• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.161.1-161.1
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• 2015

복합소재는 두가지 이상의 서로 다른 물질을 조합하여, 단일 물질이 가질 수 없는 뛰어난 특성을 가진 소재로 그 중 전기 전도성 복합소재는 일반적으로 폴리머와 전도성 필러의 혼합을 통해 만들어 전자파 차폐, 대전 방지 등의 목적으로 사용되고 있다. 종류에 따라 기존 금속 소재에 비해 가볍거나 탄성율이 높은 등의 장점이 있으나 필러나 레진에 따라 재활용에 어려움이 있으며 전도성 필러로 주로 쓰이는 카본블랙 등이 석유/천연가스 등의 한정적 자원으로부터 만들어짐에 따라 환경적인 이슈가 최근 부각되고 있다. 목재는 가장 널리 쓰이는 소재 중 하나로 재생 가능하며 친환경적인 특성으로 인해 더욱 다양한 분야로의 활용이 모색되고 있다. 본 연구에서는 목재 소재의 탄화를 통해 만들어진 탄화목분의 전도성 필러로의 적용가능성을 시험하고자 CBT 레진과 탄화목분 필러의 복합소재를 제작하였다. 탄화 목분 복합소재의 전도성은 20 wt% 필러 함량 기준 카본블랙 복합소재 전도도에 20%에 이르렀으며, 전도도의 향상을 위해 필러의 플라즈마 처리 시 복합소재의 전도도가 급격히 향상되어, 카본 블랙 복합소재 전도도의 3배에 이르렀다. 플라즈마 처리가 탄화목분 복합소재의 전도도향상에 미치는 영향을 분석하기 위해 micro-CT, TGA 분석을 수행하였으며, 플라즈마 처리 시 탄화 목분 필러가 일부 미분화 되어 복합소재의 전도도를 향상하는 것으로 나타났다. 이와 같이 탄화 목분의 전도성 복합소재 적용과, 탄화목분의 플라즈마 처리를 통해 친환경적일 뿐만아니라 전도도도 우수한 복합소재를 구현하였으며, 실험적으로 전도도 향상 메커니즘을 확인하였다.

• 접착 및 계면
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• 제15권4호
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• pp.169-173
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• 2014

크기가 다른 2가지 SiC 필러를 Nylon 66에 충전하여 용융혼련 시켜 복합재료를 제조하고 필러 크기가 열확산도에 미치는 영향을 고찰하였다. 필러를 충전하지 않은 경우에 비하여 60 vol%의 SiC 필러를 함유한 경우에 복합재료의 열확산도가 10배 이상 증가함을 확인하였고, SiC 필러의 평균크기가 $24{\mu}m$인 고분자복합재료의 열확산도가 $2.2{\times}10^{-2}cm^2/sec$였으나 필러크기가 76{\mu}m$인 경우에는 $1.75{\times}10^{-2}cm^2/sec$로 20% 감소하였다. 필러의 크기가 $24{\mu}m$인 경우에 열전도성 필러와 Nylon 66 매트릭스의 계면 접촉과 필러와 필러 사이의 접촉을 용이하게 하여 포논이 효과적으로 전달되는 것으로 보인다. Nylon 66보다 상대적으로 강직한 구조와 높은 가공온도를 가지는 Nylon 46를 매트릭스로 사용한 Nylon 46/SiC 400 (60 vol%) 복합재료의 열확산도는 $1.61{\times}10^{-2}cm^2/sec$였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.187.2-187.2
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• 2014

최근 다양한 카본 나노소재들이 열 전도성 필러로써 고분자 복합체의 열전도도 향상을 위해 연구되고 있다. 그러나 구조적 이방성을 갖는 탄소나노튜브(CNT) 혹은 그래핀나노플레이트(Graphene Nanoplatelet)를 복합체에 적용할 경우, 복합체의 수직 방향과 수평 방향에서의 열전도도가 3배 이상 차이가 나는 문제가 있다. 따라서 본 연구에서는 2차원의 GNP 표면 위에 1차원의 CNT를 직접 성장시킨 하이브리드 탄소소재를 이용하여 이러한 열전도도 이방성을 개선하고자 하였다. 하이브리드 탄소소재는 무전해 도금법과 열기상법으로 제조하였다. 합성된 하이브리드 탄소소재 및 CNT를 단독 혹은 혼합하여 필러를 만들고 이를 에폭시 기지 내에 분산시켜 복합체를 제작하였다. 필러 함량별, 필러 비율별로 제작된 복합체의 열전도도를 레이저 플래시 법으로 측정 비교하였다. 결과적으로 기존의 단일 필러들보다 열전도도 이방성이 1.5배 이상 개선된 방열용 에폭시 복합체를 제작할 수 있었다. 한편 하이브리드 탄소와 2% 이하의 CNT 배합에서 단독 필러 투입에 비해 45% 이상의 열전도율 향상을 확인하였다. 이는 미세구조 분석 및 성분 분석 결과, 필러 분산 정도가 열전도도 향상의 주요 인자로 작용하는 것을 확인하였고 기지 내 CNT가 열전도도 경로로 작용하기보다는 하이브리드 탄소소재의 균일한 분산에 영향을 준 것으로 사료된다.

• 전자공학회논문지 IE
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• 제43권4호
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• pp.122-127
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• 2006

무전해 도금법을 이용하여 고분자섬유의 형태를 가진 전도성 필러를 제조하였다. 나일론 6과 레이온 섬유 분체에 니켈과 구리를 도금한 복합 전도성 필러를 제조하였다. 입도 분석기를 이용하여 필러의 입자크기분포를 측정하였으며, 전도성 필러의 전도성을 측정하기 위해 전도성 분석기를 이용하였으며, 본 연구의 전도성 필러와 유사한 용도로 사용되는 탄소섬유의 전도성을 측정하여 전도성의 차이점을 비교하였다. ABS 수지에 제조된 전도성 필러를 주입하여 필름을 만들어서 1MHz$\sim$1GHz 주파수 대역에서 전자파 차폐 특성을 측정하였다. 제조된 전도성 필러가 첨가된 필름의 전자기파 차폐 특성을 측정하기 위하여 ASTM(D4935-89) 규격의 플랜지형 동축전송선 측정기구를 사용하였다. 제조된 전도성 필러는 기존의 탄소계 필러에 비해 전도성이 커서 전자파 차폐용 재료로 적합하였다.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.431-438
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• 2022

전자 기기의 발달에 따라 발생하는 발열 문제를 해결하기 위해 높은 열전도도를 갖는 방열소재의 개발이 필요하다. 고분자 복합소재는 고분자의 장점과 열전도성 필러의 장점을 동시에 지녀 경량 방열소재로 각광받고 있다. 하지만, 산업적으로 요구되는 열전도도를 달성하기 위해서는 볼륨비로 60 이상의 고함량의 필러 충진이 요구되므로 최근에는 필러의 구조 제어를 통해 비교적 저함량의 필러 충진으로도 열 전달 경로를 최적화할 수 있는 연구들이 진행되고 있다. 본 리뷰에서는 고분자 복합소재 내 열전도성 이방성 필러의 구조를 제어해 비교적 적은 필러 함량으로 고열전도성 방열소재를 제작하는 다양한 전략을 소개하고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제19권2호
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• pp.123-131
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• 2009

불연속성 암반에 2-Arch 터널을 건설할 경우, 필러에 작용하는 응력분포 특성을 파악하기 위하여 대형 모형실험과 수치해석을 수행하였다. 분석결과, 불연속면이 존재하는 경우에는 필러에 작용하는 하중이 매우 불규칙적으로 발생하였으며, 불연속면 경사의 영향이 큰 것을 확인하였다. 수치해석 결과 필러부에는 굴착단계에 따라 위치별로 큰 응력 차이가 확인되었다. 주목할 점은 터널 굴착시 벽체뿐만 아니라 필러 기초부에도 큰 응력 차이가 발생하였다. 필러 설계시 이러한 응력편차 현상을 신중하게 고려할 필요가 있다.

• 접착 및 계면
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• 제9권3호
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• pp.7-13
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• 2008

열전도도가 유사한 입자형 필러인 silicon carbide (SiC)와 섬유형 필러인 carbon fiber (CF)를 polyetheretherketone (PEEK) 고분자에 첨가하여 복합재료의 열확산도에 미치는 영향을 연구하였다. 전자현미경을 통해 얻은 단면사진으로부터 SiC와 CF가 PEEK 매트릭스 안에 균일하게 분산되어 있고 필러들이 부분적으로 서로 네트워크를 형성한 것을 관찰하였다. 레이저 섬광법을 이용하여 상온에서 $200^{\circ}C$까지 PEEK/SiC와 PEEK/CF 복합재료의 열확산도를 측정하였으며, 열확산도는 온도가 상승함에 따라 PEEK-필러와 필러-필러 계면에서의 포논산란 증가에 의하여 감소하였다. 필러함량이 증가함에 따라 복합재료의 열확산도가 증가하였으며, 2상계에 대하여 유도된 Maxwell 및 Nielson 예측식을 실험값과 비교함으로써 매트릭스 내의 필러 분포, 방향성, 종횡비 및 필러간의 상호작용 등을 유추할 수 있었다. Nielson 예측식은 PEEK/SiC 복합재료에 대하여 열전도도를 잘 예측하였다. 입자형 필러인 SiC에 비하여 섬유형 필러인 탄소섬유가 동일한 함량에서 열확산에 기여하는 필러 네트워크를 효과적으로 형성하여 높은 열확산도를 가지는 것으로 추정된다.

• Composites Research
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• 제32권6호
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• pp.368-374
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• 2019

무기필러가 첨가된 현무암섬유 강화 에폭시 복합재료를 제조하여 그 특성을 평가하였다. 첨가된 무기필러는 각각 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 알루미나, 베마이트이며 이를 첨가제로한 에폭시 수지를 현무암섬유에 핸드레이업으로 함침시킨 후 hot pressing하여 수지 함침량이 30 wt%인 섬유복합재료를 제조하였다. LOI 평가 결과 BFRP의 LOI (28.9)는 에폭시 수지 (21.4)에 비해 향상된 것을 확인하였으며 무기필러가 첨가될 경우 그보다 더욱 향상되는 것을 확인하였다. 또한 무기필러가 첨가된 복합재료는 무기필러가 첨가되지 않은 복합재료에 비해 콘칼로리미터 시험에서 PHRR, THR, TSR 등이 감소하여 무기필러 첨가에 따른 난연 특성 향상을 확인하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.41-41
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• 2010

에어컨용 냉매 압축기, 냉장고용 냉매압축기 및 자동차 샷시 부품들은 주로 겹치기 필릿용접을 GMAW 으로 실시하고 있다. 그러나 용접 시 스패터 발생으로 인한 추가공수가 요구되며 작업환경 또한 열악한 실정이다. 따라서 저가의 고생산이면서 용접비드의 외관이 미려하고 스패터, 소음 그리고 Fume 이 발생되지 않는 청정한 TIG 용접이 있지만, 용접속도가 수십 cpm 이하로 제한되어 생산성이 낮다는 기술적 모순을 가지고 있다. TIG 용접에서 생산성을 증가시키기 위해 모재와 와이어를 고속 용융 시키려면 전류를 높여 입열량을 증가시켜야 하지만, 증가된 전류로 인하여 상승된 아크력이 험핑비드와 언더컷이 발생되는 물리적 모순을 가진다. 또한 필러와이어를 사용한 기존의 TIG 용접에서 필러 와이어는 주로 원형 단면 와이어를 사용하게 되는데 와이어의 직경이 증가함에 따라 비표면적은 감소하여 용융효율이 낮아지므로 $\Phi$1.2 이하의 필러와이어를 송급하여 용접하였다. 그러나 요구되는 용착량이 큰 경우 필러 와이어를 고속으로 송급하게 되는데 이 경우 필러 와이어 용융이 곤란하거나 송급상의 문제가 자주 생겨 용접속도를 고속으로 하기 곤란하였다. 따라서 필러와이어를 사용한 TIG 용접에서 용착금속의 용융효율을 높게 함으로서 전류를 크게 증가시키지 않으면서도 용접속도를 높일 수 있는 용접 공정개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 비표면적을 증가시켜 용착금속의 높은 용융효율을 얻을 수 있도록 개발된 와이어와 기존의 $\Phi$3.2 일반와이어 및 를 이용하여 BOP TIG 용접에 비교 실험하였으며, 개발된 와이어와 기존의 $\Phi$1.2 필러와이어를 이용하여 필릿용접부에 적용 실험하여 비교하였다. 그 결과 개발된 와이어의 경우 적절한 비드를 형성하였으나 3.2 일반와이어의 경우 과도한 볼록비드와 불용착부의 문제가 발생하였고, 필릿용접 비교실험에서는 각각 200cpm과 50cpm에서 적절한 비드가 형성되어 더 높은 용착금속 용융효율을 얻을 수 있었다.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.63-69
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• 2021

일체형 방열 및 기체 차단 재료 개발을 위하여 신규 고분자를 합성하고 판상형 육방정 질화 붕소(hBN) 필러를 포함하는 복합소재를 제조하였다. 복합소재는 필러의 크기 및 함량에 따라 열전도도 및 산소투과도 조절이 가능하였다. 복합소재는 최대 28.0 W·m-1·K-1의 높은 열전도도를 지녔으며 필러 미포함 샘플 대비 산소투과도는 62% 감소하였다. 열전도도 및 기체투과도 실험 측정값과 모델 예측값 비교를 통해 복합소재 내 필러의 종횡비를 계산하였다. 이러한 결과를 토대로 높은 열전도도 및 낮은 기체투과도는 필러 간 효과적인 네트워크 형성 때문이며 이는 복합소재 제조 시 전단 응력 극대화가 가능한 신규 수지의 특성으로부터 유래된것으로 사료된다. 또한, 열전도도로부터 계산된 필러 종횡비와 산소 투과도로부터 계산된 필러 종횡비 값이 서로 다름을 확인하였고 이에 관련하여 복합소재에서 열 전달 및 기체 투과 메커니즘에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서 개발된 높은 열전도도 및 낮은 산소투과도를 갖는 고분자 복합소재는 전자 제품의 일체형 방열 및 산화 방지 재료로 사용 될 수 있다.