• 공업화학
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• 제26권4호
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• pp.406-412
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• 2015

일방향의 탄소/탄소 복합재료는 탄화 매트릭스의 전구체인 페놀수지를 사용하여 단일 공정을 통하여 제조하였으며, 탄소/탄소 복합재료의 밀도와 기계적 물성을 향상시키기 위하여 페놀수지에 산화몰리브덴($MoO_3$)과 바인더 피치를 첨가하였다. 본 연구에서는 $MoO_3$와 바인더 피치 첨가로 인한 탄소/탄소 복합재료의 기계적 물성에 미치는 영향에 대해 굴곡강도와 층간전단강도 측정을 통하여 고찰하였다. 결과적으로 $MoO_3$와 바인더 피치가 첨가된 탄소/탄소 복합재료들은 탄소섬유와 매트릭스간의 계면결합력 증가로 인하여 기계적 물성이 향상됨을 관찰할 수 있었다. 이는 $MoO_3$와 바인더 피치를 첨가함으로써 탄소/탄소 복합재료의 흑연구조가 발달함과 동시에 밀도를 향상시킬 수 있음을 나타낸다.

• 접착 및 계면
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• 제9권3호
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• pp.20-26
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• 2008

형상기억합금(SMA)의 구조는 부가된 온도 혹은 응력에 의해 마텐자이트로부터 오스테나이트로의 변화가 가능하다는 것은 잘 알려져 있다. 형상기억합금섬유의 자체 형상회복력으로 인해 응력과 온도가 적용되는 동안에 응력이나 경화 모니터링 센서 또는 작동기로서 사용되었다. 초탄성 현상은 연속적인 기계적 하중 하에서나 온도변화 중에 응력-변형률 곡선에서 확인되었다. 반복하중 실험을 통해 응력-변형률 곡선에서 나타난 초탄성 현상 구간이 나타나는 응력 이력현상이 발생함을 확인하였다. 이것은 형상기억합금섬유 혹은 에폭시에 함침된 형상기억합금섬유 복합재료가 반복하중으로 계면물성 저하로 인한 형상기억 회복 성능의 저하를 의미한다. 강성도가 큰 에폭시 사용과 형상기억합금섬유의 표면처리 이후 형상기억합금섬유와 에폭시 사이의 계면결합력의 증대에도 불구하고 유사한 불완전한 초탄성을 보여 주었다. 단-형상기억합금섬유/에폭시 복합재료 내부에 남은 잔류 열과 이에 따른 잔류 응력으로 인해 에폭시에 함침된 단-형상기억합금섬유에서는 경화과정에서 불완전한 회복을 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.61-71
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• 2014

본 연구에서는 건설용 복합소재 구조에 적합한 미시-거시적 멀티 스케일 접근 방법을 제시하고 고차항 이론에 기반한 유한요소 진동 해석을 수행하였다. 본 연구에서 제시하는 멀티-스케일 접근 방법에 의한 유한요소 모델은 해석의 정확성 뿐 만 아니라 재료 조합의 영향을 정확히 보여준다는 점에서 장점을 갖는다. 적용된 유한요소 모델은 화이버의 함침비율의 변화에 따른 적층 판 구조의 고유진동을 상세 분석하기 위하여 개발되었다. 특히, 본 연구에서 제시한 결과는 적층 구조의 보강각도, 적층배열, 그리고 길이-두께비 등과 화이버 함침비율의 변화의 상호작용을 분석하는 데 초점을 두었다. 수치해석 결과로부터 화이버와 모재의 조합의 영향은 거시적 동적 특성을 조절할 수 있으므로 무시되면 안되며, 최적 배합을 통하여 건설용으로서 우수한 동적 구조성능을 만족하도록 설계할 수 있음을 보여준다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제1권3호
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• pp.233-239
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• 2013

콘크리트의 표면보호제은 표면으로부터 함침제를 함침시켜 표층부의 개질을 목적으로 사용하며 주로 Silane계 및 Silicate계 재료가 사용된다. 일반적으로 이용되는 Silicate는 Sodium과 Lithium silicate이며 탄산화한 부분의 알칼리 부여와 성능저하가 예상되는 콘크리트 부재의 구체 강화 등 성능회복을 목적으로 사용한다. 본 연구에서는 Self-Cleaning 실리케이트계 콘크리트 표면보호제로서 TEOS, $TiO_2$, Lithium silicate를 사용하여 노출 및 컬러 콘크리트 등의 고기능성이 요구되는 건축물에 적용이 가능한 Self-Cleaning 실리케이트계 콘크리트 표면보호제를 제조하였다. 또한 제조된 표면보호제의 건축물 적용을 위한 표면접촉각, 방오성능, 표면특성 및 조직관찰 등의 성능을 검토하였다. 실험결과 Self-Cleaning 실리케이트계 콘크리트 표면보호제를 적용한 시험체는 접촉각 $20^{\circ}$ 이하의 친수성을 보였고 기능성 부여가 가능하므로 표면보호제로서 사용이 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.80-85
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• 2016

탄소섬유강화 복합재는 기계적 물성이 우수하여 다양한 산업분야에서 활용되고 있으나 섬유길이가 짧은 단섬유 형태로 함침 되고 있어 강도와 강성을 증대시키는데 한계가 있다. 이를 보완하기 위한 LFT-D성형은 탄소 또는 유리섬유를 열가소성 수지와 혼합하여 압출 후 프레스 성형하여 제품을 만드는 공법으로 연속공정이 가능하고 사출성형에 비해 생산성이 높아 자동차 구조용 부품을 제작하는데 사용할 수 있다. 본 연구에서는 LFT-D공법으로 성형된 탄소 장섬유강화 열가소성 복합소재의 기계적 특성을 파악하기 위하여 탄소 장섬유의 함침과 압출공정을 수행할 수 있는 Lab scale의 소형 압출기 시스템을 제작하였다. Lab scale의 소형 압출기를 사용하여 제작된 탄소 장섬유 복합소재를 프레스 성형하여 시편을 제작하고 재료의 기계적 특성을 평가한 결과, 탄소섬유길이, 프레스 가압압력 및 탄소섬유 함유량이 복합소재의 강도 및 강성의 증가에 영향을 미침을 알 수 있었다. 향후 탄소 장섬유 복합소재의 기계적 성질 향상을 위해서 혼합 스크류 설계, 탄소 섬유코팅 등에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• 공업화학
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• 제19권3호
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• pp.345-350
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• 2008

고분자함침콘크리트(PIC)는 물리화학적 물성뿐만 아니라 기계적 강도가 우수한 재료로서 성형된 일반 콘크리트를 변조하여 제조한다. PIC 제조공정은 성형된 공시체의 건조, 단량체의 함침, 중합공정으로 구성된다. PIC 제조공정 중 고분자 중합공정은 지금까지 주로 열 및 수중중합방법을 사용하여 콘크리트 내부의 온도구배가 크고 라디칼 생성이 억제되어 불균일한 중합을 초래하였다. 본 연구에서는 마이크로파를 이용한 중합 반응기를 제작하여 스티렌/메틸메타아크릴레이트(MMA) 1 : 1의 혼합물을 단량체로 사용한 PIC 제조의 중합공정에 사용하였다. 그 결과 열중합보다 매우 균일한 PIC를 제조할 수 있었으며, 30% 이상 중합도가 증가하였고, 공시체보다 기계적 압축강도는 600% ($800{\sim}1200kg_f/cm^2$)까지 증가하였으며, 내산성은 20% 이상 증가하였다. 또한 개시제는 1% 이하로 사용할 수 있었고 중합의 최적 조건은 400 W, 2450 MHz의 radiation 조사로 최적 온도는 $120^{\circ}C$였다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.412-420
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• 2018

본 연구에서는 면상발열체 특성을 향상시키기 위해 피치계 탄소종이에 전도성 탄소필러로 석유계 코크스, 카본블랙, 흑연을 페놀수지와 함께 함침시켰으며, 탄소종이에 함침된 탄소필러가 물리화학적 성질에 미치는 영향을 전기적, 열적 특성 분석을 통해 고찰하였다. 그 결과, 면저항과 계면접촉저항이 선형적으로 감소하였으며, 탄소필러의 함량이 증가함으로써 전기전도도와 열전도도가 향상하였다. 또한, 탄소종이에 1~5 V 전압을 인가하였을 경우 탄소종이의 면상발열 특성을 관찰하였을 때 5 V 전압에서 최대 $125.01^{\circ}C$로 발열 특성을 나타내었다. 이러한 결과는 탄소섬유 사이에 존재하는 미세공극이 채워짐으로써, 전기적 네트워크가 형성되어 전기적 및 열적 특성이 향상되었기 때문이다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.379-384
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• 2018

본 연구에서는 동일한 표면 형태를 가지는 탄소섬유에 다양한 사이징제를 처리함에 따라 발생하는 에폭 시 수지의 유동 특성 변화를 분석하였다. 동적 접촉각(DCA) 측정을 통해 단일 탄소섬유의 젖음성(Wettability)을 측정하였다. DCA 측정 결과와 함침 특성 간의 연관성을 살피기 위해 Wicking test와 VARTM test를 수행하였다. 추가적으로, 탄소섬유의 표면 에너지 등 다양한 표면 특성을 분석하였으며 Micro-droplet test를 통해 수지와 탄소섬유계면의 계면전단강도를 측정하였다. 이러한 실험 결과를 기반으로, 함침 속도의 증대를 위해서는 탄소섬유의 사이징제가 적정 수준의 표면 에너지를 가져야 하며, 사이징제의 화학적 조성을 조정하여 에폭시 수지의 유동 특성과 계면전단강도가 모두 개선 가능함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.80-85
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• 2022

본 연구에서는 항공기 방빙을 위해서 탄소계 소수성 입자인 탄소나노튜브의 코팅 횟수에 따른 테프론-폴리우레탄 탑코트의 나노입자 부착력과 표면 소수성 특성을 평가하기 위하여 실험을 진행하였다. 나노입자 부착력을 측정하기 위해서 인발접착시험을 진행하였고, 표면소수성 특성을 측정하기 위해서 정적접촉각 시험과 거칠기 평가를 진행하였다. 거칠기평가를 통하여 탄소나노튜브가 테프론-폴리우레탄 탑코트에 함침된 정도를 할 수 있었고, USB-현미경을 통하여 테프론-폴리우레탄 탑코트에 탄소나노튜브가 함침 및 분산정도를 확인하였다. 그 결과 코팅횟수가 많을수록 탄소나노튜브가 응집되고 이에 의하여 접착력이 감소한다는 것을 확인하였다. 실험결과 코팅 횟수에 따라 테프론-폴리우레탄의 소수성은 커지고 접착력은 감소하였다. 그로 인해 테프론-폴리우레탄 탑코트 와의 접착력 향상과 최적화된 소수성을 가지는 탄소나노튜브의 코팅횟수를 파악할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제16권2호
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• pp.62-67
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• 2003

Microdroplet 시험법과 전기저항 측정을 이용하여 탄소섬유강화 epoxy-AT-PEI 복합재료의 손상 감지능 및 계면물성평가에 대한 연구를 수행하였다. AT-PEI 함량이 증가함에 따라 기지재료의 파괴인성은 증가하였으며, 이로 인한 에너지흡수 메커니즘에 의해서 계면전단강도 역시 증가하였다. Microdroulet 시험에서 순수 에폭시는 취성파괴 현상을 그리고 15 phr AT-PEI의 경우에는 파괴인성의 증가로 인해 연성 파단 현상을 관찰할 수 있었다. 경화 후에 열 수축에 의한 전기저항 변화는 AT-PEI 함량 증가에 따라 증가하였으며. 가변하중 하에서 순수 에폭시에 함침된 탄소섬유의 같은 응력까지의 도달시간과 기울기는 15 phr AT-PEI의 경우보다 더 빠르고 높았다. 경화과정과 가역적인 하중 하에서의 전기저항 측정으로부터 얻은 결과는 기지재료의 파괴인성과 잘 일치하였다.