 수준까지 진행된다면 임플란트의 파절 빈도가 증가될 수 있으므로 이에 대한 대처가 필요할 것으로 사료된다.