PLA(Poly(lactic acid))는 옥수수, 사탕수수와 같은 천연재료에서 얻어진 젖산(lactic acid or lactide)을 원료로 하여 합성한 생분해성 고분자로서 석유자원의 고갈과 환경오염에 대한 관심이 고조됨에 따라 합성고분자를 대체할 재료로 각광받고 있다. 일반적인 PLA의 장점으로 투명성, 굽힘강성, 방수성, 가열밀봉성 등이 있으며, 단점으로는 열안정성, 내구성, 충격 강도 등이 있다. PLA를 섬유로 사용될 경우 농림 토목용 생분해성 소재 뿐 아니라 실크의 광택과 뛰어난 드레이프성, 감촉을 갖는 장점이 있다. 또한 수분을 신속하게 흡수하여 발산시키는 특성을 가지고 있고, 낮은 연소열과 가스량, 자기 소화성 등의 방염 특성 등을 지녀 의류 인테리어 소재로 매력적인 특성을 가지고 있다. PLA는 바이오고분자 중 비교적 높은 용융온도를 가지고 있지만 특히 염색 및 가공조건 등 고온 처리에 의해 기계적 강도가 저하되는 단점이 있어 내열성 및 기계적 강도의 향상이 필수적이다. 내열성 및 기계적 강도 향상을 위한 가장 손쉬운 방법은 고분자 사슬을 가교시키는 것으로서 열처리 또는 감마선, 전자선, 자외선 조사를 이용할 수 있는데 열에 의한 가교는 균일한 열전달과 고온이 필요하며 감마선 및 전자선 조사는 설비의 고비용과 방사성 노출 위험으로 인해 비친환경적이다. 따라서 다루기 쉽고 비용이 적게 들고 친환경적인 장점을 가진 자외선 조사법을 이용한 PLA의 광가교의 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 PLA 직물의 열안정성과 기계적 특성을 향상시키기 위해 광개시제와 자외선 조사를 이용하여 PLA 직물의 광가교를 수행하였다.
견직물 시료에 치자, 소목 염색을 행한 후, 자외선에 0일, 14일, 21일, 28일 조사 시킨 후 시간의 경과에 따른 시료들의 염착량, 색채 변화, 형태 변화, 인장강도 그리고 화학적 변화를 관찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 염재의 종류와 매염 여부와 관계없이 자외선 조사 초기 14일 동안에는 염착량이 서서히 감소하다가 그 후에는 급격한 감소를 보였다. 명반 매염을 한 경우 염착량 감소가 더 적었으며 소목이 치자보다 자외선 차단 효과가 더 우수한 것으로 나타났다. 2. 자외선 조사 시간이 길어짐에 따라, $L^*,\;a^*,\;b^*$, H V/C, ${\Delta}E$ 등은 급격한 변화와 퇴색경향을 보였으며 명반 매염제가 자외선에 의한 탈색을 방지해 주는 역할을 하는 것으로 나타났다. 또한 치자보다 소목의 ${\Delta}E$값이 낮게 나타났는데 이는 염착량 변화의 결과와 일치하며 소목이 치자보다 자외선 차단 효과가 더 우수한 것으로 나타났다. 3. 염색 견직물 시료들 모두 자외선 조사 시간 경과에서, 초기에는 섬유 표면의 피브릴 분리현상을 보였으며 조사 시간 증가에 따라 섬유 표면이 더 깊고 두껍게 박리되어 손상이 심해졌으나 SEM 측정에서는 두 염료의 매염제 처리 유, 무의 차이는 발견하기가 힘들었다. 4. 자외선 조사에 따라 인장강도는 자외선 조사 14일 이후부터 감소되어 인장강도 감소율은 대략 5-20%의 유지율을 나타내었으며 매염 처리 시료의 인장강도 감소율이 더 낮았다. 5. FT-IR 분석에 의하면 자외선 조사 시간 증가에 따라 치자와 소목 주 피크들은 사라지고 견섬유의 주 피크만이 확인되었다.
UV disinfection is widely used in water treatment facilities and wastewater treatment plant because of its effectiveness to removal of pathogen and Giardia which is resistant to traditional chemical disinfection. As a design and performance tool of UV disinfection system, 3 dimensional UV intensity models were composed and simulated to compare each other and to find affecting factors in this study. Reflection, refraction and absorption are important parameters in UV intensity model and MPSS and MSSS model can reflect these parameters while LSI model can not. Absorption is the most important parameters among the reflection, refraction, absorption and shadowing so, this should not be neglect. Based on this simulation, shadowing effect is negligible when the number of installed lamp is a few but, this effect can not be neglectable when the number of installed lamp is quite a few. The errors according to shadowing effect is increased as the number of lamp installed increased.
본 연구에서는 PTT BCF의 열과 자외선에 의한 취화거동과 분산염료의 열 및 자외선에 의한 퇴색거동을 연구하였다. 염료의 퇴색과 PTT BCF의 취화를 억제시킬 수 있는 첨가제를 방사과정에서 첨가하여 그 효과를 알아보았다. PTT BCF의 열처리 이후 취화거동은 열처리 온도와 노출시간이 증가할수록 취화현상이 가속화되어 시료의 인장강도 저하가 두드러졌다. 시료가 120℃까지의 온도에 노출하였을 때는 인장강도의 저하가 크지 않으나 그 이상의 온도인 150℃에서는 노출시간에 비례하여 급격한 인장강도 저하를 보였다. 열에 의한 취화는 산화방지 첨가제가 높은 온도에서는 그 효과가 안정적이지 않으며 산화반응이 급격하였다. 열처리 이후 시료의 퇴색은 열처리 온도가 증가할수록 K/S 값이 감소하였고, 노출시킨 시간이 증가할수록 퇴색되는 경향이 강하게 나타났다. 특히 고온으로 갈수록 열에 의한 퇴색 거동이 급격하게 증가하였으며 열퇴색 억제제가 그 효과를 발휘하지 못했다. 자외선 조사 이후 PTT BCF의 취화거동과 퇴색거동을 인장강도 변화와 K/S 값 변화로 각각 살펴보았다. 자외선 조사에 따른 취화는 열처리 시의 취화보다 더 크게 나타났으며, 특히 장시간 동안 노출된 경우 인장강도의 저하가 급격하였다. 또한 K/S 값의 변화 역시 온도와 노출시간이 증가할수록 퇴색거동이 강하게 나타났다. 시료의 취화거동과 퇴색거동은 자외선 조사의 경우가 더 가혹하게 나타났다. 열 및 자외선 모두가 분산염료의 퇴색에 영향을 주며, 자외선 조사는 같은 온도에서 노출했을 때에 비해 아주 높은 퇴색 속도를 보였다. 결론적으로 열과 자외선에 의한 퇴색과 취화는 특정 산화방지제와 자외선흡수제에 의해 다소 억제되어 저하되었다.
문화재 보존처리 시 사용되는 에폭시계수지에 플라스틱 첨가제 중 하나인 자외선 안정제를 첨가함으로써 수지의 광노화를 예방하는데 효과가 있는지 알아보고자 하였다. 문화재 접합 및 복원 과정에서 많이 사용되는 3가지 에폭시계수지에 HALS계와 UVA계 자외선 안정제를 농도별로 첨가하여 시편을 제작하였으며, 자외선 노화 실험을 실시하여 색도 변화, SEM 관찰, 접촉각, FT-IR 분석을 하였다. 또한 인장 전단 접착 강도 시험을 통해 자외선 안정제 첨가 유무에 따른 에폭시계수지의 물성 변화를 확인하였다. 분석 결과, 자외선 안정제를 첨가하여도 화학 구조상의 분해를 방지할 수 없지만 에폭시 R과 에폭시 A는 UVA계 자외선 안정제를 0.1% 이하 첨가함으로써 에폭시계수지의 접착 강도에 크게 영향을 미치지 않고 황변현상이나 균열과 같은 광노화로부터 최소화 할 수 있음을 확인하였다. 이를 통해 문화재접합 및 복원에 사용되는 에폭시계수지의 광노화 문제점을 보완하고 접합 및 복원재로서의 수명을 연장시킬 수 있을 것으로 기대된다.
생칠(L), 정제칠(TL), 생칠과 아교를 배합한 천연접착제(LG), 우루시올과 아교를 배합한 천연접착제(UG)의 자외선에 의한 노화 특성을 비교 분석하기 위해 도막 시편에 자외선을 조사하고 광택도, 주사전자현미경분석, 적외선분광분석, 인장전단 접착강도 측정을 수행하였다. 천연접착제 LG, UG의 광택 저하 속도는 생칠보다 다소 느렸고 손실률도 생칠보다 낮았다. 또한 생칠 도막의 표면은 자외선 노출 시간에 따라 다당류 층이 드러나 구형이 손상되면서 크랙이 발생한 것으로 관찰되었고 천연접착제 LG와 UG는 매끄러운 표면이 계속 유지됨을 관찰하였다. FT-IR 분석 결과 생칠과 정제칠 도막에서 자외선 조사 시간이 증가할수록 전체적으로 피크 세기가 감소하였고 천연접착제 LG는 변화가 없는 것으로 나타났다. 천연접착제 UG에서는 일부 피크가 사라졌고 전체적으로 세기가 감소했다. 생칠의 인장전단 접착강도는 자외선 노출 600시간 이후로 강도 값이 크게 떨어지는 것에 비해 천연접착제 LG와 UG의 접착강도는 다소 감소하거나 유지되었다. 선행연구 결과와 비교하면 옻과 아교를 이용한 천연접착제는 생칠에 비해 고온 고습에서도 큰 변화를 나타내지 않았고 자외선 조건에서도 물성을 유지하므로 생칠에 비해 내구적인 것으로 나타났다.
Electro-micromechanical 시험법을 이용하여 탄소 섬유 강화 열경화성 수지 복합재료의 경화 방법에 따른 계면 평가와 손상 감지능 및 경화 모니터링에 대해 고찰하였다. 경화 후 잔류 응력은 전기 저항 측정을 통해 모니터링 하였으며, 경화 방법에 따라 상호 비교하였다. 기지 재료의 인장 강도, 탄성률 및 계면 전단 강도는 열 경화의 경우가 자외선 경화보다 더 크게 나타났으며, 열 경화에서 경화 수축은 열팽창 계수 차이에 의한 잔류 응력 및 기지 재료의 수축에 의해 자외선 경화와 비교하여 더 크게 나타났다. 열 경화 시의 경화 중 전기 저항은 자외선 경화보다 더 큰 범위에서 변하였으며, 기지 재료의 기계적 물성과 계면 접착력에 의해 다르게 나타나는 겉보기 탄성률 또한 더 컸고, 같은 응력까지 더 빠르게 도달하였다.
산악 인구 증가와 더불어 해외원정 등반 인구도 크게 늘고 있다. 6천 미터 이상의 고소등반 시 발생하는 조난사고의 많은 부분이 설맹 때문이다. 설맹의 직접적 원인은 자외선에 의한 각막 및 망막의 손상이다. 고소에서의 자외선의 강도는 기압강하에 따른 고도효과와 설면에서 반사효과의 상승작용에 의해 크게 높아진다. 해발 4천 미터 설산에서의 자외선 강도는 지상에서보다 약 3배, 8천 미터에서는 약 4배 증가하는 것으로 나타났다. 고소등반에서 설맹을 방지하기 위해서는 고글보다 선글라스 형태가 바람직하다. 또 고소등반용 선글라스는 기계적 강도가 높은 프레임, 자외선을 100% 차단하는 플라스틱 렌즈의 사용이 요구된다. 얼굴과 선글라스 틈 사이로 들어오는 자외선을 차단하기 위해 탈부착식 차단막이 필요하다. 또 선글라스가 쉽게 탈착되지 않기 위하여 템플은 귀를 감을 수 있도록 길고 유연성이 좋아야 한다. 안구 주위의 동상을 방지하기 위해 메탈프레임을 합성수지로 피복하는 것이 바람직하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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