• 적정기술학회지
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• 제6권2호
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• pp.219-225
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• 2020

터치 장비와 스마트 러닝의 중요성이 높아짐에 따라 공공 기관 및 교육시설에서는 스마트 디바이스(smart device)를 업무 및 교육 환경에 적용하는 추세이다. 그러나 공공 스마트 디바이스 사용자들은 직·간접적 감염병 확산에 노출될 위험이 있다. 본 연구는 스마트 디바이스 사용자를 위해 손가락 끝을 감싸는 외골격 장치(Exo-finger)를 개발하였으며, 공용 장비에 활용 시 질병 예방 효과를 가지고자 한다. 활성화 재료인 카본 블랙(Carbon Black, CB)과 고분자 탄성중합체(elastomer)를 혼합한 2차 재료를 금형에 넣어 외골격 장치를 제작하였다. 이 장치는 CB 함량이 0.030 wt.% 이상일 때, 터치 기능이 있는 것으로 확인되었으며 탄성중합체의 함량을 변화시켜 사람이 스마트 디바이스를 터치할 때와 유사한 마찰력(마찰계수 2.5)를 가질 수 있도록 하였다. 실험을 통하여 CB의 함유량은 마찰 계수에 주는 영향이 거의 없음을 확인하였다. 완성된 시제품을 스마트 디바이스에 테스트한 결과, 개발된 외골격 장치는 보호 장구를 착용하여 터치가 불가능한 경우 또는 감염병 확산을 막기 위해 장갑 등의 장비를 사용하는 경우에 유용하게 활용할 수 있음을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제23권1호
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• pp.40-47
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• 2014

폐자원으로 분류되는 석탄재의 미연탄소를 경제적으로 재활용하기 위한 방안을 모색하기 위하여, 서천화력발전소 매립 석탄재로부터 미연탄소를 분리한 후 활성탄소 제조가능성을 평가하였다. 정선부선을 4단계 실시하여 얻어진 미연탄소 정광의 고정탄소 품위는 87%로 얻어졌다. 미연탄소 정광에 포함된 결정질 불순물로는 주로 석영과 뮬라이트가 존재하였다. 화학적 활성화 전 미연탄소의 비표면적은 $10m^2/g$로 매우 낮았으며, 이는 국내 무연탄의 높은 탄화도와 관련되는 것으로 추측되었다. 또한 미연탄소는 대체로 다공성이며 결정학적으로는 터보스트래틱 구조를 갖고 있었다. 미연탄소 1 g과 KOH 6 g 을 혼합하여 활성화시킨 경우 얻어진 비표면적값이 $670m^2/g$로 가장 높았으며 미세공이 발달된 것을 확인하였다. KOH 용액을 사용한 경우 질소흡착량이 분말상 활성화 시료보다 낮게 나타난 것은 탄소입자의 젖음성 및 함침성이 낮은 때문으로 추측되었다. 본 실험에서 제조한 활성탄소는 미세공 분포가 높은 기능성 활성탄소의 세공특성을 보이며, 범용의 활성탄소에 준하는 비표면적값을 나타내 기존의 석탄계 활성탄소보다 우수하며 회분 함량도 적정 수준이었다. 따라서 공정의 경제성과 미연탄소 자체의 특성을 고려하여, 정수용 활성탄소 대체재나 혹은 카본블랙 대체용으로 재활용하는 것이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한화학회지
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• 제42권1호
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• pp.122-134
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• 1998

리튬 2차 전지의 양극재료로 사용되는 스피넬형 망간산화물$(Li_xMn_2O_4)$의 전기화학적 특성과 스피넬 전극에서 용량 감소가 일어나는 원인들에 대해 알아보았고, 용량감소를 억제할 수 있는 방안들을 제시하였다. 스피넬 전극의 가역성은 스피넬 산화물의 합성방법에 따른 순도, 입자크기 및 입자크기 분포, 전극극판을 구성하는 활물질, 카본 도전재 및 결합제의 상대적인 함량 그리고 극판의 미세구조 등에 의해 결정된다. 또한 전해액을 구성하고 있는 유기용매와 리튬염의 종류도 스피넬 전극의 충방전특성에 중요한 영향을 미친다. 스피넬의 합성단계에서는 불순물의 생성과 양이온 자리바꿈(cation mixing) 등을 최소화하여야 한다. 극판의 제조시 도전재의 양은 최소화하여야 하나 스피넬의 전도도가 작으므로 도전재의 양이 너무 적으면 극판의 저항에 의한 분극손실이 크다. 결합제는 극판 구성요소의 분산도와 기계적 강도의 측면에서 최적화되어야 한다. 액체전해질로 carbonate 계열의 용매에 fluorine을 포함하고 있는 리튬염을 사용할 경우에 전해액의 산화와 스피넬의 용해 정도가 적어 양극의 용량감소가 적다. 또한, 표면적이 크고 입자크기가 작은 도전재를 사용할 경우 분극손실은 적으나 잔해질의 분해반응이 심하므로 이들 사이에 적절한 trade-off가 요구된다.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.413-420
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• 2008

전기방사에 대한 연구는 지난 10여 년간 의료, 산업용에 적합한 적용 기술 연구로 많은 발전을 하고 있다. 본 연구에서는 용액전기방사법으로 다중벽탄소나노튜브(MWNT)를 함유하는 폴리카보네이트(PC) 나노섬유와 복합필라멘트 섬유를 제조하였다. 폴리카보네이트 나노섬유 내에서의 분산성을 향상시키기 위하여 다중벽탄소나노튜브를 in-situ 방법으로 개질하였다. THF와 DMF의 혼합용매를 사용하여 다중벽 탄소나노튜브가 함유된 폴리카보네이트(PC/mMWNT) 나노섬유를 제조하였다. 제조된 PC/mMWNT 나노섬유의 TEM 사진 분석결과 다중벽 탄소나노튜브가 폴리카보네이트 나노섬유 내에 잘 분산되어 있음을 확인하였다. 또한, 다중벽탄소나노튜브의 함량이 증가할수록 순수 폴리카보네이트 섬유에 비해 열안정성이 우수하였으며, 표면저항기 측정결과 3 wt%와 5 wt%에서 109.1~109.5 ${\Omega}$의 대전방지효과를 기대할 수 있는 전기적 특성을 확인하였다. 또한 PC/mMWNT를 이용하여 제조된 멀티필라멘트 섬유는 SEM을 분석결과 직경 $60{\sim}100{\mu}m$, 길이 4~5 cm의 멀티필라멘트(Multi-Filament yarn)가 제조되었음을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제7권3호
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• pp.496-503
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• 1996

고농도 안료 분산용 매스터 배취 제조를 위해 방향족 및 지방족형 폴리에스테르 공중합체들을 에스테르화 반응 및 중축합반응의 두 단계 반응으로 합성하였으며 이들을 안료 없이 PET에 블렌드하였을 때 열적성질과 유변학적 특성의 변화를 조사하였다. GPC 분석결과 합성된 폴리에스테르 공중합체는 $M_n{\approx}30000g/mol$, $M_w{\approx}65000g/mol$의 분자량을 가졌고, DSC 분석결과 $90{\sim}150^{\circ}C$의 $T_m$을 가졌으며 $^1H$-NMR 분석결과 공단량체 공급비와 공중합체내 조성비가 거의 일치하였다. 합성된 공중합체 중 $90{\sim}120^{\circ}C$의 $T_m$을 갖는 방향족, 지방족 폴리에스테르 공중합체, 그리고 표준시료인 SPA를 각각 PET와 용융 블렌드 하였으며 DSC 분석결과 상용성이 있음을 확인하였다. 그리고 이들의 전단속도 변화에 따른 용융점도의 변화를 조사하였는데 방향족 폴리에스테르 공중합체의 경우 PET내 폴리에스테르 공중합체의 함량이 증가할수록 용융점도가 증가하였으며, 지방족 폴리에스테르 공중합체와 표준시료 SPA의 경우는 이와 반대의 경향을 나타내었다. 카아본 블랙 dry color의 분산시간에 따른 체적저항은 방향족 폴리에스테르 공중합체가 가장 큰 값을 보였으며 이로부터 방향족 폴리에스테르 공중합체가 가장 적합한 분산제임을 알았다.

• 전기화학회지
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• 제13권2호
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• pp.145-152
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• 2010

본 연구에서는 organophosphate를 기반으로 한 과불소화된 아크릴레이트 가교제를 사용하여 제조한겔 고분자 전해질의 이온 전도도 및 전기화학적 특성을 평가하였다. 과불소화된 아크릴레이트 가교제를 사용하여 만든 겔 고분자 전해질은 액체전해질의 함량이 최대 97 wt%까지 안정한 겔 상태를 유지하였다. 본 연구에서 제조한 겔 고분자 전해질의 이온전도도는 $30^{\circ}C$에서 $1.0\;{\times}\;10^{-2}\;S/cm$의 값을 가졌다. 또한 전기화학적 안정성 테스트에서도 약 4.5V로 이상까지 산화에 의한 열화가 없이 안정하였다. 합성된 겔고분자 전해질을 리튬이온 고분자 전지에 적용하여 그 활용성을 평가하였다. 양극으로는 $LiCoO_2$를 사용하였으며 음극으로는 카본을 사용하였다. 이렇게 만든 리튬이온 고분자 전지는 0.1C에서 136.11 mAh/g의 용량으로 이론용량과 거의 비슷한 값을 나타내었으며, 2C 방전에서도 초기 용량의 91%를 유지하였다. 또한 500번의 충방전 후에도 초기 용량의 70%정도의 용량을 유지하였다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.290-295
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• 2021

지구 온난화 억제를 위한 전 세계적인 연비규제에 발맞춘 해결책으로 자동차에 경량구조복합재료를 적용하는 것이 메가트렌드로 인식되고 있다. 본 연구에서는 수리, 폐기 및 재활용 측면에서 유리한 열가소성 탄소섬유강화플라스틱의 적용을 극대화하기 위해 전도특성이 요구되는 부품 대체 이슈에 대응할 수 있는 기술적 접근을 제공하는 것을 목표로 수행되었다. 저점도 중합 가능한 기지재의 특성을 활용하여 전도성 필러를 파우더 믹싱 방법으로 균일하게 혼입하면서도 우수한 함침 특성을 나타내는 열가소성 탄소섬유강화플라스틱 제조방법에 기초하여 카본블랙, 탄소나노튜브, 그래핀 나노플레이틀렛, 흑연, 피치계 탄소섬유 등 다양한 탄소기반 전도성 필러를 최대 함량까지 혼입하여 전기저항 및 열전도도를 비교하여 고찰하였다. 전도성 탄소 필러의 종류나 형태보다는 최대 혼입량이 시편의 전도 특성을 제어하기 위해 가장 중요한 인자임을 확인하였고, 전기전도 특성을 향상시키기 위해서는 1차원 형태의 전도성 탄소필러를 적용하는 것이 유리할 수 있는 반면 열전도 특성을 향상시키기 위해서는 2차원 형태의 전도성 탄소필러를 적용하는 것이 유리 할 수 있다는 실험 결과를 확인하였다. 본 연구의 결과들은 열가소성 탄소섬유강화플라스틱의 전도 특성을 제어하기 위한 최적 구조 설계에 잠재적인 통찰력을 제공할 수 있다.

• 접착 및 계면
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• 제24권4호
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• pp.124-130
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• 2023

외부 온도 변화에 따른 특성변화가 적어야 하는 자동차 부품용 코팅제는 외부 환경 변화에 의한 노이즈 특성 변화가 매우 중요하다. 이에 내한성, 내후성, 내마모성이 우수한 연질의 폴리우레탄과 하이드록시 말단 혹은 곁사슬이 아민으로 변성된 폴리실록산 등이 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 각각의 폴리머 성분들이 노이즈에 미치는 영향을 확인하기 위하여 수분산 폴리우레탄을 합성하였고, 폴리실록산, ultra high molecular polypropylene (UHMWPP) 분말, 카본블랙, 소광제를 첨가하여 코팅제를 제조하였다. 수분산 폴리우레탄의 hard/soft 세그먼트의 함량을 27.1%/72.9%, 아민으로 변성된 폴리실록산과 하이드록시 말단 폴리실록산이 2:7의 비율에서 노이즈의 발생이 가장 적었으며, 마찰자가 고속에서 움직일 때 마찰계수의 차이가 컸다. 또한 SiO₂를 UHMWPP 분말로 대체함으로써, 노이즈가 감소하였으며 광택도 또한 감소하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제46권1호
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• pp.17-28
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• 2018

본 연구에서는 당화 공정 중 축합된 구조로 발생되는 고형 부산물인 황산리그닌(Sulfuric acid lignin; SAL)의 나노 세공 탄소 소재로의 활용 가능성을 살펴보고자 수산화칼륨 촉매를 투입하여 $750^{\circ}C$에서 1 h 동안 고온 촉매 활성화 공정을 진행하였다. 이때 타 바이오매스 시료 유래 활성탄과의 물성 비교를 위해 코코넛셸(CCNS), 소나무(Pinus), Avicel로부터 각각 같은 방법으로 활성탄을 제조하였으며 화학 조성과 결합 구조, 표면 및 기공 분포 특성을 분석하였다. 열중량 분석 결과 최종 온도 $750^{\circ}C$에서 잔존 고형분 함량은 SAL > CCNS > Pinus > Avicel 순서였으며 이 경향은 활성화 공정 후 생성된 활성탄의 수율 순서와 동일하였다. 특히, SAL 유래 활성탄은 탄소 함량이 91.0%, $I_d/I_g$ peak ratio가 4.2로 가장 높게 나타났으며 이는 높은 탄소 고정성과 더불어 비정질의 거대 방향족 구조층이 형성되었음을 의미한다. 또한 제조된 활성탄은 모두 최초 시료의 비표면적($6m^2/g$)과 기공 부피($0.003cm^3/g$)에 비해 촉매 활성화 공정 후 각각 $1065{\sim}2341m^2/g$, $0.412{\sim}1.270cm^3/g$로 크게 증가하였으며 이 중 SAL 유래 활성탄의 표면 변화율이 가장 크게 나타났다. 이후 3종의 유기 오염물질(페놀, 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, 카보퓨란)에 대한 제거율을 평가해보았을 때 모든 활성탄에서 표준 용액 100 ppm 대비 90 mg/g 이상의 높은 흡착 능력을 보였다. 따라서 축합된 구조인 SAL으로부터 고비표면적의 나노 세공 활성탄 제조가 가능할 뿐만 아니라 추후 유기 오염 물질 제거를 위한 카본 필터의 친환경 흡착 소재로 활용가능성이 높을 것으로 기대된다.