• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.85-92
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• 2010

최근 국내에서도 지진의 발생 가능성이 증가하는 추세이며 교량 및 터널 등의 시설물에 대한 지진과 같은 예상하지 못한 작용하중에 대한 안전성을 강화하고 있다. 특히, 1988년 이전 건설된 도시철도 시설물의 대부분은 내진설계가 반영되지 않아 지진하중에 대해 취약할 수 있으므로, 내진안전성에 대한 검토와 보강이 요구되고 있다. 이 연구에서는 도시철도 개착식 터널의 내진성능 향상을 도모하고자, 구조적 취약부분인 내측 기둥에 내진보강을 위한 새로운 FRP-연성재 적층복합체를 제안하였다. 적층조건에 따른 FRP-연성재 적층복합체에 대한 실험을 통해 재료물성치를 산출하여, 이를 근간으로 수치모델을 작성하였다. 수치해석을 통해 제안된 보강재로 보강된 RC기둥의 내진성능이 증대됨을 알 수 있었다. 또한 섬유보강재의 적층조건 (연성재의 종류, FRP 적층수, 섬유배향각)에 따라 성능 향상의 차이가 있는 것을 확인할 수 있었다.

• Elastomers and Composites
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• 제44권1호
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• pp.22-33
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• 2009

최근에 나노충전제를 낮은 부피 분율로 보강한 엘라스토머-나노복합체는 흥미 있는 물성 때문에 관심을 크게 불러 일으켰다. 특히 층화 규산염 클레이(clay), 카본 나노튜브(carbon nanotube), 나노섬유, 탄산칼슘, 금속 산화물 또는 실리카 나노입자 등과 같은 나노충전제를 탄성체에 혼입하면 기계적 물성, 내열성, 동적 기계적 물성, 화염지연성, 차단성 등이 크게 향상된다. 나노복합체의 물성은 크게 고분자 기질, 나노충전제의 성질과 이들의 혼입 방법에 좌우한다. 탄성체 기질 내에 나노충전제들의 균일한 분산은 원하는 물리적 특성과 기계적 특성을 얻기 위한 일반적 필수조건이다. 본 논문은 층화 규산염, 실리카(silica), 카본 나노튜브(carbon nanotube), 나노섬유와 여러 가지 다른 나노입자로 보강된 탄성체 나노복합체의 현재 개발 현황을 소개하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.407-415
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• 2023

본 연구에서는 폐로프 재활용 섬유를 사용하여 보강된 시멘트 복합체(이하, W 시리즈)의 탄산화 시험을 EN 12390 규정에 따라 수행하고, 폴리프로필렌 기반 상용 보강재 (이하, P 시리즈)를 함유한 경우와 비교 분석하였다. 탄산화 시험 결과, 탄산화 깊이는 물시멘트비에 특히 큰 영향을 받았으며, 동일 조건에서 폐로프 보강재 함유 시멘트 복합체의 탄산화 저항성능이 상용 PP 계열 보강재를 혼입한 경우보다 다소 우수함을 확인하였다. 총 250일의 탄산화 시험 기간 동안, P시리즈와 W 시리즈 모두 압축강도가 증가하는 추세를 보였으나 W 시리즈의 평균 압축강도가 P 시리즈보다 다소 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 시험 초기 단계에는 W 시리즈가 P 시리즈와 동일 수준의 휨강도를 얻었으나, 후반에는 P 시리즈가 평균 1.0 MPa 더 높은 휨강도를 보였다.

• 공업화학
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• 제26권5호
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• pp.615-620
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• 2015

폴리프로필렌(polypropylene, PP)과 대나무 섬유(bamboo fiber, BF) 복합체의 물성에 미치는 상용화제의 영향을 고찰하기 위해 이축압출기를 이용하여 PP/BF 복합체를 제조하였다. BF의 함량은 10에서 25 wt%로 변량하였고, 상용화제는 3 wt%로 고정하였으며, 폴리프로필렌과 대나무 섬유와의 혼화성 증대를 위한 상용화제는 무수말레인산(maleic anhydride, MAH)이 그라프트된 PP-g-MAH를 사용하였다. 상용화제를 적용한 복합체의 화학구조는 적외선 분광 스펙트럼의 $1700cm^{-1}$ 근처에서 나타나는 카르보닐기(C=O) 신축진동 피크의 존재 여부를 통해 확인하였으며, 압출온도와 스크류 회전속도는 기계적 물성과 탄화 정도를 고려하여 210, 100 rpm으로 선정하였다. PP/BF 복합체의 용융거동은 큰 차이를 보이지 않았지만 결정화 온도는 $10-20^{\circ}C$ 정도 증가를 나타내었고, 이는 BF가 불균일 핵제로 작용하기 때문으로 해석할 수 있다. 인장시험, 굴곡시험을 통해 BF의 함량이 15-20 wt%일 때 상용화제의 효과가 뚜렷하게 나타나는 것을 확인하였고, 이는 PP와 BF의 계면 접착특성으로 설명할 수 있다. 계면 접착특성 향상은 파단면의 SEM 사진과 접촉각을 통해 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.111-120
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• 2012

이 연구는 섬유 보강 시멘트 복합체(SHCC) 내에 매립된 철근의 겹침이음 성능을 평가하고자 하였으며, 이에 따라 단조 및 반복 재하시의 겹침이음된 철근의 인장 실험을 실시하였다. 총 10개의 SHCC 및 콘크리트 배합이 계획되었으며, 실험체의 변수는 보강섬유 종류(폴리에틸렌 및 강섬유), 팽창재 대체율(0% 및 10%) 및 실험체의 설계강도(30 MPa 및 100 MPa)로 계획하였다. SHCC 및 콘크리트 배합에 매립된 철근의 겹침이음 길이는 각각 콘크리트 구조설계 기준에 의거하여 산정된 겹침이음 길이의 60% 및 100%를 적용하였다. 실험 결과 SHCC에 철근이 매립될 경우 철근의 겹침이 음 성능을 향상시키는 것으로 나타났으며, SHCC 배합에서 보강 섬유 종류(PE-SHCC 및 PESF-SHCC)에 관계없이 겹침 이음된 철근의 인장강도 및 부착강도 증진에 기여하는 것으로 나타났다. 또한 SHCC에 팽창재를 대체할 경우 SHCC에 매립된 철근 겹침이음부의 거동 특성을 개선하는 특징을 보였다. 한편 균열 특성에서는 배합조건 및 재료특성에 따라 PE-SHCC가 PESF-SHCC에 비해 보다 많은 미세균열 특성을 나타내었다. 전언한 바와 같이 이 연구는 SHCC의 변형경화 특성에 따라 매립된 철근과의 상호작용을 증진시킴에 따라, SHCC에 매립된 철근 겹침이음 길이를 감소할 경우에도 양호한 거동 특성을 보이는 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.130-137
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• 2023

이 연구는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNTs) 혼입 PVA 섬유보강 시멘트 복합체에서 배합 순서에 따른 영향을 분석하기 위해 배합 순서를 변수로 고려한 실험을 통해 유동성, 압축 및 휨인장 성능을 분석하였다. 실험 결과, CNT 혼입으로 인하여 유동성이 크게 감소하였으며, CNT가 혼입된 경우 배합 순서에 따라 유동성이 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 압축 강도는 물과 CNT 수용액을 미리 섞어 혼입한 후 PVA 섬유를 혼입하는 순서가 가장 강도 증진 효과가 뛰어난 것으로 나타났으며, 휨인장강도는 건비빔 후 물과 CNT 수용액, PVA 섬유를 미리 섞은 후 배합한 방식이 가장 높은 것으로 나타났다. 다만, 휨인장 거동에서 연성도는 배합 순서와의 연관성이 명확하게 나타나지 않았다. 또한, 미세구조에의 영향을 분석하기 위해 주사전자현미경(SEM) 이미지 분석을 수행하였다. SEM 이미지 분석 결과, 모든 시편에서 CNT가 골고루 분산되어 분포하고 있는 것으로 나타나 CNT가 강도 증진 효과에 기여하고 있는 것을 확인할 수 있었으나, 배합방식으로 인한 차이는 명확하게 나타나지 않았다. 이 연구의 주요 결과는 향후 CNT 혼입 PVA 섬유보강 시멘트 복합체의 작업성 및 재료성능 평가 관련 연구에 유용할 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.412-412
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• 2016

염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cells, DSSCs)는 식물의 광합성원리와 매우 유사한 작동원리를 갖고 있는 전지이며, 간단한 구조, 저렴한 제조단가, 친환경성 등의 등의 장점으로 인하여 많은 관심을 모으고 있다. 이러한 염료감응 태양전지는 빛을 받아들인 염료분자가 전자-홀 쌍을 생성하며 전자는 반도체 산화물을 통해 이동되고 전해질의 산화환원 과정을 통해 염료 분자가 다시 환원되는 순환메커니즘을 따르고 있다. 일반적으로 염료감응 태양전지는 밴드 갭 에너지가 큰 반도체 산화물을 포함하는 작업전극, 산화환원 반응을 통해 전자를 염료로 보내는 전해질, 환원 촉매역할을 하는 상대전극으로 구성되어 있다. 특히, 상대전극으로는 우수한 촉매특성과 높은 전도성을 갖는 백금이 가장 많이 이용되고 있지만 가격이 비싸고 요오드에 취약하기 때문에 상용화에 큰 장애물이다. 따라서, 백금을 대체하기 위해 저가의 탄소나 고분자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 그 중 탄소나노섬유(carbon nanofiber, CNFs)는 높은 표면적과 뛰어난 화학적 안정성으로 촉매효율을 증대시킬 수 있어 촉매물질로서 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 상대전극에 탄소나노섬유기반 복합체를 합성하였고, 성공적으로 저가격 및 고성능의 염료감응 태양전지를 제작하였다. 이때, 지지체인 탄소나노섬유는 전기방사법을 통해 합성하였으며, 수열합성법을 이용하여 금속산화물을 담지하였다. 이렇게 제작된 탄소나노섬유-Fe2O3 복합체는 scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, 그리고 X-ray photoelectron spectroscopy 통해 구조적, 화학적 특성을 평가하였으며 전기화학적 특성 및 광전변환 효율을 분석하기 위해 cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, 그리고 solar simulator를 사용하였다. 본 학회에서 위와 관련된 더 자세한 사항에 대해 논의할 것이다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권2호
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• pp.167-174
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• 2017

고비율의 고로슬래그를 사용한 슬러리 충전 고성능 섬유보강 시멘트 복합체(SI-HPFRCC)의 역학적 성능을 평가하였다. SI-HPFRCC 실험체 제작을 위해 hooked-end 형의 강섬유를 6.4% 사용하였다. 재령에 따른 압축강도 및 압축인성과 휨강도 및 휨인성 실험을 통해 SI-HPFRCC의 역학적 성능을 평가하였다. 또한 섬유보강 효과를 평가하기 위해 SI-HPFRCC 실험체 제작에 사용된 슬러리 매트릭스의 압축강도 및 휨강도를 측정하였다. 실험결과 SI-HPFRCC의 휨거동이 재령에 따라 취성이 증가함을 확인하였다. 압축거동의 경우에도 재령에 따른 취성 증가를 볼 수 있었으나 그 정도는 미미하였다. 강도측면에서 볼 때 SI-HPFRCC는 슬러리 매트릭스에 비해 약 140~190%의 압축강도 증가와 440~500%의 휨강도 증가를 보였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.941-944
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• 2008

PVA 섬유, 강섬유를 다량으로 혼입한 고인성 시멘트 복합체가 개발되고 이를 구조물에 활용하고자 하는 연구가 전 세계적으로 수행되고 있다. DFRCC는 경제적 효율성을 고려한다면 현재까지 구조물 전체 부분에 적용하기보다는 특별한 요소나 보수재료서 적용하는 것이 경쟁력이 있을 것으로 사료된다. 저자들은 DFRCC를 FRP-콘크리트 합성 바닥판과 습식 스프레이 보수공법에 적용하는 기술을 개발하고 있다. FRP-콘크리트 합성 바닥판에 적용할 경우에는 현장 적용하여 3개월 경과하더라도 구조성능 또는 내구성능이 저하되는 문제가 발생하지 않았고 매우 양호한 상태를 유지하였다. 그리고 국산 PVA 섬유 사용 DFRCC 보수 모르타르를 20년이 경과된 하수박스암거에 적용한 경우에는 한 결과, 일본산 PVA 섬유를 사용한 경우와 차이가 거의 없었다. 관련 규격인 KS F 4042의 압축 및 휨 강도기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다. 이상과 같이 DFRCC를 구조물에 적용할 경우에는 구조물 종류에 따라서 경제적으로 성능 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• Elastomers and Composites
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• 제47권4호
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• pp.310-317
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• 2012

계면접착력 향상을 위해 실린더형 RF 플라즈마 발생기를 이용하여 Jute fiber의 표면을 아르곤가스로 처리하였고 최적 처리조건을 설정하였다. 플라즈마 강도, 가스압력, 및 처리시간을 변경한 후 이러한 인자들이 황마섬유 표면모폴로지, 섬유 인장강도, 및 폴리프로필렌과의 모델복합체에서 계면접착강도에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 처리인자에 따라 황마섬유의 표면은 거칠어졌다. 가스압력의 영향은 처리시간 및 플라즈마 강도의 영향보다 다소 낮게 나타났다. 플라즈마 강도와 시간에 따라 황마섬유의 강도는 약 25% 감소한 반면, 가스압력의 영향은 크게 나타나지 않았다. 계면전단강도 (IFSS)를 기준으로 결정된 최적 플라즈마 처리조건은 처리시간 30 s, 전력 40 W, 가스압력 30 mTorr로 나타났다.