• 보존과학회지
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• 제33권6호
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• pp.467-483
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• 2017

본 연구에서는 문화재 복원용 속(速)경화형 Epoxy계 수지인 $Araldite^{(R)}$ rapid의 온도 스트레스에 의한 열화 특성을 분석하였다. 인장강도 및 접착강도는 $40{\sim}60^{\circ}C$에서 12,624시간까지 감소하여 내구성 및 접착특성의 미약한 열화가 발생하였다. 외부 응력 및 온도에 대한 안정성은 속(速)경화형에 비해 일반 경화형 Epoxy계 수지가 우수하여, 복원부의 강도 특성 및 응력 상태를 고려한 복원재료의 적절한 선택과 적용이 요구된다. $40{\sim}60^{\circ}C$에서 12,624시간까지 색차의 증가와 광택도의 감소 등 색상 및 광택 안정성은 취약하여, 향후 광학특성의 개선을 위한 안정성 향상 연구가 필요하다. 특히 접착제의 열적 특성(중량감소량, 열분해온도, 유리전이온도)은 기계적 물성 변화에 부분적으로 관여하였고, 피착재의 계면 특성 및 접착제의 기체투과특성(수분투과도)은 접착성능의 중요인자로 작용하였다. 따라서 도자기, 벽돌 및 석재와 같은 다공성 재질의 경우 항온항습에 의한 보존환경 관리가 중요하며, 옥외 전시유물의 경우 노출환경에 의한 물성 변화를 최소화할 수 있는 보존대책의 수립이 절실하다. 향후 이러한 결과는 문화재에 사용된 Epoxy계 수지의 열화속도 및 수명예측 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권3호
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• pp.595-605
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• 2018

최근 우수한 유연성과 화학적 안정성 등을 가진 고분자 수지와 우수한 기계적 성질 등을 나타내는 무기 재료로 이루어진 나노 복합 시스템으로써 유-무기 하이브리드 코팅 필름에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 아크릴레이트 단량체로써 사용된 o-phenylphenoxyethyl acrylate (OPPEA)는 1.576의 높은 굴절률을 나타내고, Bisphenol A ethoxylate diacrylate (BAEDA)는 굴절률은 낮지만 경화된 고분자의 경도를 향상시킨다. 또한, 무기 소재로써 사용된 지르코니아는 산화지르코늄으로써 우수한 내구성과 광학특성 등을 나타낸다. 본 연구에서는 광학 특성을 향상시키기 위한 목적으로 아크릴레이트 단량체 중 BAEDA의 함량을 조절하여 필름을 제조한 뒤 연필 경도계와 아베굴절계를 이용하여 광학 특성 변화를 확인하였고, UV-vis spectrophotometer을 이용해 투과도를 비교하여 최적의 조건을 확립하였다. 그리고 실란 커플링제인 ${\gamma}$-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPS)를 사용하여 지르코니아를 소수화 처리하여 아크릴레이트 단량체에 대한 분산성을 향상시키고, 개질 전후의 물에 대한 분산성 변화를 조사하여 물에 대한 친화력이 감소하였음을 확인하였고, FT-IR ATR spectrophotometer를 통해 MPS에 의해 도입된 $1716cm^{-1}$에서의 에스터 C=O 결합 peak의 존재를 통해 MPS에 의한 지르코니아 표면의 개질 반응이 진행되었음을 확인하였다. 또한, 지르코니아의 표면에 도입된 규소 원자의 존재는 X 선 형광법을 이용하여 확인하였다. 그리고 화학적으로 개질된 지르코니아를 아크릴레이트 단량체에 도입하여 광경화 필름을 제조하였을 때, 굴절률은 아크릴레이트 자체 필름보다 1.2% 향상되었음을 확인하였고, SEM/EDS mapping 분석을 통해 PET 필름에 코팅된 개질 후 지르코니아가 아크릴레이트 코팅층에 균일하게 분포되어 있음을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.181-191
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• 2014

본 연구는 선형절삭시험 중에 동일한 커터 링 형상을 가진 더블디스크커터와 싱글디스크커터에 발생하는 커터작용력과 각 디스크커터 축에 발생하는 축응력 및 토크를 평가하였다. 선형절삭시험 결과, 선형절삭실험 중에 발생한 더블디스크커터의 연직력과 회전력의 평균값은 싱글디스크커터의 약 두 배 내외인 것으로 측정되었다. 더블디스크커터의 축에 작용하는 축응력의 평균값 역시 연직력과 마찬가지로 싱글디스크커터의 두 배 정도로 나타났지만, 토크의 경우에는 전체적으로 낮은 측정값을 보여 비교의 의미가 없는 것으로 판단되었다. 하지만 더블디스크커터의 연직력의 평균값이 직경 432 mm(17인치) 디스크커터의 허용하중을 상회하기 때문에 테이퍼 롤러 베어링의 내구성능에 대한 검토가 필요한 것으로 판단되었다. 또한 더블디스크커터 축에 작용하는 축응력은 싱글디스크커터의 약 두 배 정도로 발생하였지만, 일반적으로 사용하는 디스크커터 축 재료의 항복강도를 고려할 때 적용 상에 문제가 없는 것으로 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제30권4호
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• pp.457-466
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• 2014

고대 대가야시대(6세기) 고분벽화에 사용된 제작기술을 연구하기 위해 벽화 구조와 재질에 대한 정밀분석을 실시하였다. 벽화는 석실을 축조 후 벽면과 천정에 모르타르를 바르고 그 위에 바탕칠층을 조성하여 채색하였다. 천장을 제외한 사면의 벽면에는 모르타르 위로 대부분 진흙이 덧발려져 있다. 모르타르는 모래는 사용되지 않았고, 순수한 칼슘성분의 물질들로 이루어져 있다. 또한 소성(燒成)이 완전히 진행되지 않은 불규칙한 크기의 패각들이 혼합되어 있으며, 모르타르의 석회질은 굴 껍질을 소성하여 얻어진 것으로 추정되었다. 바탕칠층은 백토(kaolinite($Al_2Si_2O_5(OH)_4$) 또는 halloysite($Al_2Si_2O_5(OH)_4{\cdot}2H2_O$))를 사용하였으며, 채색에 사용된 적색안료는 진사(cinnabar(HgS) 또는 vermilion), 녹색은 공작석(malachite($Cu_2CO_3(OH)_2$)) 그리고 백색은 연백(lead white($PbCO_3{\cdot}Pb(OH)_2$))이 쓰인 것으로 나타났다. 모르타르 위로 조성된 토양층은 주로 중립사 이하 크기의 입도가 낮은 점토질을 사용하여 얇고 치밀하게 조성하였으며, 모르타르층이 박락되고 상당기간이 경과 된 후 보수목적으로 마감한 것으로 추정된다. 굴 껍질을 소성하여 많든 석회를 모르타르로 사용한 것은 한국 고대 고분벽화 제작에 있어 유래 없는 사례이며, 내구성이 매우 떨어지는 특성을 지니고 있어 가야인들의 모르타르 제작기술이 동일시기의 고구려인들에 비해 상대적으로 떨어졌던 것으로 추측된다.

• 보존과학회지
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• 제33권2호
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• pp.85-95
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• 2017

유화물감은 안료, 건성유, 첨가제의 혼합으로 만들어진다. 과거 유화 물감에 사용된 안료는 광물성 무기안료가 주를 이루었으나 근래에는 다양한 종류의 합성안료가 개발되면서 제조사마다 조색에 차이를 보인다. 하지만 국내 유화물감 연구는 대부분 내구성 실험에 그치고 있으며, 시판되는 물감의 성분적 특성을 비교한 사례는 확인되지 않는다. 본 연구에서는 다양한 유화물감 중 대표적으로 많이 사용되는 4개 제조사에서 생산된 4개 종류의 물감을 선정하여 재질적 특성을 비교하였다. 그 결과, 체질안료는 C사의 유화물감이 다른 제조사 물감과 차이를 보였으며, 착색안료는 물감의 종류 및 제조사에 따라 다양하게 사용된 것으로 확인된다. 상품명이 동일한 유화물감도 제조사에 따라 안료의 종류와 상대적 배합에 차이를 보이고 있으며, 그에 영향을 받아 색상도 각각 다른 것으로 판단된다. 본 연구결과는 유화물감의 과학적 데이터 축적을 통한 근현대 미술품 분석에 도움을 줄 것으로 생각된다. 또한 유화작품을 대상으로 작가별 물감의 특성, 제작 시기별 물감의 특성 등의 미술사 연구에 과학적 근거로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.579-584
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• 2017

고속 철도 차량 댐퍼의 오일 씰은 열차 운행동안 외부 환경으로부터 유해한 오염을 막고, 댐퍼 내부에서 오일 누출을 방지하고자 사용되는 니트릴 부타디엔 고무 재질 부품이다. 오일 씰의 주요 고장원인인 누유는 본 댐퍼의 피로 파손을 일으킨다. 뿐만 아니라 본 오일 씰의 누적 손상은 궤도 불규칙과 캔트 등으로 열차 주행동안 반복적인 댐퍼의 상하 운동으로부터 로드와 본 부품 사이에 접촉력으로 인하여 발생한다. 따라서 본 오일 씰의 설계는 취약점에서 최대 주변형률을 최소화하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 댐퍼의 내구성을 향상하기 위하여 다중 섬 유전자 알고리즘을 이용하여 오일 씰 단면형상에 대한 최적설계를 수행하였다. 오일 씰의 최적단면은 절차 자동화 / 최적설계 프로그램을 이용하여 본 연구의 최적설계와 비선형 유한요소해석의 통합절차에 따라 얻어진 것이다. 또한, 비선형 유한요소해석의 입력 자료로서, 본 고무의 비선형 물성 값은 말로우식으로 표현하였다. 취약지점인 오일 누유지점에서 최적단면의 오일 씰은 초기 형상과 비교할 때, 이 지점에서 최대 주변형률이 약 24% 감소함을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.713-718
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• 2009

21세기에 접어들면서 IT, BT, NT, ET 등 첨단 산업은 하루가 다르게 발전하고 있으며, 이러한 추세에 맞추어 시멘트 산업에서도 많은 변화가 진행되고 있다. 또한 시멘트 산업은 에너지 다소비형이며 석회석을 원료로 하고 있어 지구온난화의 주범인 $CO_2$를 배출하여, 환경문제로 인해 가까운 시기에 큰 어려움을 겪을 것으로 예상되고 있다. 이 연구에서는 시멘트 제조과정 중 소성과정에서의 $CO_2$ 발생을 방지하고, 나노 크기의 입자를 시멘트화 함으로써 구조적 치밀성을 유지하여, 고강도화내구성에 유리한 건설재료를 개발하기 위한 일환으로 기존 소성과정을 통한 시멘트 제조방식과 달리, 화학적 방법을 통해 Bottom-up 방식으로 나노 크기의 새로운 개념의 건설재료를 개발하는데 그 목적이 있다. 시멘트 화학성분비에 착안하여 실리카, 알루미나 그리고 Ca 이온을 주재료로, 인공적으로 나노시멘트 분말을 합성하여 입도분석, SEM, EDX를 통해 그 재료적 특성을 파악하고, 모르타르를 제조하여, 강도특성을 측정하였다. 그 결과 평균 168 nm 크기의 나노 입자를 제조 할 수 있었으며, 적정 배합비의 모르타르의 7일 압축강도가 53.9 MPa로 측정되는 등 충분히 건설용 재료로서의 사용이 가능할 것으로 판단되었으나, 건설 분야로 응용을 위한 기초연구로써 보다 많은 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.315-321
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• 2014

콘크리트는 경제적이면서 내구적인 건설재료로서 고단열성능을 가지고 있으므로 RC 구조물 뿐 아니라 내외장재에 많이 사용되고 있다. 또한 우수한 방사선 차폐 성능을 가지고 있으므로 원전구조물 및 플랜트 구조에 사용되고 있다. 그러나 이러한 고단열 성능으로 인해 내부에 원전구조물 내부에 화재나 멜트다운(melt-down)과 같은 문제가 발생하면 외부에서 인공적으로 온도를 낮출 방법이 매우 제한적이다. 이 연구는 자철광 골재와 철분말을 이용하여 고열전도 콘크리트를 제조하고 이에 대한 역학적 성능과 열전도 특성을 평가하였다. 자철광 골재를 체적비 최대 42.9%, 철분말을 1.5% 혼입하여 열전도 특성을 분석하였다. 자철광골재의 체적비가 30% 수준까지는 큰 열전도가 평가되지 않았으나, 이후 선형적으로 증가하여 체적비 42%가 되었을 때, 열전도는 2.5배 수준으로 증가하였다. 또한 철분말을 포함한 경우는 포함하지 않은 경우에 비해 열전도가 106~113% 증가하였다. 기존의 열전도 모델(ACI, DEMM, MEM)의 결과들이 실험 결과와 비교되었으며, 이러한 모델들은 자철광 및 철분말이 함유된 고열전도 콘크리트에 대해서도 합리적으로 적용될 수 있음을 검증하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.473-476
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• 2008

최근 건설분야에서 고기능화의 추구와 국제적 물가 상승에 기인하여 건설산업에 있어서 공기 단축과 건식공법에 의한 경제적 비용 절감을 추구함과 동시에 시멘트를 사용한 2차 제품의 적용이 점차 증대되고 있으나, 아직까지 건축 내 외장에서의 패널이나 기능적인 보수 보강 측면에서의 용도로만 사용하는데 국한되어 있어, 구조적인 성능이나 내구적인 성능의 개선을 위한 대책이 시급한 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 건설분야에 있어서 구조적 성능과 내구적 성능이 우수한 영구 거푸집의 적용가능성을 검토하고, 제조성능과 품질에 있어서 최적의 배합을 도출하고자 한다. 따라서, 4조건의 배합에 따른 진공압출성형 고인성 시멘트 패널의 역학 및 내구적 특성을 비교 분석한 결과 소량의 충전재와 다량의 고로슬래그 미분말 및 분말내화재료를 사용한 ECC-DP3의 시험체가 우수한 상대경도와 휨응력변형을 나타내었으며, 내구적 성능에서도 공극률 감소 및 수밀성 향상에 의해 우수한 경향을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.367-375
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• 2007

철근의 부식을 유발하는 임계 염소이온량에 대한 연구는 콘크리트 구조물의 건전성을 판단하고 내구성 설계 기법에 필요한 핵심적인 재료 물성치 임에도 그값이 아직도 모호한 실정이다. 임계 염소이온량에 대한 대부분의 문헌들은 임의의 시간에 실험적 방법에 의하여 전 염소이온량을 구하는데 집중하였다 또한, 다수의 문헌들은 대다수의 콘크리트에서 탄산화가 진행되고 있음에도 비탄산화된 콘크리트를 대상으로 실험하여 임계 염소이온량을 결정하고 있다. 그러나, 임계 염소이온량은 시멘트량, 시멘트계 재료의 종류, 염소이온의 고정화, 수산기이온 등과 같은 다양한 인자에 의하여 지배된다. 그러므로 다양한 배합조건에서 이러한 인자들을 고려할 수 있는 단일화된 해석적 기법의 개발이 필요하다. 본 연구의 목적은 이러한 다양한 요인을 고려하여 임계 염소이온량의 해석적 기법을 개발하는 것이다. 배합 조건, 노출 환경, 공극수의 화학적 발현 특성, 탄산화 등과 같은 다양한 인자들이 고려되었다. Gouda의 실험적 결과인 공극수내의 $[Cl^-]/[OH^-]$의 비율을 토대로 임계 염소이온량을 구할 수 있는 해석 기법이 정립되었다. 이는 시멘트계 재료의 수화 시뮬레이션 프로그램인 HYMOSTRUC을 이용하여 질량 단위로 구해졌으며 발표된 실험적 결과 및 관련코드와 비교되었다. 본 연구의 접근 방법은 해사 혹은 해수와 같은 염소이온의 도입원 조건에 따라서 임계 염소이온량을 결정할 수 있는 합리적 해를 제공해줄 수 있을 것으로 기대된다.