• 한국융합학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.155-161
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• 2019

복합소재는 기존의 일반적인 소재보다 내구성과 기계적 성질들이 뛰어난 경량 소재이다. 본 연구에서는 경량 복합소재에 주목하여, 접착제를 이용하여 접착한 CFRP 접착구조물의 정적 파괴 특성을 조사하고자 했고 적층 각도를 변수로 한 CFRP 이중외팔보 시험편을 설계하여 정적 파괴 해석을 수행하였다. 본 연구를 위하여 설계된 CFRP 이중외팔보 시험편들의 적층각도들은 각각 $30^{\circ}$와 $45^{\circ}$, $60^{\circ}$이며, 연구 결과로서는 적층 각도 $45^{\circ}$인 시험편이 가장 $30^{\circ}$, $60^{\circ}$의 적층 각도를 가진 시험편들보다 더 좋은 내구성을 보였으며, $30^{\circ}$의 적층 각도를 가진 시험편이 모든 시험편 중에서 내구성이 가장 취약한 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 본 연구 결과를 통하여 적층 각도 별 CFRP 접착구조물의 파손데이터를 확보할 수 있었으며, 본 연구결과를 토대로 얻은 접착 계면의 파손데이터를 활용함으로서 실생활에서의 기계나 구조물에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권12호
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• pp.175-180
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• 2018

본 연구에서는 CFRP를 적층각도 45도로 제작하고 구조용 접착제로 접착된 TDCB(Tapered Double Cantilever Beam) 시험편을 CATIA로 설계를 하였고, 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 해석을 진행하였다. 연구 모델은 영국 산업 및 ISO 표준에 기초하여 설계하였으며, 모델 형상의 각도에 따라서 형상계수(m)를 변수로 설정하였다. 본 논문의 연구 결과로서, 모든 해석 시험편들 중에서 $4^{\circ}$ 인 경사 각도를 가진 시험편에서 최대 변형량은 12.628mm로 가장 높았으며 $8^{\circ}$에서 12.352mm으로 가장 낮은 값을 각각 보였다. 또한, 최대등가응력은 그 각도가 $6^{\circ}$에서 9210.3MPa가장 높았으며 $8^{\circ}$에서 4800.5MPa로 가장 낮은 값을 각각 보였다. 본 연구 결과를 통하여 CFRP로 제작된 적층각도를 가진 TDCB 구조물의 파손데이터를 확보할 수 있었으며, 본 연구결과를 토대로 얻은 CFRP로 접착된 TDCB 구조물의 파손데이터를 활용함으로서 실생활에서의 기계나 구조물에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제55권2호
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• pp.200-211
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• 2022

청자 투각고리문 의자는 4점 일괄유물로 경기도 개성에서 출토된 것으로 전해진다. 청자 의자는 고려시대 당시 청자 제작기술의 우수성과 화려한 생활상을 보여주는 등 미술사적으로 가치가 높아 보물로 지정 관리되어 왔다. 그러나 일괄유물 중 1점의 경우 과거 수리 복원된 것으로, 처리 재료의 열화, 처리자의 미숙함 등으로 인해 미적가치가 하락되었고, 구조적으로 불안하여 재처리의 필요성이 제기되었다. 처리 전 보존상태를 조사한 결과, 물리적 손상은 전반적으로 제조상 결함부위를 중심으로 인위적 손상이 가중되어 구조적으로 취약한 상태를 보였다. 균열부위 및 탈락된 편은 접합면이 맞지 않고 접착제가 청자 표면에 흐른 자국과 접착제 표면에 분진 등 2차적 오염물이 생겨 변질된 상태였다. 수리복원 상태를 조사하기 위해 자외선과 확대현미경을 이용하여 균열부의 접합 부위의 위치와 범위, 상태를 파악하였다. 적외선분광 분석(FT-IR)과 휴대용 X-선 형광분석을 실시하여 보존처리에 사용한 재료를 분석한 결과, 접착제로 셀룰로오스계 수지와 에폭시계 수지가 사용된 것을 확인하였다. 또한 일부 힘을 받는 접합부위에서는 접합강도를 높이기 위해 접착제에 석고(CaSO₄·2H₂O) 또는 골분(Ca₁₀ (PO₄)₆(OH)₂)을 첨가한 것을 알 수 있었다. 상태조사 결과를 바탕으로, 유물의 보존처리는 기존 접합된 상태에서 전면 해체하고 물리적으로 취약한 부분을 중심으로 접합·복원을 통해 보강하는데 중점을 두었다. 기존에 사용된 접착제를 제거하고 해체한 결과, 청자 의자는 크게 상부와 하부, 굽다리, 일부 고리 문 등 총 6개 편으로 분리되었다. 해체 후 접합면에 남아 있는 잔류 접착제 및 오염물은 화학적 및 물리적으로 제거하고 스팀세척기로 파단면 세척을 통해 재접합의 효율을 높였다. 유물의 접합은 접합부위와 크기에 따라 접착제를 다르게 적용하였다. 편의 위치만 고정하는 접합부에는 시아노아크릴계 수지 Loctite^® 401을 사용하고 구조적으로 안정화시키는 부분에는 가역성을 위해 아크릴계 수지인 Paraloid^® B-72 20%(in xylene)로 단면처리한 후 에폭시계 수지 Epo-tek^® 301-2를 이용하여 접합하였다. 상·하부 접합 같이 힘을 받는 부위는 Epo-tek^® 301-2에 Kaolin을 첨가하여 접합강도를 보강하였다. 연속되는 문양으로 추정 가능한 고리문의 결실 부분은 SN-Sheet로 뼈대를 만들고 Wood epos^®로 파손단면을 연결하여 모델링하면서 고리문을 복원하였다. 그 외 접합하면서 생긴 복원 부위는 심미적 및 구조적 안정화를 위해 Wood epos^®로 메움처리하였다. 복원부위 및 메움처리한 부분은 추후 전시활용에 있어 이질감이 없도록 색맞춤하였다. 다양한 과학기술을 활용한 조사와 처리과정은 체계적으로 기록하여 보존 관리하는데 기초자료로 활용하도록 하였다.

• 박물관보존과학
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• 제13권
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• pp.1-11
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• 2012

국립중앙박물관에서는 수장고에 보관 중이던 미등록 유물들을 연차적으로 등록하는 사업을 진행하던 가운데 복원 작업이 시작된 금강사지 출토 대형 토기편을 설명하고 전반적인 보존처리과정을 소개하고자한다. 대형 토기는 총 600여점을 40여개의 유물상자에 파손된 상태로 별도 보관하고 있었으며 형태나 크기, 사용 용도, 그리고 몇 개의 토기인지를 전혀 파악할 수 없는 상태였다. 수 많은 토기 조각과 토기 무게로 인해 우선 재질별, 토기 두께와 표면 색감, 그리고 유약 광택도 등 가시적 특징만으로 크게 6개의 토기 편으로 가분류하였으나, 가접합 해 본 결과, 실제로는 한 개의 토기 편임을 알 수 있었다. 이번 복원 과정에서는 매우 크고 무거운 기형의 토기를 접합할 때도 일반적으로 사용되는 순간접착제가 과연 안전한지를 알아보고자 먼저, 예비 실험을 통해 저점도~고점도별 접착속도와 접착강도, 그리고 용해속도를 조사하여 안전성을 확인하였다. 접합 후 결손된 부분의 형태에 따라 다양한 종류의 에폭시 수지를 사용하여 복원하였으며 저부가 편평하지 않고 동그란 형태여서 제대로 서있지 않아 유물을 안정하게 보관하면서도 전시에 바로 사용하도록 전시받침대까지 제작하였다.

• 박물관보존과학
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• 제20권
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• pp.77-92
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• 2018

석조보살좌상(신수5971)은 1974년 강원도 평창군에서 발견되었다. 2002년 국립춘천박물관이 개관하면서 옮겨진 보살상은 파손 부위가 넓어 복원이 쉽지 않았다. 본 논문에서는 3D스캐닝과 3D프린팅 기술을 활용하여 전체적인 형태와 손상정도를 파악하여 정확한 형태 복원이 불가능한 결실부를 복원하였다. 표면 장식에 사용된 안료의 종류를 파악하기 위하여 광학 현미경으로 관찰하고 이동형 X-선 형광분석기(p-XRF, Potable X-ray Fluorescence Analyzer)로 주성분을 분석한 후 보존처리하였다. 보존처리는 천연 접착제인 아교를 사용하여 열화 된 옻칠을 안정시키고 석재강화제(OH-100)를 사용하여 강화하였다. 조사 결과 불석[(沸石), 제올라이트(Zeolite)] 표면 위에 옻칠을 바르고 그 위에 금을 올리는 도금 기법과 흰색의 안료는 연백(鉛白), 적색의 안료는 연단(鉛丹)과 주사(朱砂)로 확인되었다. 3D 기술을 이용한 역설계 방법으로 복원된 결실부는 잔존 편을 대칭시켜 만들었기 때문에 남아있는 보살상의 형태와 유사하게 제작할 수 있었다. 그러나 출력물은 보살상 파손 부위가 굴곡져 있어 이격 없이 삽입하기 어려우며 출력물의 접합부 수정·보완 작업이 필요하였다. 또한 현재까지 3D 프린팅 재료의 물성연구가 부족하여 자료 수집에 어려움이 있었다. 이러한 문제점들은 향후 좀 더 연구해야할 과제이다.

• Composites Research
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• 제32권2호
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• pp.90-95
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• 2019

LNG 운반선의 슬로싱 충격하중은 LNG 화물창 내 단열시스템의 파손을 야기하는 주원인이다. 단열시스템의 파손은 LNG 화물창 내 극저온을 유지시키는 데 치명적으로 작용하게 된다. 극저온을 유지하기 위해서는 단열재료의 성능 강화가 가장 전형적인 방법이다. 일반적으로 LNG 화물창 내의 단열재료는 폴리우레탄 폼과 플라이우드, 이 두 재료를 접합시키기 위한 접착제가 사용된다. 본 연구에서는 단열시스템에 채용되는 단열재료를 강화하기 위한 일환으로 글라스 버블/에폭시 복합수지를 제작하여 충격 하중이 작용할 때 재료의 흡수에너지를 향상시켰다. 실험 시나리오는 글라스버블의 첨가량, 온도의 영향성을 분석하기 위한 상온 및 극저온 환경을 고려하여 자유낙하 실험을 수행하였다. 실험 결과는 글라스 버블 첨가량이 20 wt.%에 도달할 경우 극저온 흡수에너지가 최대의 성능이 나타나는 것을 확인하였다. 반면에 상온 흡수에너지는 첨가량 0 wt.%에서 최대 성능을 보였다. 글라스버블/에폭시 수지의 혼합성능의 경우 첨가량이 20 wt.%가 되면 교반성능 저하로 인하여 응집현상이 발생하여, 접착성능이 떨어질 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1591-1597
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• 2012

복합재료 접합부의 접착강도에 대한 접착면 성질의 영향을 알아 보기 위해 불포화폴리에스테르, 우븐과 매트 유리섬유를 사용하여 복합재료 접합시편들을 제작하였다. 접착제, 복합재료 접착물, 말단접합과 이차접합 시편들의 기계적 성질을 실험에 의해 구하고 실험결과를 접합이론에 적용하였다. 6 개의 접합부들에서 발생하는 최대 및 평균 전단 응력은 최대 인장력과 접합 시편의 기하학적 변수들로부터 계산되었다. 실험 결과 접합면을 연마한 후 아세톤으로 처리한 경우가 말단접합의 3 가지 형태 중 가장 큰 강도를 가지고 있음이 관찰되었다. 마찬가지로 매트-매트와 매트-우븐 접합이 거의 같은 값으로 이차 접합의 3 가지 형태 중 가장 큰 강도를 가지고 있었다. 반대로 아무 처리도 하지 않은 접합시편과 우븐-우븐 접합시편은 매우 낮은 강도를 가졌다. 각각의 경우 파손은 접합부 양끝에서 심하게 발생하였고 접합부 가운데로 이동하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권2호
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• pp.33-41
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• 2022

최근 플렉시블 전자소자의 안정적인 전기적 연결을 위한 유연전도성 접합 기술의 연구 필요성이 대두되고 있다. 기존의 금속 납땜 접합에서 발생하는 기계적 파손 문제는 탄성 계수가 작거나 두께가 얇은 재료를 기반으로 제작된 유연전도성 접합을 통해 해결할 수 있다. 기계적 특성을 향상시키는 동시에 안정적인 전기적 연결이 가능하도록 높은 전기전도도를 가진 물질을 박막화하거나, 작은 탄성 계수를 가진 물질에 혼합하는 방식 등으로 형성된다. 대표적인 유연전도성 접합 기술로는 박막 증착을 통한 유연전도성 접합, 유연 전도성 접착제 기반 접합, 그리고 액체 금속 기반의 전도성 접합 형성 방법 등이 있으며 본 논문에서는 각 방법들의 기계적/전기적 특성 향상 전략과 그 쓰임을 소개한다.

• 보존과학회지
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• 제26권1호
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• pp.25-32
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• 2010

에폭시의 황변 현상은 도자기 복원재에 있어 항상 발생하는 문제로 알려져 있다. 이들의 재복원을 위해서는 반드시 이 에폭시의 제거가 선행되어야 하는 바, 본 논문에서는 이의 화학적인 제거법과 그 제거제의 특성들에 대하여 논의하고자 하였다. 이 논문에서 파손되어 에폭시로 복원된 다양한 형태의 도자기들에서 에폭시의 화학적 제거에 대하여 설명하였으며 디크로로메탄(Dichloromethane)과 Dichloromethane을 기초로 한 Dimethylformamide를 이용한 용액들이 나타내는 도자기 복원에 사용된 에폭시 제거법에 대하여 설명하였다. 이들 중, 특히 Dichloromethane + Dimethylformamide 용액을 이용할 경우, 색도의 변화, 광택도의 변화, 굽힘 강도의 변화, 무게의 변화, 표면도, 박리 시간에서 매우 우수한 결과를 나타내었다. 이것은 Dichoromethane의 에폭시에 대한 팽윤 성질과 Dimethylformamide의 연화성 증진의 결과로 Dichloromethane은 에폭시와 도자기의 경계면을 팽윤시켜 박리시키면서, Dimethylformaide가 에폭시 자체의 경도를 낮춤으로 매우 약한 내부 결합을 가진 도자기라도 안정한 박리가 가능한 결과로 보인다. 또 이 용액의 직접적인 적용을 위하여 국내 대학 박물관 소장 청화백자모란문 양념단지의 재복원시의 에폭시 제거제로 이용하였으며, 매우 안정된 박리 현상을 발견할 수 있어 추후, 이를 이용하여 재 복원될 도자기 유물에 실적용할 경우, 완벽하고 안전하게 에폭시를 제거함으로 재복원될 에폭시 접착제의 제거에 충분히 이용이 가능할 것으로 사료된다.

• 보존과학회지
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• 제7권1호
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• pp.9-18
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• 1998

우리나라에는 전국에 걸쳐 약 1470기의 석조문화재가 지정되어 관리되고 있으며 가장 대표되는 종류는 석탑, 부도, 석불, 마애불, 비석, 당간지주, 그리고 석등이며 그 외 석장승, 석인상, 수조, 다리, 그리고 산성 등이 있다. 이러한 석조문화재는 대부분이 자연환경에 노출되어 있어 오랜 시간에 걸친 암석의 풍화작용에 의해 파손되거나 훼손되어진다. 따라서 석조문화재의 보전을 위해서는 우선 풍화작용과 이에 연관된 여러 현상들에 대한 지질학적 연구가 이루어져야 한다. 즉 석조문화재를 이루고 있는 암석자체에 대한 것과 풍화작용을 일으키는 요인들에 대한 조사와 원인 분석이 우선적으로 세밀하게 이루어져야 함을 의미한다. 기본적인 조사내용에는 정밀실측, 암석의 종류와 암상의 특징, 암석물성, 풍화현상과 진행상태 및 원인, 암석의 구조선의 발달 상태, 틈의 발달 양상과 원인, 구조적 안정성, 복원시 재사용가능 부재, 그리고 지형적 특징 등이 포함되어진다. 이들 각각에 대한 원인 분석이 이루어지고 이를 바탕으로 보수할 부분과 방법 등 기본적인 보수 원칙을 수립하여 계획서를 작성하여 보수기간과 예산이 산정되는 과정을 거치는 것이 가장 바람직스럽다고 판단된다. 계획서에는 접착제 사용 부위 및 종류, 보충할 암석의 암상의 특징, 구조적 안정 유지 방법 및 풍화작용의 진행을 느리게 하거나 예방할 수 있는 방법 등이 포함되어야 한다고 생각된다.