• 한국재료학회지
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• 제8권2호
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• pp.114-119
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• 1998

등방성 피치계 탄소섬유를 Co$_{2}$gas중에서 등온산화시켜 활성탄소섬유를 제조하였다. 산화된 섬유의 비표면적은 BET장치를 이용하여 측정하였다. Burn-off가 증가하여도 반응속도는 크게 감소하지 않았으며, 80$0^{\circ}C$와 90$0^{\circ}C$에서 산화된 섬유의 비표면적은 40%-60%의 burn-off에서 급격히 증가하다가 60%이상에서 감소하였다. 110$0^{\circ}C$에서 산화된 시편은 40%이상 burn-off되어도 비표면적은 크게 증가하지 않고 60%를 지나서도 계속해서 표면적이 증가하는 현상을 나타내었다. 100$0^{\circ}C$에서 60.4%의 burn-off가 일어난 산화섬유의 비표면적은 3,614$m^2$/g로 가장 큰 값이 얻어졌다. 등방성 탄소섬유는 미세한 흑연결정립들이 무질서한 배향을 하고 있으며, 미세기공벽으로 작용할 수 있는 결정립층이 많기 때문에 활성탄소섬유 제조를 위한 원료로 적합하다고 판단된다.

• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.55-61
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• 1999

Poly(arylene ether phosphine oxide)(PEPO)로 코팅된 탄소섬유의 계면접착력을 microdroplet 시험으로 측정하였으며, 이 결과를 poly(arylene ether sulfone) (PES), Udel$^{\circledR}$ P-1700 and Ultem$^{\circledR}$ 1000으로 코팅된 탄소섬유의 결과와 비교하였다. 또한 코팅에 사용된 고분자와 탄소섬유와의 계면접착력을 탄소섬유와 고분자의 접착 메카니즘을 규명하기 위하여 측정하였다. PEPO로 코팅된 탄소섬유가 가장 높은 계면접착력을 보였으며, Udel, PES 그리고 Ultem 고분자 코팅 순으로 감소하였다. 고분자와 탄소섬유의 계면접착력 또한 비슷한 경향을 보였다. SEM 분석결과 PEPO로 코팅된 탄소섬유에서는 비닐에스터 수지 내에서 파괴가 일어난 것으로 보여지나, 다른 고분자로 코팅된 탄소섬유에서는 계면 또는 계면에서 가까운 곳에서 파괴가 일어난 것으로 판단된다. PEPO 코팅에 의한 계면접착력 향상은 PEPO내에 존재하는 P=O 때문으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.299-305
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• 2008

본 연구는 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단거동 특성 및 파괴형상을 구명함에 그 목적이 있다. 이를 위하여 탄소섬유판의 형상, 섬유판 부착 간격 및 전단보강 철근량 등의 변수를 포함하는 실험 연구가 수행되었다. 본 실험 결과 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단 강성은 보강되지 않은 보에 비해 현저하게 개선되며 최대 전단강도 증진율은 100% 이상인 것으로 나타났다. 또한 탄소섬유판은 전단균열의 발생 및 진전을 억제하며, 적은 량의 탄소섬유판으로 보강했을 경우에도 전단강도의 증진 효과는 매우 좋은 것으로 나타났다. 본 연구에서는 탄소섬유판에 발생하는 변형률을 기본으로 하여 유효응력을 도출하였으며, 탄소섬유판으로 보강된 철근콘크리트 부재의 전단강도를 계산하였다. 이는 실험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.108-113
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• 2018

기존 구조물의 노후화로 인하여 보수 및 보강에 관한 연구는 활발히 이루어지고 있다. 탄소섬유를 사용한 외부 부착공법은 경제적이고 짧은 시간에 보강 작업이 이루어질 수 있기 때문에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 탄소섬유를 사용한 전단 보강에는 일 방향 레이아웃이 많이 사용되고 있으며, 재료의 양, 섬유의 각도 그리고 간격 등에 관한 실험 연구가 많이 진행되었다. 하지만 예비 실험 결과를 통하여 이 방향 전단보강 레이아웃은 일 방향 전단보강보다 좀 더 효율적으로 부재를 구속하는 것을 확인하였다. 따라서, 유사한 재료의 양을 사용하여 일 방향과 이 방향 전단 보강 작업이 이루어진 후 실험을 통하여 두 보강작업의 효과가 검증되었다. 탄소섬유 보강 작업을 할 때는 탄소섬유의 부착파괴를 방지하기 위하여 탄소섬유 앵커가 설치되었다. 탄소섬유 앵커와 탄소섬유 레이아웃의 전단보강 효과는 실험 경간에 발생한 주인장 변형률의 분포를 통하여 검증되었다.

• Elastomers and Composites
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• 제45권1호
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• pp.2-6
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• 2010

탄소섬유/나일론 수지 복합재료의 계면결합력의 향상을 위해 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 탄소섬유의 표면에 실란계, 설파이드계, 이미드계 계면결합제를 이용해서 사이징 처리를 수행하였으며, 사이징 처리된 탄소섬유의 젖음성과 표면자유에너지는 접촉각을 통해 확인하였다. 사이징 처리되어 제조된 복합재료의 기계적 계면물성은 임계응력세기인자를 통하여 확인하였으며, 파단실험 후 파단면은 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 실험결과 실란계로 사이징 처리된 탄소섬유가 다른 사이징 처리에 비해 표면자유에너지가 큰 것을 접촉각 측정을 통해 관찰하였다. 한편 사이징 처리된 탄소섬유 강화 나일론 복합재의 경우 미처리 탄소섬유를 이용한 복합재에 비해 높은 기계적 계면강도를 보였다. 이러한 결과는 섬유의 표면자유에너지가 탄소섬유와 나일론6 기지 사이의 계면결합력의 증대를 유도하여 복합재료의 기계적 계면강도가 증가된 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제10권5호
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• pp.778-783
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• 1999

전자파 반사재료로 사용되는 탄소섬유/에폭시 복합재료의 탄소섬유 배향이 마찰특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 마찰 시, 상대 마찰 면과 탄소 섬유/에폭시 복합재료의 적층 방향이 수직인 경우가 수평인 경우에 비해 우수한 마찰특성을 나타내었다. 이는 마찰 면과 복합재료의 적층 방향이 수평인 경우, 에폭시와 탄소섬유의 delamination이 상대적으로 많이 일어나기 때문이다. 탄소섬유 배향에 따른 마찰특성은 마찰 면과 복합재료의 적층 방향이 수직인 경우, 탄소 섬유가 단일 방향으로 배향된 $0/0^{\circ}$의 복합재료가 다방향 배향인 $0/45/90/-45^{\circ}$ 및 $0/90^{\circ}$ 복합재료에 비해 상대적으로 뛰어난 마찰특성을 나타내었다. 이는 탄소섬유의 배향 방향에 따라 마찰 면에 접촉하는 탄소섬유의 접촉면적이 변화되고 그 결과, 마찰에 의한 탄소섬유와 에폭시의 debonding 정도가 변화되기 때문이다. 이와는 달리 마찰 면과 적층 방향이 수평인 경우탄소섬유에 가해지는 응력의 종류에 따라 다른 마찰특성을 나타내며 인장응력이 작용하는 $0/90^{\circ}$로 탄소섬유가 배향된 복합재료가 가장 우수한 마찰특성을 갖는다. 마찰면과 탄소섬유 배향에 따라 마찰속도는 마찰계수에 영향을 미치지 못하는 반면 마멸지수와는 비례관계가 있음을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제10권3호
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• pp.336-342
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• 1999

탄소섬유 복합재료의 계면강도 증가를 위하여 탄소섬유의 표면처리에 대한 많은 연구가 이루어져 왔다. 기존의 상업적인 표면처리의 경우 탄소 섬유 표면 산화처리 후 수분산성 에폭시계 유기화합물을 코팅 (사이징처리)하여 탄소섬유에 에폭시 기지와의 상용성과 취급 용이성을 부여하고 있다. 이러한 재료로 제조된 탄소섬유 복합재료는 높은 층간 전단 강도를 나타내나 충격강도는 다소 낮은 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유 표면 산화 처리 후 기존의 사이징 처리 대신에 반응성과 유연성이 있는 계면상 (interphase)을 도입하여 복합재료의 층간전단강도와 충격강도를 향상시키고자 하였다. 탄소섬유의 전기전도성을 이용하여 이온화가능하고 연성을 가진 고분자인 MVEMA (poly (methyl vinyl ether-co-maIeic anhydride))와 EMA (poly (ethylene-co-maleic anhydride))를 수용액상에서 탄소섬유 표면에 전착 시키는 방법을 사용하였다. 전착에 의해 MVEMA 또는 EMA가 $0.1{\sim}0.2{\mu}m$ 두께로 얇게 코팅된 탄소섬유, 상용의 탄소섬유, 사이징처리를 하지 않은 탄소섬유로 복합재료를 제조하여 물성을 비교 평가하였다. 계면상의 두께가 얇을수록 층간전단강도가 증가하였으며, 충격강도는 감소하였는데, 계면상의 최적두께는 $0.1{\mu}m$ 정도였다. MVEMA 계면상을 도입한 경우가 상업적으로 표면처리 한 경우보다 층간전단강도의 경우 약 20% 정도 증가하였고 Izod 충격강도의 경우 약 50% 정도 증가하였다. MVEMA 계면상을 도입한 경우 복합재료의 흡습률이 높았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권6호
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• pp.602-608
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• 2006

폴리아크릴로니트릴(PAN)계 탄소섬유와 목재펄프를 이용하여 탄소섬유의 길이와 함량 및 강화 종이의 평량을 달리하여 각각 탄소섬유 강화 종이를 제조한 후 탄소섬유와 펄프섬유와의 접착특성 및 강화 종이의 물리적 특성과 전기전도도를 조사하였다. 탄소섬유 강화 종이의 형성은 탄소섬유와 펄프섬유의 계면에서의 화학적 결합이라기보다는 물리적인 얽힘과 접착이었으며, 탄소섬유의 첨가량을 증가시키면 강화 종이의 두께와 인열강도는 증가하는 반면 인장강도와 파열강도는 감소하였다. 탄소섬유의 길이가 짧을수록 강화 종이 내에서 섬유의 분산성이 양호하였으나 가장 우수한 전기전도도는 탄소섬유의 길이가 10 mm일 때였다. 강화 종이의 전기전도도는 탄소섬유의 함량이 2 wt％일 때부터 급격히 증가하다가 8 wt％ 이상이 되면 서서히 증가하는 S자형 곡선을 보였으며, 강화 종이의 평량 증가에 따라 선형적으로 비례하여 향상되었다. 따라서, 전기전도도와 물리적 특성이 우수한 강화 종이를 얻기 위해서는 탄소섬유의 함량을 증가시킴과 동시에 평량을 증가시키는 것이 바람직하다.

• 한국재료학회지
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• 제8권2호
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• pp.161-164
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• 1998

탄소섬유-에폭시 복합재료의 전파 반사특성을 전파전송 이론에 근거하여 해석하였다. 탄소섬유 복합재료의유전상수를 투과/반사법에 의해 4-12GAz 주파수 범위에서 측정하였다. 측정된 재료정수로부터 반사손실을 시편의두께와 주파수의 함수로 계산하였다. 탄소섬유 복합재료는 높은 유전상수와 도전손실 특성에 의해 전파의 반사율이 매우 높았다. 그러나 파장에 비해 시편의 두께가 작은 경우 반사손실은 두께에 매우 민감하였으며, 이는 입력 임피던스의 변화에 기인하는 것으로 해석되었다. 이러한 결과로부터 전자파 차폐를 극대화시키기 위해서는 특히 저주파 대역에서 시편의두께 조절이 매우 중요함을 제시할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.139-146
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• 2009

본 연구에서는 외부프리스트레스 탄소섬유판에 의한 보강기술에서 긴장력을 포함하는 지속하중이 작용하였을 때의 장기거동을 평가하기 위한 실험연구를 수행하였다. 지속하중 도입을 위한 실험계획은 탄소섬유판에 직접 인장력을 도입하는 직접 지속하중 방식과 휨 실험체를 통한 휨 지속하중으로 구분하여 실시하였다. 직접 지속하중에 의한 실험은 탄소섬유판의 종류별로 약 700일에 걸쳐 실시하여 탄소섬유판의 장기 크리프/릴렉세이션 등의 변형을 주로 평가하였으며, 휨 지속하중 실험에서는 탄소섬유판의 정착시 정착장치에서의 슬립량을 주로 평가하기 위해 약 90일 간으로 수행되었다. 일방향 탄소섬유판에 대한 2년간의 지속하중 실험 결과에 의하면, 탄소섬유판의 크리프나 릴렉세이션과 같은 재료자체의 변형 및 정착장치에서의 슬립에 기인한 응력손실은 적은 것으로 나타났다. 그러나, 강판매입형 탄소섬유판은 강판의 항복변형률을 초과하여 도입된 긴장력으로 인하여 재료 자체의 변형에 의한 자체 응력손실이 발생되었으므로 이에 대한 보완이 필요한 것으로 판단된다. 아울러, 탄소섬유판의 정착과정에 발생되는 긴장력의 즉시 손실량은 응력도입 초기의 약 10% 정도이므로 프리스트레스의 도입시에는 이를 고려하여 긴장력을 결정할 필요성이 있을 것으로 판단된다.