• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.15-20
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• 2019

본 연구에서는 교대에 작용하는 수평력을 저감시키는 총 11 케이스의 설계에 대한 건설비 분석을 실시하였다. 역T형 교대의 뒤채움재 개선과 토목섬유 보강재를 이용하여 교대를 보강한 철도용 보강 교대(Reinforced Abutment for Railways) 적용을 고려한 2종류의 교대 형식에 대하여 검토하였다. 첫 번째 종류의 경제성 분석에서는 역T형 교대의 배면 뒤채움 재료의 내부 마찰각을 35°에서 40°와 50°로 증가시키는 케이스를, 두 번째 종류의 경제성 분석에서는 토목섬유를 적용한 철도용 보강 교대 설계 케이스에 대한 경제성을 비교 분석하였다. 뒤채움 재료의 개선을 통해 내부 마찰각을 40° 혹은 50°로 적용할 때 교대에 가해지는 수평토압은 하중 조건에 따라 18~48% 까지 감소하였으나 교대 건설 비용 저감효과는 2.0~3.9%로 크지 않았다. 그러나, 철도 교대 구조로서 토목섬유 보강 교대를 적용한 결과 교대에 작용하는 수평력을 이론적으로 0까지 저감시킬 수 있어 교대 벽체 두께, 저판 길이 및 말뚝 기초의 수 및 재질 변경으로 최대 30%까지 건설비 저감 효과가 있는 것으로 검토되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.141-148
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• 2004

본 논문에서는 고성능 감수제, 증점제, 광물질 혼화재 및 강섬유의 양과 종류가 고강도 섬유보강 시멘트 복합체의 워커빌리티에 미치는 영향을 실험적으로 검토하였다. 그 결과, 고강도 강섬유 보강 시멘트 복합체의 워커빌리티는 고성능 감수제, 증점제 및 광물질 혼화재를 적절히 사용함으로써 향상된다. 그리고 강섬유의 형상계수가 작을수록 섬유보강 시멘트 복합체의 워커빌리티가 향상되었으며, 또한 워커빌리티가 향상된 강섬유 보강 시멘트 복합체의 압축강도와 휨강도는 향상되는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.474-482
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• 2002

본 연구의 목적은 섬유의 부착시험을 통하여 섬유의 파괴없이 최대 인발저항을 가지고 시멘트 모체 내에서 완전한 정착작용을하는 구조용 합성섬유의 최적형상과 최적형상함수를 도출하는데 있다. 7가지 다른 형상의 구조용 합성섬유를 조사하였고 부착시험을 수행하였다. 부착시험의 변수는 7가지의 다른 형상이고, 2종류의 시멘트 모르타르의 배합이다. 부착시험 결과, 7가지 다른 형상중 crimped type이 계면인성(인발에너지)와 인발하중에서 가장 우수한 성능을 보였다. Crimped type을 기본으로 하여 섬유의 주기와 높이를 바꾸어 부착시험을 실시한 결과 최적형상함수, D= $b^{{\alpha}ο{\alpha}}$ $h^{λ{\beta}}$ 를 도출하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.189-197
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• 2003

본 논문은 공진주시험과 삼축압축시험을 이용하여 소변형률(0.0001%~l%) 범위에서 섬유혼합토의 변형 특성을 규명하였으며, 최대전단탄성계수를 잣대로 보강효과를 평가하였다. 또한 단섬유의 직경에 대한 길이의 비(형상비), 흙의 중량에 대한 섬유 중량의 섬유혼합비, 단섬유의 종류에 따른 보강효과를 비교 검토하였다. 시료는 주문진 표준사에 폴리프로필렌 재질의 단섬유를 무작위로 배합하여 사용하였다. 섬유혼합토의 최대전단탄성계수는 비혼합토에 비해 최대 30%까지 증가하였고, 비선형 영역에서의 전단탄성계수 감소량도 억제되었다. 형상비가 증가할수록 최대전단 탄성계수는 증가하고, 단사에 비해 망사의 보강 효과가 큰 것으로 나타났다. 섬유혼합비는 0.3 % 부근에서 보강효과가 가장 커, 최적인 것으로 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.41-50
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• 2014

본 연구에서는 섬유종류에 따른 인발특성과 섬유보강 콘크리트의 휨특성에 대하여 평가하기 위하여, 섬유의 재질 및 형상 다른 후크형 강섬유, 비정질 강섬유 및 폴리아미드 섬유에 대하여 인발시험과 섬유보강 콘크리트 시험체를 제작하여 휨특성을 평가하였다. 그 결과, 후크형 강섬유의 경우 최대인발하중에서 섬유가 매트릭스로부터 인발되었지만, 비정질 강섬유는 섬유와 매트릭스의 부착강도가 섬유자체의 인장강도보다 높아 섬유가 매트릭스로부터 인발되지 않고 파괴되는 현상을 나타내었다, 한편, 폴리아미드 섬유는 연신율에 의해 최대인발 하중까지 변위가 크게 발생하였으며, 최대하중이후에 섬유가 끊어지는 파괴특성을 나타내었다. 섬유보강 콘크리트의 휨특성에 있어서 비정질 강섬유는 매트릭스와의 부착강도가 높고, 섬유의 혼입개체수가 많아 콘크리트의 최대휨강도는 높았지만, 균열발생 이후 섬유가 매트릭스로부터 인발되지 않고 섬유가 파괴되는 것에 의해 응력의 저하가 급격하게 발생하지만, 후크형 강섬유보강 콘크리트는 균열발생 이후 섬유가 인발되면서 응력의 저하가 완만하게 발생하였다. 폴리아미드 섬유보강 콘크리트는 균열발생이후 섬유의 연신률에 의해 응력이 급격하게 저하하는 구간이 발생하였으며, 섬유와 매트릭스의 부착에 의해 재상승하였다가 섬유가 끊어지면서 파괴되었다. 섬유와 매트릭스의 인발특성은 섬유보강 콘크리트의 휨강도 및 변형 능력에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제13권1호
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• pp.78-88
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• 2000

하이브리드 복합재료는 구조용으로 개발되어 여러 분야에서 응용되고 있으며, 특히 항공산업, 우주산업, 스포츠레저산업, 자동차산업 등에서 그 응용 분야를 확대하고 있다. 섬유 보강 고분자 복합재료는 비강도, 비강성이 높으며, 물리 화학적 성질, 동적 특성, 트라이볼로지 특성 등이 우수하여 고부가가치를 가지는 부품이나 성형물을 생산할 수 있다. 이러한 하이브리드 복합재료는 치차, 베어링, 캠, 씨일 등의 마찰부품으로도 사용가능성이 매우 높으며, 하이브리드 복합재료의 구조를 적절히 설계함으로써 일정한 하중에 견디며, 마찰마모특성이 뛰어난 바이오미메틱 재료로서 사용될 수 있다. 복합재료의 마찰 및 마모 특성을 규명하기 위하여 마찰 및 마모시험기를 설계하여 제작한 후 일방향 섬유복합재료의 마찰 및 마모 성질을 측정하였다. 탄소섬유, 아라미드섬유, 유리섬유 등이 포함된 일방향 복합재료의 트라이볼로지 특성을 규명하여 이를 바탕으로 최소마모율이 예상되는 하이브리드 복합재료의 구조를 제안하기 위하여 유리섬유복합재료, 탄소섬유 복합재료, 아라미드섬유 복합재료의 마찰 및 마모특성을 측정하였다. 그 결과 섬유복합재료의 마찰 및 마모성질은 섬유의 배향과 활주속도 및 보강섬유의 종류에 따라 변화함을 알았다. 각 시편에 대한 실험결과를 분석하여, 탄소섬유와 아라미드섬유가 하이브리드화 된 복합재료의 구조를 제안하고 그 시편을 제작하여 실험하였고 결과를 분석하였다.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.35-43
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• 2010

이 논문의 목적은 경량 충진재와 하이브리드 섬유를 사용하여 경량성과 인장변형 성능이 우수한 섬유보강 고강도 경량 시멘트 복합체(HFSLCC)를 개발하는 것이다. 이를 위하여 마이크로역학과 다수의 미세균열이 발생하기 위한 조건인 안정상태 균열이론을 바탕으로 시멘트 매트릭스의 파괴 특성과 섬유-시멘트 매트릭스 경계 특성을 파악하여 사용재료 및 최적 혼입률을 결정하였으며, 섬유 종류와 양에 따라 4가지 배합을 결정하였다. 4가지 배합으로 제조한 실험체는 실험을 통하여 역학적 특성(직접인장, 압축강도, 단위질량)을 검증하였다. 검증 결과 4가지 배합으로 제조한 모든 섬유보강 고강도 경량 시멘트 복합체는 변형률 경화거동을 보였으며, 역학 성능은 평균 변형률 약 3.0%, 최대인장강도 약 4.2MPa, 단위질량 및 압축강도는 각각 약 $1,660kg/m^3$와 57MPa를 나타내었다. 또한 PVA섬유 1.0%와 PE섬유 0.5%를 혼입한 경우 섬유 사용량이 적으면서 2.0% 섬유가 혼입된 복합체와 유사한 성능을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.456-462
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• 2022

천연섬유는 가연성이 높아 난연화가 쉽지않으며, 친환경적인 특성을 활용하기 위해서는 친환경적으로 난연화시키는 것이 필요하다. 본 연구에서는 자연으로부터 유래한 난연 후보물질인 Phytic acid, APTES, Thiourea를 기반으로 하는 액상 난연제를 제조하고 대나무 섬유의 난연처리 및 난연성 평가를 통하여 그 성능을 입증하고자 하였다. 액상 난연제를 사용할 경우 대량의 천연섬유에 대한 난연처리가 가능하다. 다구찌 시험계획법에 따라 9종류의 난연처리된 대나무 섬유를 준비하였다. 그후 난연성 평가를 위하여 수직 연소시험 및 마이크로칼로리미터 시험을 수행하였으며, SEM을 이용하여 난연처리 전후의 천연섬유 표면을 비교하였다. 시험결과 Phytic acid가 천연섬유의 난연성 향상에 매우 큰 효과가 있음을 알 수 있었으며 미세구조 분석을 통하여 난연제가 천연섬유 표면에 균일하게 부착되는데 도움을 주는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 연구성과를 활용할 경우 대량의 천연섬유를 친환경적인 방법으로 고난연화 하는 것이 가능하여 시제품 적용에 유리할 것으로 기대된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권1호
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• pp.56-62
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• 1997

탄화된 PAN 섬유, 페놀수지, 세라믹 결합체를 혼합하여 탄소섬유-세라믹복합체를 제조한 후 활성화시켜 PAN 섬유의 탄화온도에 따른 활성탄소섬유-세라믹복합체의 비표명적과 굽힘 강도변화를 연구하였다. 안정화 PAN 섬유를 80$0^{\circ}C$와 100$0^{\circ}C$에서 각각 탄화시켜 얻은 두 종류의 탄소섬유를 복합체 제작시편의 원료로 사용하였다. 탄소섬유-세라믹복합체를 10~90분간 CO2로 85$0^{\circ}C$에서 활성화시켜 얻은 두 종류의 활성복합체에 대한 물성 측정결과, 80$0^{\circ}C$로 PAN 섬유를 탄화시켜 만든 활성복합체의 burn-off이 37%에서 76%로 증가될 때 비표면적은 493m2/g에서 1090m2/g으로 증가하였으며, 굽힘강도는 4.5 MPa에서 1.4MPa로 감소하였다. 이 값들은 안정화 PAN 섬유의 탄화온도를 100$0^{\circ}C$로하여 활성복합체 시편이 나타내는 값보다 약 2배 정도 큰 값이었다. 비표면적, 굽힘강도 측정결과와 미세조직 관찰결과, PAN 섬유의 탄화온도가 활성복합체의 비표면적과 굽힘강도에 미치는 영향은 활성화시 탄소섬유와 페놀수지탄화체 또는 세라믹 필름간에 발생되는 결합력과 상대적인 수축율에 의해 결정되는 활성복합체의 구조특성에 기인된 것으로 해석하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권2호
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• pp.13-22
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• 2015

건설 분야 중 건설 재료와 건자재 산업에서 발생하는 $CO_2$는 약 6,700만톤으로 건설 분야에서 발생하는 $CO_2$의 약 30%를 점유하고 있다. 건설 분야에서 $CO_2$ 저감은 건자재 산업에서 $CO_2$를 발생시키는 2차, 3차 양생을 줄여 소비되는 화석연료 사용과 배출 가스 저감의 조절이 필수적이다. 따라서 본 연구는 저에너지양생용 혼합재(Low energy curing Admixture 이하 LA)를 압출성형패널에 적용한 후 그 혼입량, 섬유종류, 섬유 혼입율에 따른 물리적 특성을 관찰하였다. 섬유종류가 강도에 영향을 나타내는 주요한 인자는 아닌 것으로 나타났으며, LA 혼입율과 섬유 혼입량은 강도에 영향을 주는 주요한 인자인 것으로 나타났다. 특히 LA 혼입율 dl 40% 일 때 가장 높은 강도발현을 나타냈으며, 50% 인 시험체의 경우 강도가 하락하는 결과를 나타냈다, 또한 섬유 혼입율은 휨강도에 크게 영향을 주었으며 혼입율이 증가할수록 휨강도는 증가하는 것으로 나타났다.