• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.289-289
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• 2013

CRFP (carbon fiber reinforced plastics)는 탄소섬유 직물에 수지를 함침시켜 만들어지며, 고강도, 고탄성을 지니면서도 가볍고 밀도가 낮기 때문에 항공우주, 스포츠 용품 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 탄소섬유와 수지의 결합력을 증가시키기 위해 사이징, $HNO_3$ 산화, 전기화학적 산화, 플라즈마 처리 등의 다양한 탄소섬유 표면처리 방법이 개발되고 있다. 본 연구에서는 복합재의 강도향상을 위해 탄소섬유 직물을 마이크로웨이브 알곤 플라즈마로 처리하여 강도변화를 관찰하였다. 플라즈마 처리된 직물은 열가소성수지인 CBT와 함침시켜 탄소섬유 복합재로 제조하였다. 그 결과 플라즈마 처리한 복합재의 강도 향상을 확인할 수 있었고, SEM(scanning electron microscope)을 통해 복합재의 표면이 거칠어진 것을 관찰할 수 있었다. 플라즈마로 인해 직물의 표면적이 증가하여 직물의 표면과 수지의 결합력이 증가한 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• v.28 no.4
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• pp.168-175
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• 2015

Recently, the applications of carbon fiber reinforced plastics (CFRPs) have become broader than ever when it comes to such industries as automotive, ships, aerospace and military because of their lightweight-ness and high mechanical properties. Thermosetting plastics like epoxy are frequently used as the binding matrix in CFRPs due to their high hardness, wetting characteristics and low viscosity. However, they cannot melted and remolded. For this reason, thermosetting plastic wastes have caused serious environmental problems with the production of fiber reinforced plastics. Thus, many studies have focused on the carbon fiber reinforced thermoplastics (CFRTPs) and recycling carbon fiber. In this study, recycled carbon fiber (RCF) was prepared from CFRPs using a pyrolysis method, which was employed to separate resin and carbon fiber. The degree of decomposition for epoxy resin was confirmed from thermal gravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscope (SEM). The RCF was cut and ground to prepare a carbon fiber composite sheet (CFCS). CFCS was manufactured by applying recycled carbon fibers and various thermoplastic fibers. Various characterizations were performed, including morphological analyses of surface and cross-section, mechanical properties, and crystallization enthalpy of CFCS at different cooling conditions.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.131.1-131.1
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• 2010

고분자연료전지(PEMFC)에서 기체확산층(GDL)은 다공성의 카본 종이/천 위에 마이크로한 다공층을 가치는 구조로 촉매층을 지지하고 촉매층과 분리판 사이의 전류전도체 역할을 한다. 또한 촉매층에 연료와 공기 확산 및 생성된 물의 통로 역할을 하며 소수성인 전기전도성 물질로 이루어져 있다. 현재 연료전지에 쓰이는 가스확산층은 대부분 국외 회사에서 제조 수입 사용하는 현황이고 국내에서는 협진 I&C가 연구하고 있으나 상용화는 아직 이루어지지 않고 있다. 본 연구는 탄소섬유의 전도성을 개선하고자 탄소섬유 표면에 금속코팅 시 최적의 접촉계면유지를 위한 표면처리 방법 및 공정을 조사 분석 후 최적 개선방법(농도/온도/압력/시간)을 설정하고자 하였다. 또한 선정된 공정인자별 수준별 시험 후 샘플링 된 시료를 토대로 금속물질이 탄소섬유 표면에 코팅(도금)된 금속-탄소섬유를 대하여 평가하여 최적화시키고자 탄소섬유로부터 carbon paper GDL의 모재를 개발할 계획이다. 앞에서 설명한 바와 같이 탄소섬유를 이용하여 paper making, resin impregnation, molding, carbonization/graphitization의 제조공정을 거쳐 paper형태의 GDL을 생산 및 평가하고자 하였다.

• Polymer(Korea)
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• v.25 no.2
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• pp.293-301
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• 2001

Electrically conductive carbon fiber/high density polyethylene (CF/HDPE) composite films were fabricated by new method, so called electron-ion technology (EIT) and the effects of CF epoxy sizing on the volumetric resistivity. tensile strength and interphase properties of the films were investigated. While epoxy sizing increased conductivity of composite films resulting from enhanced tunneling effect it reduced interphase adhesion between CF and HDPE because polar epoxy sizing and nonpolar HDPE are incompatible. Consequently epoxy sized CF(CF(S)) caused significant reduction in the volumetric resisitivity and tensile strength of composite films when compared with unsized CF(CF(U)). Epoxy sizing reduced nucleating efficiency of CF(S), therefore CF(S)/HDPE composite films showed nonuniform transcrystalline layer when compared with CF(U)/HDPE composite films.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.11 no.1
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• pp.113-120
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• 2007

A new material was tested and its applicability was investigated so as to give the capability of self-diagnosis of fracture in composite mortar. In the research for giving self-diagnosis capability, conductive mortar intermixed with cokes and carbon fiber powder(milled carbon fiber) was developed and its using for self-diagnosis material was proposed. Then after examining change in the value of electric resistance and AE characteristics before and after the occurrence of cracks at each weight-stage, the relationships of each factors were analyzed. As the results, it can be recognized that a new composite material with cokes and carbon fiber powder(milled carbon fiber) can be applied for self-diagnosis of fracture in mortar specimen.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.16 no.1
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• pp.53-58
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• 2003

Carbon fiber sheet has been used to rehabilitate many types of reinforced concrete members with its superior characteristics such as their lightweight, high strength, corrosion resistance, and easy execution. But the failure behavior of reinforced concrete members show a high variation by the bond characteristics between carbon fiber sheet and concrete surface. In this study, a bond stress-slip model, which accounts for changes in bonding behavior between concrete and carbon fiber sheet with some link elements, is proposed. The link elements are used to represent the concrete-carbon fiber sheet interface. To investigate the efficiency of this method, the analytical solutions for the behavior of reinforced concrete beam strengthened with carbon fiber sheet are compared with experimental ones. Results from the proposed model comparatively well agree with the experimental results.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.137-137
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• 2013

지속 가능한 발전을 위해, 한정된 자원인 석유의 고갈을 막기 위해 석유를 수송에너지로 주로 사용하는 자동차에서 바이오 디젤이나 연료전지, 전기자동차 등 다양한 대안이 제시되고 있다. 그러나 식량 가격 상승, 낮은 안정성, 인프라 확충 등의 문제의 해결이 필요할 뿐만 아니라, 석유의 소비를 감소시키는 대신, 지구에서 소비할 수 있는 다른 형태의 에너지를 소모한다는 측면에서 근본적인 에너지 문제의 해결책의 모색이 필요하다. 19세기 후반, 백열전구의 필라멘트 용도로 사용되기 시작한 탄소 섬유는, 철에 비해 5배 가볍고 강도는 10배가 높으며 내열성이 뛰어난 소재로서, 복합소재의 형태로 제조되어 비행기, 우주선, 풍력 발전 블레이드 등 다양한 산업 분야에서 소재의 장점을 발휘하는 재료로 적용 분야가 확대되고 있다. 특히 비행기 분야에서는 최근 비행기 몸체 구조에 기존 알루미늄 합금을 탄소섬유복합재가 대체하고 있으며, 최근에는 부피 기준 50% 가량까지 탄소섬유 복합재를 사용하여 비행기를 제작하고 있다. 이에 따라 기존에 비해 20% 가량 연료 소모가 감소하여, 비행기 한 대 당 연간 2,700톤의 이산화탄소 배출을 저감하고 있다. 이와 같이 탄소섬유 복합재를 다양한 분야에 적용함으로써, 에너지 문제에 대한 보다 근본적인 접근이 가능하다. 그러나 탄소섬유 복합소재는 금속 등 기존 재료에 비해 높은 가격으로 상용 자동차 등 에너지 소비량이 많은 분야에 널리 적용되는데 한계가 존재한다. 이와 같이 높은 탄소섬유의 가격은, 원가의 50% 가량을 차지하는 PAN 원사 가격과 나머지 반절에 해당하는 안정화/탄화 공정 비용에서 기인하는 것으로, 미국의 ORNL (Oak Ridge National Laboratory), 한국의 KIST 복합소재연구소 등에서는 원사, 안정화 공정, 탄화 공정 등 다양한 측면에서 탄소섬유 복합재의 가격을 절감할 수 있는 방안을 연구 중이다. 미국 ORNL에서는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하여 기존에 열을 이용해 수행하던 탄화 공정 비용을 크게 절감하고 있으며, KIST에서는 대기압 플라즈마를 이용하여 기존에 열을 이용해 2시간 가량이 소요되는 안정화 공정을, 대기압 플라즈마를 이용하여 30분여로 단축된 시간에 수행하는 공정을 개발 중이다. 본 발표에서는 탄소섬유 복합재의 개요와, 탄소섬유 가격 절감 방안으로서의 플라즈마에 대해 논의하며 대기압 플라즈마의 다양한 응용에 대해 소개할 예정이다.

• Composites Research
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• v.29 no.5
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• pp.262-268
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• 2016

In this work, the pitch-based carbon paper (P-CP) was prepared by re-impregnating of binder pitches and PAN-based milled carbon fibers (MCF) at low temperature carbonization process. The influence of MCF content on physicochemical properties of MCF/P-CP was investigated. As a result, the tensile strength of MCF/P-CP was increased sharply from 10 wt.% to 20 wt.% of MCF. Also, the increase of MCF content led to the decrease of interfacial contact resistivity and the improvement of electrical and thermal conductivity of MCF/P-CP. These results were probably due to the increase of density of MCF/P-CP, resulting in the formation of electrically and thermally conductive paths of the carbon paper.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.27 no.2
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• pp.179-184
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• 2016

In this work, the influence of milled carbon fiber direction on mechanical properties of milled carbon fibers/carbon blacks/natural rubber compounds was investigated. The compounds were prepared by adding the 6 phr milled carbon fibers (MCFs) and 40 phr carbon blacks (CBs) into the natural rubber. The MCFs were aligned in a parallel and orthogonal direction in the compounds using two-roll-mill machine. Mechanical properties of compounds were studied by tensile characteristics and tearing strength. As a result, the compounds showed higher tensile strength, 100%~300% modulus, and tearing strength than those of using any other compounds due to the aligning MCFs in parallel. Mechanical properties of the compounds reinforced with non-aligned MCFs were inferior to those of others. Consequently, the parallel aligned MCFs in the compounds led to an increase of tensile properties and improvement of tearing strength, resulted from MCFs with the high elastic modulus.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.1
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• pp.1-8
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• 2001

선택적 가스분리를 위한 분자체탄소(Molecular Sieve Carbon: MSC)로서의 활용을 위해 제조된 활성탄소섬유의 흡착능과 분자체 특성이 다양한 분자크기를 갖는 가스 흡착실험을 통해 조사되었다. 각 활성화 조건별 세공크기분포와 세공발달 전개과정을 유추함으로서, 세공크기분포의 조절이 가능하게 되었으며 활성탄소섬유의 분자체 탄소로서 활용을 용이하게 할 수 있었다. 800, 85$0^{\circ}C$의 온도로 수증기에 의해 활성화한 활성탄소섬유의 경우 burn-off가 각각 50, 40% 정도를 가진 활성탄소섬유가 비교적 작은 분자크기(0.3~0.4nm)의 흡착질에 대한 분자체 특성을 나타냈다. 또한, 다양한 분자크기의 흡착질을 포함하는 혼합가스의 유속과 흡착온도의 조절로서 원하는 흡착질의 선택적 분리를 위해 활성탄소섬유가 갖는 분자체 특성 향상을 보였다.