• 한국과학예술포럼
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• 제30권
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• pp.251-261
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• 2017

금속은 우리 인류 문화 발전에 많은 영향을 준 재료이며, 과거에서부터 현재까지 우리 생활에 밀접한 연관이 있는 재료이다. 선사시대부터 사용해온 금속의 종류는 다양하며 우리나라의 출토 금속 유물 중 철기유물이 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 출토 유물에서 전승 유물에 이르기까지 철기 유물들의 존재를 가장 크게 위협하는 것이 부식 진행 과정이며, 부식된 산화물을 제거하기 위해서는 현재 물리적인 제거 방법이 가장 많이 사용되고 있다. 본 논문은 부식 산화물을 제거하는 작업에 대한 내용으로 철기 유물 자체의 모재는 보호하면서 부식 산화물만을 처리하는 화학적 부식 산화물 제거제에 대하여 연구하고자 하였다. 철기 유물의 부식 산화물에 대한 보다 안전하고 효과적인 제거를 위해, 새로운 산성, 알칼리성, 중성의 산화물 제거제를 제조하고, 이의 조성을 다양하게 변화하면서 철기 유물의 부식 산화물 제거 가능성과 최적화된 조성을 찾는 것에 목표를 두고 실행하였으며 근대 유물에 적용하여 그 가능성까지를 검토하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 산성 처리 용액의 경우 철 시편 표면에 산화된 부식물은 일부만이 제거되는 결과를 나타내었다. 둘째, 알칼리성과 중성 처리 용액의 경우 검은색의 부식물이 남은 상태였으나 이는 처리 시간과 처리 용액의 양을 증가시키면 이들도 제거되는 결과를 나타내었다. 셋째, 이 세 종류 용액은 처리 시에 모두 모재 자체에 손상을 주지 않았으며 용액의 농도와 처리 시간의 조절만으로도 유물에 따른 상황 대처가 가능하여 모재나 안정화 부식층을 보호하면서 불안정한 산화물층만을 제거할 수 있는 결과를 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.133-133
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• 2012

일반적으로 TiO2는 광촉매 작용으로 표면 살균성을 가지며, 친수특성으로 인한 자가세정 능력도 가지고 있다. 또한 지구상에 많이 존재하는 광물로 원료의 가격이 저렴하다는 장점이 있어 산업 전반에 사용되고 있다. 하지만 외부의 환경적 오염으로 인한 광촉매 반응 면적의 감소에 따라 반응효율이 저하되는 단점이 있으며, SiO2는 투명한 유리와 같이 비정질상태가 안정하고 높은 굴절률을 가지며 내구성이 외부환경에 강해 무반사 코팅이나 금속박막의 보호층으로 주로 사용된다. WO3는 높은 굴절률과 가시광선 영역에서의 우수한 투과율을 가지고 있으나 conduction band에서 생성된 광캐리어들이 빠르게 재결합 하여 광분해 효율이 좋지 않기 때문에 흔히 쓰이지 않고 있다. 이러한 박막들의 단점을 보완하기 위해 물리적 구조를 변화시켜 반응 면적을 극대화하기 위해 버퍼층이나 다층박막을 사용하는 등 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 실험에서는 Slide glass에 Plasma etching 하였을때 친수성이 나타나는 특성을 이용하여 대면적 코팅과 표면 경도를 우수하게 만들 수 있는 RF Magnetron sputtering법으로 Slide glass에 Ar Gas 분위기에서 각 파워별 Plasma etching한 후 TiO2, SiO2, WO3 박막을 증착하여 광학적, 구조적 특성을 분석하였다. 광투과율 측정장치(UV-VIS Spectrophotometer)를 사용하여 투과율을 측정한 결과 모든 박막이 가시광 영역에서 80% 이상의 높은 투과율을 나타내었으며, 접촉각 측정결과 100w로 etching한 glass에 TiO2를 증착한 박막에서 가장 낮은 $3^{\circ}$ 이하의 접촉각을 나타내었다. SEM (Scanning Electron Microscope) 분석을 통해 표면구조를 관찰한 결과 100w로 etching한 후 TiO2를 증착한 박막이 가장 조밀한 구조를 보였으며, AFM (Atomic Force MicroScope) 분석 결과 100w로 etching한 후 TiO2를 증착한 박막의 표면이 가장 거칠어지는 것을 볼 수 있었는데, 이는 물과 닿는 박막의 유효 표면적의 증가로 인하여 광촉매 효과가 증가하였기 때문에 친수성이 향상된 것으로 사료된다. 이러한 박막은 건물 유리벽과 자동차의 내 외장재 전자기기용 광학 필름에 자가세정, 내반사 코팅소재, 디스플레이 표시장치로 활용할 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구는 중소기업청에서 지원하는 2011년도 산학연 공동기술개발 지원사업의 연구수행으로 인한 결과물임을 밝힙니다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.67-76
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• 2013

폐기물 매립시설은 침출수의 발생 및 누출로 인하여 인근 지표수나 지하수의 오염을 초래할 수 있기 때문에 각별한 관리가 요구된다. 침출수는 차수층의 설치로 인하여 외부로 누출되지 않으나, 매립 중 날카로운 폐기물이나 매립장비로부터 차수층이 손상 받을 우려가 있기 때문에 차수층을 보호할 수 있는 시설이 필요하다. 국내에서는 1999년에 폐기물관리법이 개정되면서 폐기물 매립시설 사면부 위 토목합성수지라이너를 보호하고 침출수를 원활하게 배수시키기 위한 보호 및 배수층의 설치를 의무화하였으며, 차수층을 보호하는 동시에 침출수를 신속히 배수시켜 줄 수 있는 기술들이 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 배수망에 투수성이 우수한 충진재를 삽입하는 방법을 착안하여 폐기물 매립시설 사면부 차수층 위에서 침출수 집배수 및 보호층(Leachate Collection Removal and Protection System, LCRPs)으로서 Geo-Multicell-Composite(GMC)의 적용가능성을 알아보기 위하여 침출수의 배수기능과 차수층의 보호기능에 대하여 연구하고자 한다. GMC의 수평투과능계수를 측정한 결과 $8.0{\times}10^{-4}m^2/s$로 법적기준을 만족시켰다. 또한 GMC의 충진재로 사용된 쇄석은 수직투수계수가 5.0cm/s, 꿰뚫림강도는 140.2kgf로 매우 효과적인 것으로 나타났다. GMC 모형시실에서 인공강우를 통한 강우배출실험 결과, 최대유량인 1120L/hr로 살포시에도 표면 유출수 없이 약 92 ~ 97%가 침투되었다. 추후에는 충진재로 사용된 쇄석 대신 재활용골재 등을 사용하여 재활용골재의 활용성 증가와 그로 인한 시공비용 절감의 효과에 대한 연구가 기대된다.

• 보존과학회지
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• 제22권
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• pp.77-86
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• 2008

역사적으로 중요한 의의를 지니는 발굴 유적의 보존을 위한 사전 보호 조치가 반드시 필요하며 최근에 들어 이에 대한 대책으로 합성수지를 이용한 유적의 보존과 복원 작업에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 위와 같은 역사적 발굴 유구의 보존을 위해 필수적으로 해결해야 할 문제점은 원형에 손상을 주지 않는 유구 이전재 사용, 유구의 토양에 따른 유구 이전재 선별 사용, 외부 환경(습지, 동절기, 온도)에 영향을 받지 않고 사용 가능하여야 한다. 본 연구에서 유구 이전 전용의 에폭시 resin 및 경화제는 우수한 접착 인장과 자체 인장을 갖으며, 사용자가 원하는 다양한 물성들을 갖고 있는 제품을 개발하고자 하였다. 특히, 본 연구는 그간 지속적인 문제점으로 대두되고 있는 우레탄 1차 전사 생성물과 Epoxy 최종생성물간의 박리 문제를 해결한 것이 특징으로 이를 위한 다양한 성분들의 유구 이전 복원제의 조성에 대하여 연구하였다.

• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.677-685
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• 2020

우스키 마애불상군의 모암은 아소-4 화산쇄설암층군에 속하는 암회색 응회암이다. 이 불상군은 상부에서 유입되는 강수와 지반에서 상승하는 지하수로 인한 백화현상과 암반의 토양화가 상당히 진행되어 보존대책이 시급한 상태였다. 불상군 표면 염풍화의 주요 원인인 백색오염물에서는 세나다이트, 석고, 백운석이 동정되었다. 이들의 용출실험 결과, 세나다이트는 교반초기에 용해되었다가 4시간 이후 재용출되고, 석고는 2시간 교반까지 검출되다가 4시간 교반 후 용해되는 특성을 보였다. 백색오염물의 재결정 환경을 파악하기 위해 11개월간 미기후 환경을 모니터링한 결과, 봄철에는 세나다이트와 미라빌라이트의 상전이가 넓게 나타나고, 여름과 가을철에는 고온으로 인해 수용액 상태로 유지된다. 겨울철에는 온도가 하강하면서 미라빌라이트의 분포대가 가장 넓게 도시된다. 따라서 석불군 일대의 수분 이동통로를 차단하고 보호각 내에서 유지되는 다습한 환경을 제어하기 위한 초정밀 관측이 요구된다.

• 보존과학회지
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• 제26권3호
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• pp.277-294
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• 2010

서산마애삼존불상(국보 제84호)을 이루는 암석은 담회색을 띠는 중립질 흑운모 화강암이며 부분적으로 페그마타이트 및 석영 세맥이 관찰된다. 삼존불이 조각된 암반은 전면에 걸쳐 불규칙적인 불연속면의 발달로 크기와 모양이 다양한 암괴를 형성하고 있으며, 암반 사면의 안정성이 취약한 것으로 나타났다. 훼손도 진단 결과, 수직 및 수평 절리가 밀집된 부분을 중심으로 물리적 풍화와 표면변색에 의해 훼손이 가중된 상태를 보인다. 이를 삼존불의 전체 면적대비 훼손율 42.7%에 비교했을 때, 물리적 풍화는 9.6%, 변색은 33.1%로 변색에서 높은 점유율을 보였다. 초음파 측정 결과, 삼존불은 전반적으로 심한 풍화단계(HW)에 있으며 삼존불에 발달하고 있는 불규칙한 절리계를 따라 약 1,000m/s의 저속도대가 분포하여 구성 암석이 약화된 것을 알 수 있다. 삼존불 보호각 내외부의 상대습도는 사계절 모두 평균 70% 이상을 기록하며, 95% 이상의 고습도 영역에서 높은 빈도수를 나타냈다. 이 고습도 환경은 강수와 함께 암석 표면에 결로를 발생시켜 수분을 공급하며 수분의 침투와 함수율이 높은 균열 및 절리대를 따라 물리적, 화학적, 생물학적 풍화를 진전시키는 것으로 사료된다. 따라서 삼존불의 과학적 보존을 위해 수분문제를 비롯하여 지속적인 보존환경 모니터링을 통한 환경제어 방안이 필요할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.283-290
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• 2008

표면 침투제를 이용한 보수기법은 열화된 콘크리트구조물에 대해서 효과적이므로, 최근들어 많은 연구가 수행되고 있다. 특히 무기계 표면 보호재를 제조할 경우나 현장에서 적용할 경우, 공기오염이 없으므로 환경친화적이며, 침투층과 구콘크리트간의 물리적 성능 차이에 의한 박리가 발생하지 않는다. 침투된 콘크리트의 내구성 평가를 위해서는 장기폭로실험에 의한 평가가 매우 중요하지만, 대부분의 내구성 실험이 일시적이고 정성적인 실내실험에 국한되어 있다. 본 연구에서는 무기계 및 유/무기계 침투제를 사용한 콘크리트 시편에 대하여 장기염해폭로실험을 수행하여 내구적 특성을 실험적으로 평가하였다. 21 MPa과 34MPa로 제조된 2가지의 콘크리트 배합에 대하여, 2년간 해수중, 조석대, 비말대에 노출하였으며, 압축강도, 염화물 침투깊이, 철근부식 자연전위 등을 평가하였다. 평가 결과, 침투제를 적용한 시편은 강도 증가에서는 성능 개선 효과가 거의 없었으나, 염화물 침투깊이와 자연전위에 대해서는 내구성능이 개선된 것으로 평가되었다. 유/무기계 침투제 보다 무기계 침투제에서 염해저항성이 크게 평가되었으며 수중부, 조석대에 노출된 시편보다는 비말대에 노출된 시편에서 염해저항성이 높게 평가되었다.

• 공업화학
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• 제18권3호
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• pp.227-233
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• 2007

탄소/탄소 복합재는 우수한 열충격 저항성, 낮은 밀도뿐만 아니라, 초고온에서도 높은 강성과 강도를 가지는 독특한 소재이다. 그러나, 탄소/탄소 복합재의 적용에 있어서 심각한 결함이 있는데, 높은 온도에서 산화되는 환경에서는 취약한 산화 저항을 나타낸다는 것이다. 탄화규소 코팅은 탄소재의 산화를 보호하는데 이용된다. 본 연구에서는 4방향성 탄소/탄소 복합재의 삭마 거동을 시험하기 위해 액체연료 로켓 엔진을 사용하여 연소시험을 하였다. 탄소/탄소 복합재는 기지 전구체로 석탄 핏치를 사용하였고, $2300^{\circ}C$에서 열처리 하였다. 고밀도화 과정을 반복하여 시편의 밀도는 $1.903g/cm^3$에 달했다. 4방향성 탄소/탄소 복합재를 노즐 형태로 가공한 후, 산화 저항성을 개선하기 위하여 pack-cementation 방법으로 노즐 표면에 탄화규소를 코팅하였다. 탄화규소로 코팅된 노즐의 삭마 특성은 연료와 산소의 비율에 따라 측정하였다. 또한 연소시험 후 노즐의 삭마된 현상은 주사전자현미경으로 관찰하고, 삭마 메커니즘을 논의하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.163-170
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• 2006

최근 피조콘시험은 과거 일반적으로 사용되었던 표준관입시험과 함께 연약지반의 특성을 평가하기 위해 빈번히 사용되고 있다. 본 연구에서는 하부지반의 지층상태를 파악하고 설계를 위한 연약지반 심도 결정 및 시공시 수직배수재 타설심도 결정시 그 신뢰도를 향상시키기 위해서 표준관입시험결과, 선행압밀하중, 수직배수재 타설시 관입에너지와 피조콘시험을 통한 콘 관입저항치와의 관계를 분석하였다. 대상 지역별로 일정한 표준관입저항치를 기준으로 평균 연약지반심도를 결정하여, 동일한 심도에서 피조콘관입저항치를 값을 분석한 결과 qc=(1.09~1.63)N, 선행압밀하중을 고려한 결과 qc=(1.21~1.98)N의 관계를 나타내었다. 또한 수직배수재 타설시 관입에너지와 피조콘시험을 통한 콘 관입저항치(qc)와의 관계를 분석한 결과 평균적으로 피조콘 관입저항치 $10kgf/cm^2$의 경우 수직배수재 타설 시 관입저항치는 약 $65{\sim}70kgf/cm^2$ 의 값을 나타내었다.

• 보존과학회지
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• 제35권5호
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• pp.385-391
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• 2019

인도네시아 보로부두르 보존처리소에서 촬영한 보로부두르 사원 흑백 사진의 재질 특성을 조사하기 위해 과학적 분석을 수행하였다. 흑백 사진에서 시료를 채취하여 현미경 조사, 성분 및 재질 분석을 진행한 결과 흑백 사진은 지지체, 바리타층, 바인더층, 표면층 등 4개의 층으로 구성되어 있는 것을 확인하였다. 지지체는 마섬유로 구성된 종이, 바리타층은 분말상태의 황산바륨(BaSO₄), 바인더층은 할로겐화은이 함유된 유제, 표면보호층은 젤라틴을 사용하여 제작된 것으로 판단하였다. 사진은 구성 재질에 따라 특성 및 보존 환경이 다르므로 시대에 따른 다양한 흑백 사진 재질 특성에 대한 연구가 필요하다.