• Elastomers and Composites
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• 제47권1호
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• pp.65-74
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• 2012

최근 전세계적으로 자원 고갈로 인한 에너지 절약과 환경 문제에 관한 규제 강화는 환경 친화적인 소재 개발의 필요성을 가속화시키고 있다. 이러한 추세는 자동차 산업을 포함한 운송 산업도 예외가 아니다. 또한, 기본적으로 단순히 성능이 좋으면서도 값이 저렴한 제품이 아니라, 소비자와 사회의 요구에 부합되는 고기능성 소재의 개발이 필요하다. 이에 부합하는 소재로는 최근 운송 수단의 경량화를 위하여 많은 연구가 진행중인 탄소섬유 복합재료라할 수 있다. 최근 탄소섬유 복합재료는 자동차의 경량화를 위해 차체 및 부품 등 다양한 부분에 적용됨에 따라 그 수요는 크게 증가하고 있고, 차량에 적용시 차체 중량감소에 따른 제동, 조향, 내구 및 연비향상과 이에 따른 에너지 절약 및 이산화탄소 배출을 최소화 하는 장점을 갖는다. 따라서, 본고에서는 자동차의 경량화를 위한 탄소섬유 복합재료의 필요성과 더불어 탄소섬유 복합재료의 기술동향과 나아가야 할 방향에 대하여 살펴보도록 하겠다.

• Composites Research
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• 제24권6호
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• pp.18-24
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• 2011

대기압 화염 플라즈마(APFP) 및 에폭시 실란(ES) 표면처리 한 실리카($V_f=40%$) 강화 고무복합재료의 기계적 특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 고무복합재료의 인장강도는 평균 입자경이 감소할수록 크게 증가하였고, 평균 입자경 $2.2{\mu}m$일때, 기지(2.52MPa)에 비해 1.4배 증가하였다. 또한 APFP 및 EP의 처리로 인장강도가 각각 8.8~13.3%, 9.9~12.5% 향상되었다. 평균 입자경이 $26.6{\mu}m$일 때, 고무복합재료의 인장탄성율은 기지(0.88MPa)에 비해 2배 증가하였고, APFP 및 EP의 처리로 인장 탄성율이 각각 15.6~22.8%, 21.1~25.8% 증가되었다. 기존의 실란 커플링제 처리방법은 유기용제의 사용 등의 몇 가지 단점을 가지고 있지만, APFP 처리법은 기계적 특성을 향상시키는데 빠르고, 경제적이며 친환경적인 방법이라 판단된다.

• Advances in materials Research
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• 제13권3호
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• pp.211-220
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• 2024

Polylactic acid or polylactide (PLA) is a biodegradable thermoplastic that can be produced from renewable material to create various components for industrial purposes. In 3D printing technology, PLA is used due to its good mechanical, electrical, printing properties, environmentally friendly and non-toxic properties. However, the physical properties and excellent electrical insulation properties of PLA have limited its application. In this study, with the carbon black (CB) as filler added into PLA, the lattice spacing and morphology were investigated by using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM), respectively. The physical properties of PLA-carbon composite were evaluated by using tensile test, shore D hardness test and density and voids measurement. Impedance test was conducted to investigate the electrical properties of PLA-Carbon composites. The results demonstrate that the inclusion of carbon black as filler enhances the physical properties of the PLA-carbon composites, including tensile properties, hardness, and density. The addition of carbon black also leads to improved electrical conductivity of the composites. Better enhancement toward the electrical properties of PLA-carbon composites is observed with 1wt% of carbon black in N774 grade. The N550 grade with 2wt% of carbon black shows better improvement in the physical properties of PLA-carbon composites, achieving 10.686 MPa in tensile testing, 43.330 in shore D hardness test, and a density of 1.200 g/cm3 in density measurement. The findings suggest that PLA-carbon composites have the potential for enhanced performance in various industrial applications, particularly in sectors requiring improved physical and electrical properties.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제46권1호
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• pp.107-113
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• 2018

본 연구에서는 대표적인 친환경 소재인 바이오복합재료(bio-composite)를 이용한 3D 프린터 필라멘트를 제작하였다. 바이오복합재료의 제조를 위해 매트릭스로는 생분해성 고분자인 poly lactic acid (PLA)를 그리고 충전제로는 대나무 분말(Bamboo flour)을 사용하였다. 대나무는 담양에서 생산되는 왕대, 솜대, 죽순대를 이용하였으며, 대나무 분말과 PLA의 혼합비율은 중량기준 10/90, 20/80, 30/70으로 설정하였다. 3개 죽종으로 제조한 대나무/PLA 바이오복합재료의 기본물성 평가를 위해 인장강도를 비교하였다. 그 결과, 왕대 분말/PLA의 비율이 10/90일 때의 인장강도가 7.12 MPa로 가장 높게 나타남으로써 3D 프린터 필라멘트 제작용 대나무/PLA 바이오복합재료로 가장 적합한 것으로 판단되었으며, 현미경 관찰 결과, 죽분의 함량을 더욱 낮춘 필라멘트를 제작할 필요성이 있다고 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권4호
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• pp.310-319
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• 2009

대표적인 친환경 소재인 바이오복합재(bio-composite)의 제조를 위해 기질 고분자로는 생분해성 고분자인 polybutylene succinate (PBS)를 그리고 충전제(filler)로는 대나무 분말(bamboo flour, BF)을 사용하였다. 본 연구에서는 BF의 함량 및 입자 크기가 바이오복합재의 기계적 점탄성적 특성 및 열적 특성에 미치는 영향을 평가하였는데 천연충전제인 BF의 첨가에 따라 인장강도는 감소하였지만 점탄성적 및 열적 특성은 고분자와의 상호작용을 통해 보다 안정적인 결과를 보였다. 또한, 소수성을 나타내는 PBS와 친수성인 BF 사이의 낮은 계면 결합이 바이오복합재의 물성 저하에 영향을 미친다는 사실이 확인되었다.

• 접착 및 계면
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• 제22권3호
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• pp.106-110
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• 2021

최근 친환경 소재, 특히 부산물을 활용한 연구가 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 비료 제조 시 발생하는 공정 부산물인 석고(CaSO₄)를 고밀도 폴리에틸렌(High density polyethylene, HDPE)에 충전한 복합재료의 물성을 조사하였다. Co-rotating twin screw extruder를 이용하여 석고의 함량을 0~20 wt% 충전하여 복합재료를 제조하고 이의 기계적, 유변학적, 열적 특성을 평가하였다. 그 결과 인장강도는 미충전 HDPE 대비 4.1% 이하로 물성 저하가 크지 않다. 석고의 함량이 증가할수록 열적 안정성이 향상되었고 석고의 함량이 복합재료의 점도 특성에 거의 영향을 끼치지 않는 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.126-131
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• 2023

기존의 상용 플라스틱으로 인한 환경 오염에 대한 우려가 높아지면서 대체 재료로서 생분해성 고분자에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 본 연구는 생분해성 열가소성 수지인 폴리 젖산에 유기 핵제의 도입으로 물성 강화 및 100% 생분해 가능한 나노복합재 개발을 목표로 한다. 그에 따라 무기 핵제의 대체재로 친환경 소재인 셀룰로오스 나노섬유를 채택하였다. 폴리 젖산 내 셀룰로오스 나노섬유의 균일한 분산을 위해 동결 건조 방식으로 나노화된 섬유 형상을 유지시켰으며, 이축압출기로 1차 교반을 진행하고, 사출 성형을 통해 이중 교반된 물성 시험용 시편을 제작하였다. 보강된 결정성을 확인하기 위해 시차주사 열량분석법을 사용하였고 1 wt%의 셀룰로오스 나노섬유가 보강재 및 핵제로서 작용하여 냉결정화온도가 약 14℃ 가량 감소하며, 결정화되는 정도 또한 증가한 것을 확인하였다. 본 연구는 기존 생분해성 고분자의 무기 핵제를 유기 나노소재로 대체함으로써 100% 생분해 가능한 친환경 나노복합재 개발하여 강화된 물성의 플라스틱 소재 개발을 위한 친환경적 대안을 제시한다.

• Advances in concrete construction
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• 제10권2호
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• pp.93-104
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• 2020

Basalt fiber is an eco-friendly fiber and comparatively newer to the world of fiber-reinforced polymer (FRP) composites. A limited number of studies have been reported in the literature on the strengthening of reinforced concrete (RC) beams with basalt fiber reinforced polymer (BFRP). The present experimental work explores the feasibility of using the BFRP strips for shear strengthening of the RC beams. The strengthening schemes include full wrap and U-wrap. A simple mechanical anchorage scheme has been introduced to prevent the debonding of U-wrap as well as to utilize the full capacity of the BFRP composite. The effect of varying shear span-to-effective depth (a/d) ratio on the behavior of shear deficient RC beams strengthened with BFRP strips under different schemes is examined. The RC beams were tested under a four-point loading system. The study finds that the beams strengthened with and without BFRP strips fails in shear for a/d ratio 2.5 and the enhancement of the shear capacity of strengthened beams ranges from 5% to 20%. However, the strengthened beams fail in flexure, and the control beam fails in shear for a higher a/d ratio, i.e., 3.5. The experimental results of the present study have been compared with the analytical study and found that the latter gives conservative results.

• Elastomers and Composites
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• 제58권3호
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• pp.112-120
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• 2023

Herein, we propose a facile water-processible method to develop an eggshell membrane (ESM)-embedded waterborne polyurethane (WPU)-based bio-degradable and bio-compatible coating material that exhibits attractive tactile properties. Virgin ESM is not dispersible in water. Hence, to develop the ESM-based WPU composite, soluble ESM (S-ESM) was first extracted by de-crosslinking the ESM. The extracted S-ESM at different concentrations (0, 0.5, 1.0, 1.5 wt %) was mixed with WPU. Compared to virgin WPU, the viscosity of S-ESM/WPU dispersion and the in-plane coefficient of friction (COF) of the composite film surfaces decreased with an increase in the S-ESM content. In addition, an increase in the S-ESM content improved the tribo-positive characteristics of the film. Different good touch-feeling biomaterials, such as fur, feather, and human skin exhibit tribo-positivity. Thus, the enhanced tribo-positive characteristics of the S-ESM/WPU and the decrease in their COF owing to an increase in the S-ESM content imply the enhancement of its touch-feeling performance. The S-ESM embedded WPU composites have potential applications as coating materials in various fields, including automobile interiors and artificial leather.

• Elastomers and Composites
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• 제52권4호
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• pp.249-256
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• 2017

The history of polyurethane is relatively shorter compared to that of the other polymers, though its importance has grown rapidly. Due to its unique properties, polyurethanes are widely applied in various fields. In particular, the automotive industry is one of the important application fields. To date, polyols and isocyanates used in the polyurethane industry are generally of petrochemical origin. Recently, owing to the oil crisis, legislation, and growing awareness towards environmental preservation, the demand for more sustainable and eco-friendly raw materials has increased. In this paper, the latest research and development trends in polyurethane applications were reviewed, with a focus on the automobile industry in areas such as seat comfort, noise reduction, light weight, biomass-based polyurethane, and recycling.