PAI-CS 나노하이브리드 절연코팅의 표면접착과 기계적 강도 및 내아크 내구성에 대하여 실험 분석하였다. 졸-겔법으로 PAI의 강화입자로 선택한 나노 CS는 메트릭스 수지와의 상안정성이 잘 이루어졌다. 나노경도를 측정한 결과 순수 PAI수지와 비교하여 CS첨가량이 증가함에 따라 경도와 탄성율 그리고 강성이 개선되고 있다. 한편 실란처리 방법에 따라 경 도와 탄성율의 개선폭이 달라지는 경향이 있어 제조시 적절한 실란처리에 의한 표면제어가 필요한 것으로 나타났다. 전기적 표면 내아크시험에서 순수 수지와 비교하여 우수한 내구성을 가지고 있어서 이는 서지와 부분방전 등에 노출되는 전력용 절연 코팅으로 사용이 기대된다.
최근 기후 변화 문제로 $CO_2$배출량 억제 정책에 따라 열전재료가 다양한 분야에 크게 주목 받고 있다. 열전 모듈은 전류를 흘려 온도차를 발생시키는 펠티어 효과와 온도차를 전력으로 변환하는 제백 효과를 이용한다. 열전발전용에 적용되는 상용 열전모듈의 경우, 열전소자의 접합부의 수는 수십 개 이상이다. 따라서 단 한 개의 접합 불량 열전소자가 모듈 전체의 열전성능에 큰 영향을 미친다. 현재 상용화 된 Bi-Te계 열전 모듈은 Bi-Te의 Te와 Sn계 솔더의 주성분인 Sn이 $250^{\circ}C$ 부근에서 취성의 Sn-Te계 금속 화합물을 형성한다고 알려져 있다. 이 때 생성된 Sn-Te 화합물은 열전모듈의 접합강도를 약화시키고 이로 인해 열전모듈의 접합 신뢰성을 크게 저하 시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 솔더와 소자 사이에 확산방지층이 적용되고 있으며, 이 중에서 니켈합금이 가장 널리 적용되고 있다. 니켈층을 형성시키는 방법 중에서, 무전해 도금법은 간단하게 열전소자 표면 위에 도금 층을 균일한 두께로 만들어 낼 수 있다. 하지만, 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 화학적 결함이 존재하지 않기 때문에, 무전해 니켈 도금층의 밀착성이 떨어진다. 이 때. 소자 표면에 거칠기 효과(anchor effect)를 부여하기 위해 물리적 샌딩법을 사용하는데 이 방법의 경우 소자에 크랙 같은 손상을 미쳐 열전모듈의 신뢰성 저하를 가져온다. 그러므로 거칠기 효과를 부여하면서 소자에 손상을 최소화하는 습식 식각법을 개발하여 Bi-Te계 열전소자의 표면 조도를 조절하고 무전해 Ni-P 도금을 실시하였다. 그리고 열처리 유무에 따른 열전모듈의 접합강도를 측정하였으며, 제작한 열전 모듈의 접합부 및 파단부의 계면 분석하여 무전해 Ni-P도금을 위한 습식식각법(wet etching법)에 대하여 검토하였다. N-type은 질산과 구연산의 혼합수용액에, P-type은 왕수에 습식 식각처리를 해서 적당히 표면 조도를 조절한 후에 EPMA로 분석을 해본 결과 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 anchor effect가 부여 된 것을 확인했다. 습식 식각에 의해서 제조된 열전모듈의 접합강도는 종래의 알루미나 샌딩법으로 제조한 열전모듈 보다 높은 접합강도를 나타내었다.
최근 의료, 보건, 헬스케어 분야에 대한 관심이 증가함에 따라 질병의 조기 진단 연구가 각광 받고 있다. 특히 표면증강 라만 산란 (Surface Enhancement Raman scattering)은 고분자 검출을 위해 가장 유용한 물리 화학적 기법으로 SERS를 활용한 특정물질 검출 기술 개발에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 나노구조의 국부적 표면 플라즈몬의 공명조건 (Surface Plasmon Resonance, SPR)으로 유도된 전자기장은 우수한 SERS 신호를 나타낸다. 따라서 표면 플라즈몬 공명 효과는 귀금속 나노입자의 종류, 크기 및 형태, 기판의 형상 및 구조 등에 의해서 달라지게 되므로 이들을 조절하여 보다 민감한 SERS 신호를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 고감도 SERS-Active 기판을 제작하기 위해 SERS 기판 표면의 나노구조를 최적화 하였다. SERS 기판 표면을 제어하기 위해 공정파워, 공정압력, 기판의 온도 등의 증착공정 변수에 변화를 주어 표면의 나노구조를 형성하였다. 이를 분석하기 위해 SEM 분석을 통해 피라미드형 실리콘 기판 표면의 Au 나노구조 금속 박막을 확인하였고, XRD를 이용하여 결정성 및 결정크기를 확인하였다. Rhodamine 6G를 이용한 라만 분석을 통해 SERS 신호의 강도를 알 수 있었다. 금속 나노구조의 형태, 온도 제어를 통해 SERS 신호강도가 우수한 나노구조 기판을 제조 할 수 있었다.
본 연구는 지르코니아 코어 표면처리 방법에 따른 코어와 도재와의 결합기전을 파악하여 도재 수복물의 문제점을 개선하고자 도재와 동일한 구조의 코어를 제작한 후 코어 표면의 거칠기 처리와 liner 적용 방법을 각각 달리한 4개 군의 전단결합강도의 차이를 분석한 바 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 코어의 표면 거칠기 처리 여부는 표면조도에 영향을 주었다(p<0.001). 2. 지르코니아 코어 표면을 표면 거칠기와 liner를 도포한 군(SLT군)이 23.19 MPa로 가장 높았고, 표면 거칠기만 적용한 군(ST군)이 21.17 MPa였으며, liner만 적용한 군(LT군)은 20.53 MPa였고, 표면 비처리 군(NT군)이 16.46 MPa으로 가장 낮은 값을 나타내(p=0.176) 표면처리에 따른 전단 결합강도에 차이가 있을 가능성을 나타냈다. 또한 표면 거칠기와 liner를 도포한 군(SLT군)과 표면 비처리 군(NT군)에서 두 군 간의 차이는 통계적으로 유의하였다(p<0.05). 3. 계면상태는 SLT군이 ST군과 LT군, NT군에 비해 도재결합의 응집된 상태를 나타냈다. 코어의 표면처리 특히 거칠기 처리는 지르코니아 코어와 도재의 물리적 결합 즉, 전단결합강도를 높일 수 있는 의미있는 과정임을 확인하였다.
연료전지에서의 전체 반응 속도는 산화전극에서 일어나는 수소산화반응에 비해 그 반응 속도가 현저히 느린 환원전극에서의 산소환원반응(oxygen reduction reaction, ORR)에 의해 결정된다. ORR 효율성 평가를 용이하게 하는 지표(descriptor)로서 촉매 표면에서의 산소원자 흡착강도를 활용하는데, 산소흡착강도는 촉매 표면의 기하학적 구조 변형에 따른 전자구조를 변형함으로써 조절할 수 있다. 이에 본 연구에서는 백금 표면의 원자모델을 이용하여 표면의 기하학적 구조가 산소흡착강도에 미치는 영향과 그 원인을 밀도범함수이론(density functional theory, DFT) 계산을 통해 분석하였다. 먼저, 기하학적 구조를 인위적으로 변형시킨 Pt(111) 표면에서의 산소흡착반응을 밀도범함수이론 계산을 이용해 분석함으로써 기하학적 구조변화가 산소흡착강도에 미치는 영향(strain effect)을 확인하였다. 최적화한 Pt 격자상수($3.977{\AA}$)에 ${\pm}1%$ 간격의 변화율을 적용하고 각 변화율마다의 산소흡착강도를 계산하였는데, Pt-Pt 원자 간 거리가 멀어질수록 산소흡착강도가 강해지는 것을 확인하였다. 이는 원자 간 거리가 증가할수록 d-band center가 페르미 준위(Fermi level)쪽으로 이동하게 되며, 이로써 일부 반결합 오비탈(anti-bonding orbitals)에 전자가 채워지지 않기 때문에 전체적으로 반결합 오비탈이 형성될 가능성이 적어지기 때문이다. 결과적으로, 순수한 백금이 가진 격자상수($3.9771{\AA}$) 보다 약 2~4% 작은 백금 표면 격자크기를 가질 수 있도록 유도할 수 있다면 산소흡착강도가 적절히 약하게 조절될 수 있으며, 이는 순수한 백금보다 더 향상된 ORR 성능을 가진 촉매물질 개발 연구를 위한 기초자료로서 활용할 수 있을 것이다.
이 연구는 부식농도가 전단결합강도와 법랑질 표면의 부식깊이에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 표면을 편평하게 연마한 소의 법랑질을 $0%,\;5%,\;10%,\;20%,\;30%,\;40%,\;50%,\;60%,\;70%,\;80%$ 및 $85\%$ 인산용액으로 60초간 부식시키고, 브라켓 접착의 전단결합강도와 법랑질 표면의 부식깊이와 조도를 측정하고, 주사전자현미경으로 부식면을 검경하였으며, 이상에서 얻은 자료를 통계처리하고 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 법랑질 표면의 부식깊이는 인산액의 농도가 $40\%$ 내지 $50\%$에 도달할 때까지 증가하다가 그 이후의 농도증가와 함께 점진적으로 감소하였다. 법랑질 표면의 부식깊이와 부식면의 조도 사이에 상관성이 없었으며, 부식면의 조도와 전단결합강도 사이에 중등도의 상관성($\gamma$=0.63)을 보였다. 인산액의 농도가 $5\%$에서 $40\%$에 도달할때까지 균질의 편평한 부식면을 나타내는 소견을 보였으나 $50\%$와 $60\%$에서 불균질의 과도한 그리고 편평하지 못한 부식면소견을 보였으며, $10\%$에서 $60\%$까지의 인산액에 의한 법랑질 부식 후 레진 접착제의 전단결합강도 사이에는 유의차가 얼었으며, $5\%$와 $70\%$의 인산액에 의한 것은 전자보다 작았으나 구강내에서 교정력에 견딜수 있는 전단결합강도를 나타낼 것으로 추정된다.
최근 들어 건축구조물은 초고층화 및 대규모화 하는 경향에 있으며, 콘크리트 기술의 발달로 인하여 철근콘크리트 구조로 초고층 건축물을 축조하는 것이 일반화 되어 가고 있는 실정이다. 초고층 건축물에 적용되는 철근콘크리트주조는 고유동·고강도 콘크리트가 적용되기 때문에 시공성이 향상되고 단면축소가 가능하게 되었다. 또한 철근콘크리트구조의 초고층 건축물에는 슬라이딩폼, ACS(Auto Climbing Form) 등 시스템 거푸집을 적용하기 때문에 시공의 신속성을 기할 수 있으며, 철골구조보다 저렴한 가격에 내화·내진 등 우수한 품질로 빠른 시일 내에 완성할 수 있게 되었다. 그러나 초고층 건축물을 철근콘크리트 구조로 시공할 경우는 자중이 커지게 된다는 단점을 가지게 된다. 이러한 단점을 보완하고자 개발된 것이 경량골재(LWA, Low Weight Aggregate)이며, 최근까지 다양한 종류의 경량골재가 개발되어지고 있다. 이러한 경량골재를 이용하여 콘크리트를 제조하면 철근콘크리트 구조물의 자중을 줄일 수 있다는 장점을 가지게 되지만, 콘크리트의 강도가 줄어든다는 단점을 가진다. 이는 경량골재가 일반적인 천연골재에 비하여 낮은 강도를 가지고 있기 때문으로 최근에는 이러한 경량골재의 취약점을 보완하기 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 경량골재 표면코팅 유무에 따른 시멘트 경화체의 강도특성을 알아보기 위한 실험적 연구를 진행하였다. 그 결과, 압축강도는 표면코팅 한 경량골재가 코팅하지 않은 경량골재보다 높은 강도발현을 나타냈으며, 물/시멘트 비 50 %에서 표면코팅 경량골재가 높은 압축강도를 발현하는 것을 알 수 있었다. 이는 표면코팅 경량골재 혼입 시멘트 경화체의 계면 공극이 고로슬래그 미분말 입자로 메워졌기 때문인 것으로 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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