• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.208-208
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• 2009

최근 광섬유 센서기술의 수요는 전 산업분야에 걸쳐 높아지고 있으며, 이에 비례하여 기업 간, 국가 간 경쟁이 첨예화되고 있다. 또한 소형화, 경량화, 고성능화 센서에 대한 요구도 높아지고 있어 종래의 각종 센서들의 형태와 개선을 위한 연구개발이 매우 활발하게 전개되고 있으므로 이를 대체할 수 있는 광섬유 센서의 수요가 급격히 늘어날 전망이다. 기존 침입자 감지 시스템은 태풍, 낙뢰, 폭설, 폭우 등의 기상변화나 지반 흔들림, 통행차량 진동 및 전자기 간섭 등에 영향을 받아 오작동, 오경보가 빈번히 발생된다. 이러한 문제의 해결책으로 광섬유 센서 케이블을 이용한 시스템이 대안으로 부각되고 있다. 현재 국내에서 군부대, 공항을 중심으로 펜스와 휴전선 철책에 힘입자 감지를 위하여 도입되고 있다. 광섬유 센서 케이블을 사용하는 광망경비시스템은 광섬유 센서 케이블을 그물망 형태(광망)로 만들어 경계 지역에 설치된다. 광망경비시스템의 원리는 광섬유에 광펄스를 입사시켜 순환시키는데 침입자가 광망을 절단하거나 외력을 가할 경우 발생되는 레일리 산란에 기인하는 후방산란과 접속점과 파단점에서 생기는 반사광을 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)로 검출하여 침입상황 및 침입위치를 탐지한다. 그러나 이러한 침입자 감지를 위한 광망경비시스템의 핵심부품인 광섬유 센서 케이블은 기존에 전량 해외수입에 의존하고 있는 실정이며, 지금까지 국내에서 생산하기 위한 제작 기술과 노하우가 초보단계에 머물러 있다. 이러한 광섬유 센서 케이블 제작에 있어서 중요한 부분이 패키징 기술이라 할 수 있다. 이는 광섬유 센서를 일반적인 피복 구조로 패키징하게 되면, 센서 고유의 특성이 패키징 과정과 운반과정, 포설과정에서 변하게 되고 센서로써의 신뢰성이 크게 저하된다. 본 연구에서는 힘입자 감지용 광섬유 센서 케이블의 설계와 제작을 위한 제조공법을 확립하고, 이를 이용해 제작된 광섬유 센서 케이블의 신뢰성 특성을 평가하였다. 설계 제작된 광섬유 센서 케이블의 구조는 멀티모드광섬유(MMF) 에 0.9 mm Tight buffer를 코팅하고, 광심선 주위에 아라미드 얀을 삽입시킨 후 고문자 수지를 적용하여 외부 피복 (jacket)을 하였다. 제작된 광섬유 센서 케이블의 외경 측정결과 기준치 ($2.95\;{\pm}\;0.03$ mm)를 모두 만족하였고, 850 nm 파장에서의 광 손실 측정 결과 4.0 dB/km 이하였다. 또한 주요 항목의 신뢰성 특성 시험결과, 인장강도는 8~10 kg의 인장력을 갖으며 온도순환시험 ($-30^{\circ}C\;{\sim}\;+75^{\circ}C$)에서의 광 손실은 0.6 dB 이하로 나타나 침입자 감지용 광섬유 센서 케이블로 적합함을 확인할 수 있었다.

• Polymer(Korea)
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• v.34 no.3
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• pp.202-209
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• 2010

Aromatic copolyamides were prepared and their applicability to proton exchange membrane wasstudied. The copolymer contains thermally stable and mechanically strong poly(m-phenylene isophthalamide) segments, and easily processable and good film forming polysulfone segments. For the copolymer, amineterminated sulfonated ether sulfone monomer, m-phenylene diamine, and isophthaloyl chloride were reacted, and the obtained copolymer was transformed into crosslinkable prepolymer by the reaction with acryloyl chloride. The prepolymer was thermally cured and converted into proton exchange membranes for fuel cell application. Each reaction step and the molecular characteristics of precursor copolymers were monitored and confirmed by $^1H$ NMR, FTIR, and titration. The performance of the membranes was measured in terms of water uptake, proton conductivity, and thermal stability. The water uptake, ion exchange capacity (IEC), and proton conductivity of the membranes increased with the increase of sulfonated ether sulfone segment content. Membrane containing 30 mol% sulfonic acid sulfone segment showed 1.57 meq/g IEC value. Water uptake was limited less than 44 wt% and the highest proton conductivity up to $3.93{\times}10^{-2}S/cm$ ($25^{\circ}C$, RH= 100%) was observed.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2012.03a
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• pp.89-89
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• 2012

선행 연구에서는 m-Aramid와 p-Aramid의 Ring 방적사/Core 방적사 조건에 따른 방적사 물성에 대해서 연구하였는데, Ring 방적사의 혼용율, 스핀들 속도에 따른 물성 변화, Core 방적사의 공정특성에 따른 방적성, 피복성에 대해 연구를 하였다. 그 결과 Ring 방적사의 경우 m-Aramid의 혼용율이 증가할수록 사 강도는 증가하는 경향을 확인할 수 있었고, 스핀들 속도가 증가함에 따라서 불균제도 및 사결점이 다소 증가하였다. Core 방적사의 경우 Core에 p-Aramid를 사용했을 때 방적성과 피복성은 양호 하였지만, 강한 p-Aramid에 의해 톱 롤러코트의 마모가 되는 경향을 볼 수 있었다. 본 연구에서는 Ring 방적사/Core 방적사에 대해 좀더 구체적인 제조공정조건에 의한 물성 변화를 알아보았고, 좀더 다양한 섬유소재를 적용해서 제조하였다. Ring 방적사의 경우 p-Aramid 혼용율에 따른 실험을 하였는데, m-Aramid에 대한 p-Aramid의 혼용율을 0%, 5%, 10%, 20% 로 하여 Ne30을 제조하였으며, Core 방적사는 Core를 p-Aramid 200D로 하고 Sheath를 Cotton으로 하여 Core 공급속도비 (1.06, 1.10, 1.14), 연계수(T/M, 3.8, 4.0, 4.2), Sheath/Core 혼섬율(70/30, 60/40, 50/50)에 따라 제조하였다. 추가로 Core 방적사는 Sheath에 Cotton 대신 FR-Rayon과 선염 Cotton을 사용하여 각각 Sheath/Core 혼섬율 70/30의 비율로 방적사를 제조하여 다양한 소재에 따른 방적사의 물성을 측정하였다. 제조된 시험 원사들의 측정 물성은 번수(Ne), 균제도(U%), 사결점(IPI), 강력(cN), 신도(%), 비강도(cN/Tex) 등이며, 편직을 통해 편성물의 외관을 확인하였다. Ring 방적사의 경우 p-Aramid의 혼용율이 증가할수록 강도는 완만하게 증가한 반면, 신도는 급격하게 감소하였다. Cotton Core 방적사의 경우는 공급속도비가 높아질수록 균제도가 높아지는 것을 볼수 있었고, Core 공급속도비가 높아질수록 외관상 피복도는 높아진 것을 볼 수 있었다. 이렇게 연구된 Aramid 소재를 이용한 방적사 제조 공정조건변화에 따른 물성 및 피복도 결과는 기존 방적업체에서 Aramid를 이용한 방적사 제조시에 공정조건을 확보하는데 도움이 될 것이라 생각되며, 방적사 시제품 생산시에 발생할 수 있는 시행착오를 줄임으로써 시제품 제조를 위한 생산비용의 Loss를 절감할 수 있을 것으로 예상된다.

• Composites Research
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• v.29 no.6
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• pp.408-413
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• 2016

Commonly-used polymers are manufactured as versatile forms. Furthermore, continuous polymer fibers are recently manufactured using nylon or aramid fiber. One of common epoxy was also used to make polymer fibers. Bisphenol-A type was used as base epoxy whereas amine and anhydride were used as hardeners. Epoxy fibers was cured by stepping up the temperature to maintain the shape of epoxy fiber. Surface energy was measured to confirm the degree of interfacial adhesion by modified static contact angle method. After mechanical properties were measured via fiber tensile test, the evaluation of fiber fracture was proceeded. Tensile strength of epoxy fiber using amine type hardener was higher as 138 MPa than anhydride case as 70 MPa. Fractured surface exhibited different failure patterns at the cross-section.

• Journal of the Korea Institute of Building Construction
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• v.11 no.4
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• pp.326-332
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• 2011

Carbon, Aramid, Boron and Glass fibers are used as fibrous materials to promote structural bearing strength. Of these fiber types, carbon fiber is the most commonly used material, and is characterized by having a one-way direction, which is strengthened by tensile strength due to the attached direction only, while other types of fibers are two-way. Therefore, when applied in the field, the attachment direction of fiber is a very important factor. However, when fiber direction is not mentioned in the design drawing, there sometimes is no improvement in structural strength, as the fiber is being installed by a site engineer or workers who lack structural knowledge. The purpose of this study was to propose an optimal direction of carbon fiber through a comparison & analysis of reinforcing efficiency with reinforced experimental columns that used carbon fibers in each of the inclined, horizontal and vertical directions. According to the results, horizontal direction in the reinforced column was improved by 153.43%, but vertical direction was 104.61% only, and it was understood this was due to increased tensile strength along the fiber direction. For this reason, it is necessary to include information regarding fiber direction in design and site management.

• Polymer(Korea)
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• v.35 no.2
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• pp.106-112
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• 2011

Aromatic copolyamides were prepared and their applicability to proton exchange membrane was studied. The copolymers contain two segments; thermally stable and mechanically strong poly (p-phenylene terephthalamide) (PPTA), and easily processable and good film-forming polysulfone. For the copolymers, different ratios of amine-terminated sulfonated ether sulfone monomer, terephthaloyl chloride, and p-phenylene diamine were sequentially reacted. The obtained copolymers were mixed with trimethylolpropane triglycidyl ether (TMPTGE), thermally cured, and converted into proton exchange membranes for fuel cell application. The reactions at each step and the molecular characteristics of precursor copolymers were confirmed by $^1H$ NMR, FTIR, and titration. The performance of the membranes was measured in terms of water uptake and proton conductivity. The water uptake, ion exchange capacity (IEC), and proton conductivity of the membranes increased with the increase of sulfonated ether sulfone segment content. Membrane containing 60 mol% sulfonic acid sulfone segment showed 1.88 meq/g IEC value. Water uptake was limited less than 110 wt% and the highest proton conductivity was up to $7.4{\times}10^{-2}$ S/cm ($25^{\circ}C$, RH=100%).

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2011.11a
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• pp.47-47
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• 2011

국내의 기능성 난연성 섬유 제조기술은 원사 자체에 난연제가 포함된 상태인 난연 PET 원사나, 일반 PET 원단에 후방염 처리한 원단이 사용되기에 난연 방염성능이 만족스럽지 못하고 친환경적이지 못한 실정이다. 오늘날 세계 난연섬유 시장 규모는 10조원에 이르고 있으며 국내에서도 화재에 대한 경각심이 높아지는 추세이므로 기능성을 갖춘 고부가가치 난연소재의 개발이 시급하다. 폴리페닐렌술피드(PPS)는 내열성 및 내화학약품성이 뛰어난 열가소성 고분자로 용융방사가 가능하다. 난연성이 높은 양모섬유 또는 아크릴계 난연섬유, 아라미드 섬유 등은 비용 문제로 범용화에 한계가 있으므로 비교적 저렴한 PPS 섬유가 개발될 경우 범용화를 기대할 수 있다. 현재는 PPS 섬유가 특수한 용도에 주로 사용되고 있으나 우수한 난연 특성을 이용하여 일반 용도로의 사용 및 수요가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 우선적으로 인테리어용 원단, 특히 커튼이나 소파용 원단으로 용도 전개가 가능할 것으로 판단하였다. 본 연구에서는 소파용 PPS 원단의 후가공 조건의 선정 및 불소계 발수방오가공을 위한 최적의 조건을 선정하고자 하였다. Padding(wet pick up율 $80{\pm}3%$)-Drying($105^{\circ}C$, 2.5min)-Curing은 시간은 1분으로 고정시킨 후, 온도를 150, 160, 170, 180, 190, $200^{\circ}C$에서 처리하여 Yellowness값을 측정한 결과, 온도가 높아질수록 Yellowness값이 커지는 것으로 미루어 보아 PPS원단은 높은 열에 영향을 받아 황변 현상이 일어나는 것으로 사료된다. 특히 $180^{\circ}C$를 기점으로 값에 큰 변화를 보였으므로 최적의 열처리 온도는 $170^{\circ}C$로 선정하여 이후의 실험을 진행하였다. 또한 큐어링 시간이 황변에 미치는 영향을 분석한 결과 온도에 의한 영향에 비해 적은 편으로 사료되었으나, 1.5min을 기점으로 Yellowess값이 높아졌으므로 최적의 열처리 시간을 1분으로 선정하였다. 최종 가공조건인 $170^{\circ}C$, 1분에서 처리한 시험포는 처리전 원단과 비교하였을 때, ${\Delta}$Yellowness가 2.84 정도로 나타났다. 그 후, PPS 원단에 불소가공제 (TG-991N, 동인텍스켐)의 적정 농도를 선정하기 위해 1~7%까지 농도를 높이며 처리한 결과, 불소가공제의 농도가 높아짐에 따라 황변현상이 나타남을 알 수 있었다. 농도가 높아짐에 따라 Yellowness값은 증가하다가 4% 이후 완만해지는 것을 알 수 있었으므로 IPA/Water Drop test와 발수도시험 (KS K 0590;2008)을 통해 적정 농도를 선정하였다. PPS 원단은 불소가공제의 농도가 높아짐에 따라 발수도가 우수해졌으며, 가공제 농도 3% 처리만으로도 우수한 발수도를 나타내었으나 100% 발수를 위해서는 가공제 농도가 5% 이상 처리되어야 하는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.23 no.1
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• pp.171-178
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• 2019

Fiber-reinforced polymer (FRP) composites have proved to be reliable as strengthening materials. Most of existing studies used single types of FRP composites. Therefore, in this experimental study, carbon FRP sheet, aramid FRP sheet, and hybrid FRP plate including glass fibers were fabricated, and the effect of pre-stressed FRP composites on flexural strengthening of reinforced concrete (RC) beams was investigated. In total, eight RC beam specimens were fabricated, including one control beam (specimen N) without FRP composites and seven FRP-strengthened beams. The main parameters were type of FRP composite, the number of anchors used for pre-stressing, and thickness of FRP plates. As a result, the beam strengthened with pre-stressed FRP plate showed superior performance to the non-strengthened one in terms of initial strength, strength and stiffness at yielding, and ultimate strength. As the number of anchors and thickness of FRP plate (i.e., amount of FRP plates) increased, the strengthening effect increased as well. When hybrid FRP plates were pre-stressed, the strengthening effect was higher in comparison with pre-stressed single type FRP plate.