• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권3호
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• pp.269-276
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• 2007

$TiO_2$ 함유 피치섬유의 최적 안정화 조건을 도출하기 위하여 $TiO_2$의 함유량을 달리하여 피치섬유를 제조한 후, 여러가지 안정화 조건에 대한 섬유의 특성 변화와 금속입자의 거동을 관찰하였다. 공기에 의한 피치섬유의 안정화시 안정화온도가 높고, $TiO_2$ 함유량이 적을수록 산화에 의한 무게증가가 컸다. 안정화된 섬유를 탄화하면 수율은 71~82 wt.% 수준인데, $TiO_2$가 활성촉매 역할을 하여 $TiO_2$의 함유량이 많을수록 탄화수율은 낮았다. 안정화 과정에서 열가소성의 피치섬유는 산소의 도입으로 카르보닐기(C=O)와 카르복실기(-COOH) 등이 형성되며 동시에 이들이 가교결합을 이루고 수소를 탈리시켜 열경화성 섬유로 전환되었다. 활성탄소섬유의 기공크기는 $TiO_2$ 함유량이 증가함에 따라 점점 커졌으며, 주사전자현미경과 투과전자현미경을 통하여 섬유의 표면과 내부에 분포된 $TiO_2$ 입자와 분포를 관찰한 결과 안정화, 탄화 및 활성화공정 중 일부 $TiO_2$가 서로 뭉침을 알 수 있었다. 최종적으로 0.5 wt.% $TiO_2$ 함유 석유계 피치섬유는 $280^{\circ}C$에서 3 hr를 최적 안정화 조건으로 제시할 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제10권1호
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• pp.47-53
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• 2000

인공폐는 실제 폐의 기능을 대행하는 장치이며, 주요 기능은 정맥혈에서 이산화탄소를 제거하고 산소를 첨가하여 동맥혈화하여 개심수술시 신체의 모든 조직에 충분한 양의 동맥혈을 공급한다. 또한 체외순환 생명보조장치(ECLS 또는 ECMO)는 심한 호흡부전증에 일반적으로 이용되지만 미래의 폐 이식에 사용될 것이다. 현재 미세다고엉 폴리프로필렌 중공사를 사용하고 있는 막형 인공 폐는 두 가지 문제가 있다. 환자의 체계적인 항응고가 필요하며, 오랜 기간의 사용은 막을 통하여 혈액 쪽에서 가스 쪽으로 혈청 누출을 일으킨다. 본 연구는 미세다공성 폴리프로필렌(PP)막에 폴리디메틸실록산(PDMS)을 적충한 PP/PDMS막을 제조하고, 폴리프로필렌 막에서 유발하는 혈청 누출을 최소화하는 기술에 대하여 연구하였다. Lee-White법에 의한 whole blood의 혈전형성 실험 후 사용된 막의 기체 투과도는 PP막에서는 크게 저하되었지만, PP/PDMS막에서는 거의 동일하게 유지되었다. 그러므로 PP막에서 유발되는 혈청 누출을 PP/PDMS막에서는 해결할 수 있었다. 또한, PP/PDMS막에서는 이산화탄소의 기체토과율이 산소보다 11.5배였다.

• Computers and Concrete
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• 제8권2호
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• pp.193-206
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• 2011

The use of Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) to strengthen reinforced concrete beams under bending and shear has gained rapid growth in recent years. The performance of shear strengthened beams with externally bonded CFRP laminate or fabric strips is raising many concerns when the beam is loaded under cyclic loading. Such concerns warrant experimental, analytical and numerical investigation of such beams under cyclic loading. To date, limited investigations have been carried out to address this concern. This paper presents a numerical investigation by developing a nonlinear finite element (FE) model to study the response of a cantilever reinforced concrete T-beam strengthened in shear with side bonded CFRP fabric strips and subjected to cyclic loading. A detailed 3D nonlinear finite element model that takes into account the orthotropic nature of the polymer's fibers is developed. In order to simulate the bond between the CFRP sheets and concrete, a layer having the material properties of the adhesive epoxy resin is introduced in the model as an interface between the CFRP sheets and concrete surface. Appropriate numerical modeling strategies were used and the response envelope and the load-displacement hysteresis loops of the FE model were compared with the experimental response at all stages of the cyclic loading. It is observed that the responses of the FE beam model are in good agreement with those of the experimental test. A parametric study was conducted using the validated FE model to investigate the effect of spacing between CFRP sheets, number of CFRP layers, and fiber orientation on the overall performance of the T-beam. It is concluded that successful FE modeling provides a practical and economical tool to investigate the behavior of such strengthened beams when subjected to cyclic loading.

• 한국추진공학회지
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• 제3권2호
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• pp.56-65
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• 1999

본 연구에서는 와인딩시 공정조건의 변화가 필라멘트와인딩 복합재의 기계적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 와인딩시의 공정변수로는 섬유장력과 섬유엔드수를 고려하였다. 고려한 시편은 필라멘트와인딩 공법으로 제작된 링 시편으로 강화섬유는 TZ-507 탄소섬유와 IZ-40 탄소섬유를 사용하고 수지는 필라멘트와인딩용 에폭시를 사용하였다. 와인딩시 섬유장력은 0.5kgf에서 3.0kgf의 범위에서 변화시켰으며 섬유엔드수는 1엔드에서 6엔드의 범위에 서 변화시켰다. 와인딩시 섬유장력과 섬유엔드수를 변화시킨 링 시편의 섬유체적비와 기공함유율은 황산용해법을 적용하여 측정하였으며 이들 링 시편의 기계적 특성은 스프릿 디스크 시험을 통해 평가하였다. 본 연구의 수행을 통해 얻어진 결과들로 판단하면 와인딩시 섬유 장력과 섬유엔드수는 필라멘트와인딩 복합재의 섬유체적비와 기공함유율을 변화시킬 뿐 아니라 필라멘트 와인딩 복합재의 기계적 특성에도 밀접한 영향을 미친다. 따라서 필라멘트와인딩 복합재의 구조성능을 극대화하고 생산성을 향상시키기 위해서는 최적의 필라멘트 와인딩 공정조건이 적용되어야 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권2호
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• pp.199-204
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• 2013

최근 차량 경량화를 통한 에너지 절감을 위해서 무거운 철강재료를 경금속이나 복합재료로 대체하는 연구가 많이 진행되고 있다. 이중, 폴리머 기반의 복합재료는 사출성형을 통해서 복잡한 형상의 제작이 가능하고, 유리섬유나 탄소섬유를 함께 사용하여 철강재료 수준으로 기계적 물성을 높일 수 있는 장점이 있다. 하지만 엔진의 고온과 우기에서의 높은 습도 환경은 폴리머의 기계적 물성을 낮추기 때문에 재료선택 과정에서 반드시 고려해야 한다. 본 연구에서는 사출성형을 통해 만들어진 유리섬유강화플라스틱을 엔진룸 내부 온도와 유사한 $85^{\circ}C$ 환경과 우기시의 최대 수분흡수 환경하에서의 기계적 물성변화를 인장시험을 통해 알아보았다. 그 결과, 고온환경에서 최대인장강도가 약 23% 감소를 보였고, 수분에 의해서는 약 30% 감소하였으며, 고온과 수분 모두에 대해서는 약 70% 감소를 확인하였으며 이는 재료 선정시 반드시 고려해야 할 영향으로 판단되었다.

• 한국의류산업학회지
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• 제21권6호
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• pp.697-707
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• 2019

This review paper deals with materials, classification, and a current article investigation on smart textile sensors for wearable vital signs monitoring (WVSM). Smart textile sensors can lose electrical conductivity during vital signs monitoring when applying them to clothing. Because they should have to endure severe conditions (bending, folding, and distortion) when wearing. Imparting electrical conductivity for application is a critical consideration when manufacturing smart textile sensors. Smart textile sensors fabricate by utilizing electro-conductive materials such as metals, allotrope of carbon, and intrinsically conductive polymers (ICPs). It classifies as performance level, fabric structure, intrinsic/extrinsic modification, and sensing mechanism. The classification of smart textile sensors by sensing mechanism includes pressure/force sensors, strain sensors, electrodes, optical sensors, biosensors, and temperature/humidity sensors. In the previous study, pressure/force sensors perform well despite the small capacitance changes of 1-2 pF. Strain sensors work reliably at 1 ㏀/cm or lower. Electrodes require an electrical resistance of less than 10 Ω/cm. Optical sensors using plastic optical fibers (POF) coupled with light sources need light in-coupling efficiency values that are over 40%. Biosensors can quantify by wicking rate and/or colorimetry as the reactivity between the bioreceptor and transducer. Temperature/humidity sensors require actuating triggers that show the flap opening of shape memory polymer or with a color-changing time of thermochromic pigment lower than 17 seconds.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.282-287
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• 2020

본 연구에서는 저 융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유(Low melting PET fiber: LMF)가 복합화된 PET 시트의 고밀도화 공정을 통해 고강도 PET 시트를 제조하였다. 복합화된 LMF는 열처리 과정에서 용융되어 개개의 PET 섬유를 연결해 섬유간의 계면결합력을 향상시켰다. 또한 PET시트의 고밀도화는 거대기공밀도를 감소시키고 중첩된 PET 네트워크간의 결합력을 향상시켜 결과적으로 압축 전 LMF-PET 시트와 비교하여 연신율은 유지하면서 약 410% 향상된 인장강도를 보여주었다. 또한 강화된 결합력은 PET 섬유 네트워크의 수축을 방지하여 우수한 치수안정성을 나타내었다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2012년도 제46차 학술발표회
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• pp.75-75
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• 2012

탄소섬유는 전구체의 종류에 따라 PAN계, 피치계 그리고 레이온계로 나뉘며 최종 탄소섬유의 특성에도 차이가 있는 것으로 알려져 있다. 최근에는 PAN계 탄소섬유가 세계 시장의 대부분을 차지하고 있으며, PAN계 탄소섬유의 초경량, 고강도, 고탄성, 내약품성 그리고 열안정성 등의 우수한 특성으로 최첨단 고기능성 제품의 복합재로 많이 이용되고 있다. 그러나 탄소섬유가 가지고 있는 높은 열전도성은 적용에 따라 단점으로 작용될 수도 있다. 예를 들면, 로켓 엔진의 노즐이나 원자로의 구조물 그리고 극한조건용 구조재료 등, 고강도 단열특성을 요하는 최첨단 복합재로 응용 범위를 넓히는데 한계로 작용한다. 레이온은 최초의 탄소섬유 전구체였으나 공정상 경제성이 떨어지는 이유로, 지금은 고탄성을 요구하는 특수 목적으로만 소량 생산되고 있다. 레이온의 주원료는 셀룰로오스이며 셀룰로오스는 지구상에서 가장 흔한 재료이므로 오늘날 셀룰로오스를 보강재로 이용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유의 열전도도를 낮추기 위한 방법으로 안정화셀룰로오스를 첨가한 PAN용액을 출발물질로 탄소섬유를 제조하고 특성 연구를 진행하였다. PAN용액에 셀룰로오스의 분산성을 향상시키기 위해 셀룰로오스를 열처리하였다. 이 과정에서 얻어진 안정화 셀룰로오스의 수율을 높이기 위해 셀룰로오스를 난연 처리하였으며, 그 결과 안정화셀룰로오스의 수율을 향상시킬 수 있었다. 안정화셀룰로오스를 첨가시킨 PAN계 탄소섬유의 물리적, 기계적 그리고 열적 특성을 SEM, XRD, 만능 인장시험기, TGA 그리고 Laser Flash Method 등을 통해 주요 특성 및 변화를 관찰한 결과, 순수한 PAN계 탄소섬유의 특성과 유사한 결과를 얻었다. 향후 몇 가지 공정상의 문제점을 개선한다면 흥미로운 결과를 기대할 수 있을 것으로 본다.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제14권3호
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• pp.107-114
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• 2002

Residual stress distribution in injection molded short fiber composites is determined by using the layer-removal method. Polystyrene is mixed with carbon fibers of 3% volume fraction (4.5% weight fraction) in an extruder and the tensile specimen is injection-molded. The layer-removal process, in which removing successive thin uniform layers of the material from the surface of the specimen by a milling machine, is employed and the resulting curvature is acquired by means of an image processing. The isotropic elastic analysis proposed by Treuting and Read which assumes a constant Yaung’s modulus in the thickness direction is one of the most frequently used methods to determine residual stresses. However, injection molded short fiber composites experience complex fiber orientation during molding and variation of Yaung’s modulus distribution occurs in the specimen. In this study, variation of Yaung’s modulus with respect to the thickness direction is considered for calculation of the residual stresses as proposed by White and the result is compared with that by assuming constant modulus. Residual stress distribution obtained from this study shows a typical stress profile of injection-molded products as reported in many literatures. Young’s modulus distribution is predicted by using numerical methods instead of experimental results. For the numerical analysis of injection molding process, a hybrid FEM/FDM method is used in order to predict velocity, temperature field, fiber orientation, and resulting mechanical properties of the specimen at the end of molding.

• 수산해양기술연구
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• 제40권4호
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• pp.337-343
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• 2004

탄소 섬유강화 에폭시기지 복합재의 경면 가공한 스테인레스 강 상대재와 마찰과 마모에 바탕을 둔 연구에서 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 일방향 탄소섬유 강화 복합재의 마모 거동에 미치는 미끄럼 방향의 효과는 다르며 작용하는 마모 메커니즘의 형태에 의존한다. (2) 상온에서 경면 가공한 스테인리스 스틸에 대하여 미끄럼이 일어나면 AP 방향에서 높은 마모 저항과 낮은 마찰계수가 관찰되었다. (3) 복합재의 비마모율은 미끄럼 속도가 증가하면 N방향과 P방향에서는 감소하는 경향을 보이며, AP 방향에서는 증가하다가 감소한다. 이것은 마모 메카니즘의 영향으로 속도가 증가하면 마모 이착막의 생성이 빨라져 이착막 속의 탄소섬유가 윤활제의 역할을 하기 때문이다. (4) 복합재의 마찰계수는 미끄럼 속도가 증가하면 3방향 모두 증가하다가 일정한 값에 수렴하면 N방향이 가장 크며, P방향과 AP방향 순이다. 이는 N방향에서 마찰초반에 발생한 섬유의 쟁기질에 의한 상대재 표면의 손상과 돌기변형에 따른 것이며, AP방향의 마찰계수가 가장 낮다.