다중벽 탄소나노튜브(MWNT)로 보강된 폴리에스터(PET) 복합재료에 관한 연구를 수행하였다. PET와 MWNT간의 계면결합력을 향상시키기 위하여, MWNT 표면에 bishydroxyethylene-terephthalate(BHET)를 도입하였다. 이렇게 기능화된 MWNT를 0.5~2.0 wt% 범위에서 이축압출기를 이용하여 PET와 용융 혼합하였다. MWNT/PET 복합재료를 필라멘트로 방사하고, 이를 연신 및 열처리하여 특성 분석을 하였다. 이로부터 복합섬유의 결정화 온도와 열분해 온도가 MWNT로 인하여 증가함을 알 수 있었으며, 항복응력과 인성은 MWNT의 1 wt%의 첨가만으로도 30%이상 증가함을 알 수 있었다. 따라서 MWNT를 BHET로 기능화하는 방법은 폴리에스터에 탄소나노튜브를 효과적으로 분산시키고 계면결합력을 증가시키는데 매우 효과적임을 알 수 있었다.
본 연구에서는 zircaloy-4 판재에 대해 바우싱거 효과를 고려한 경화거동 예측모델을 구축했다. 금속소재 가공에서 인장 후 압축 시 항복응력이 감소한다. 이에 스프링백 해석 시 바우싱거 효과를 반드시 고려해야 한다. Simple shear 시험에서 적정 시편크기 및 적정 조임토크에 대한 결정법을 제시했다. 5 가지 재료에 대한 simple shear 시험을 통해 응력-변형률 곡선을 구했다. 또한 유한요소해석을 활용해 simple shear 하중-변위 곡선으로부터 유효응력-변형률 곡선으로 변환과정을 소개했다. 등방/운동성 경화 조합모델을 활용해 simple shear 순/역방향 시험을 모사했다. 이때 각 경화계수에 따른 하중-변위 곡선 변화를 관찰하고, zircaloy-4에 대한 경화계수를 결정했다.
As electrorheological fluid(ER fluid) has a characteristic that apparent viscosity varies when electric field applied, so rheological characteristic(yield stress & viscosity) changes in proportion to the electric field applied and the response time is very short within a few miliseconds . In case of using ER fluid for journal bearing as lubricant, it is estimated that it's possible to realize very effective journal bearing system that is not complicate and has a very quick response time. It is necessary to examine the influence of rheological characteristic that varies with electric field applied on bearing characteristic to apply ER fluid to journal bearing, however there are few studies for about that. As for the journal bearing, it comes under high shear flow mode that has shear rate range of $10^3\~10^4s^{-1}$ because rotational speed is very high and clearance is small. But most of the studies for about ER fluid issued until now is about the range of $10\~10^2s^{-1}$. So, there are a lot of difficulties to understand the characteristic offish shear flow mode and furthermore it is restricted to make an experiment for about the characteristic of ER fluid because of the limitation of experimental equipment. The equipment was prepared to make an experiment lot high shear flow mode that has the range of $10^3\~10^4s^{-1}$ using ER fluid that is composed of silicon oil with dispersed particle of starch. Using the above system, the fluid characteristic of ER fluid was studied.
상온에서 고품질의 $TiO_2$ 박막을 제조하기 위하여 titanium isopropoxide [Ti(OCH$(CH_3)_2)_4$, TIP]와 $H_2O$을 이용한 자외선 활성화 원자층 증착(UV-enhanced atomic layer deposition: UV-ALD) 기술을 개발하였다. UV-ALD 기술은 상온에서 자체제어 표면 반응(self-limitting surface reaction)을 통해 균일하고 고품위 등방 특성을 갖는 순수한 $TiO_2$ 박막 증착이 가능하였다. ALD 반응 시 조사되는 자외선은 Si 기질 위에 우수한 접착력을 가지는 고품질의 $TiO_2$ 박막을 얻는데 효과적이었다. UV-ALD 기술은 높은 단차비(aspect ratio)를 가지는 trench 기질 위에 균일한 $TiO_2$ 박막을 증착하는 데에 적용되었다.
천연 식용 색소원으로서 최근 주목받고 있는 자색 고구마로부터의 색소 추출에 대한고전압펄스전기장의 영향을 조사하였다. 자색 고구마 색소는 일정한 주파수와 처리시간 하에서 전기장의 세기를 변화시켜 추출하였을 경우 전기장의 크기가 증가함에 따라 색소의 추출량도 점차 많아지고 있음을 나타내었으며 최적 전압은 35kV/cm임을 알 수 있었다. 동일한 전기장의 세기와 처리시간을 주고 주파수만을 변화시키면서 추출을 했을 경우 낮은 주파수에서 500Hz까지는 추출량이 큰 폭의 증가를 보였으나, 500 Hz 이상에서는 spark발생에 의한 색소의 파괴로 약간씩의 감소를 나타내었다. 전기장의 세기나 주파수가 추출에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났지만 일정한 전기장과 주파수 하에서 처리 시간은 색소의 추출양에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다.
Safety measures for tower cranes are extremely important among the seismic countermeasures at high-rise building construction sites. In particular, the collapse of a tower crane from a high position is a very serious catastrophe. An example of such an accident due to an earthquake is the case of the Taipei 101 Building (the author was the project director), which occurred on March 31, 2002. Failure of the bolted joints of the tower-crane mast was the direct cause of the collapse. Therefore, it is necessary to design for this eventuality and to take the necessary measures on construction sites. This can only be done by understanding the precise dynamic behavior of mast joints during an earthquake. Consequently, we created a new hybrid-element model (using beam, shell, and solid elements) that not only expressed the detailed behavior of the site joints of a tower-crane mast during an earthquake but also suppressed any increase in the total calculation time and revealed its behavior through computer simulations. Using the proposed structural model and simulation method, effective information for designing safe joints during earthquakes can be provided by considering workability (control of the bolt pretension axial force and other factors) and less construction cost. Notably, this analysis showed that the joint behavior of the initial pretension axial force of a bolt is considerably reduced after the axial force of the bolt exceeds the yield strength. A maximum decrease of 50% in the initial pretension axial force under the El Centro N-S Wave ($v_{max}=100cm/s$) was observed. Furthermore, this method can be applied to analyze the seismic responses of general temporary structures in construction sites.
혐기성소화(AD)는 폐활성슬러지의 유기물함량을 바이오가스로 전환할 수 있는 가장 널리 이용되는 공정 중 하나이다. 그러나 현재 전통적인 혐기성소화에 의한 실제 메탄수율은 이론적인 최대 메탄수율에 미치지 못하기 때문에 메탄수율을 높일 수 있는 방안의 지속적인 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐활성슬러지로부터 메탄수율을 높이기 위해 생물전기화학 혐기성소화조를 이용하여 혐기성소화슬러지와 생슬러지의 혼합비율(3:7, 5:5)에 따른 메탄수율 및 유기물제거 효율에 미치는 영향에 관하였다. 그 결과 생물전기화학 혐기성소화 슬러지의 혼합비가 3:7과 비교하여 5:5일 때 가장 높은 메탄수율 294.2 mL $CH_4/L$(0.63배 증가)과 52.5%(7.5% 증가)로 유기물제거효율을 가지는 것으로 나타났으며 pH, 알칼리도와 VFAs의 농도도 안정적으로 유지되었다. 이러한 결과는 혐기성소화 슬러지의 혼합비의 증가는 생물전기화학 혐기성소화조의 안정적인 성능유지를 위해 효과적인 것으로 나타났다.
현재 국내에서 건설되고 있는 대부분의 아파트는 철근콘크리트 전단벽과 바닥슬래브만으로 구성된 순수벽식구조 형태를 이용하고 있다. 이러한 벽식 구조 아파트에 대한 리모델링시 개구부 설치는 필연적이며 개구부 설치치 벽체의 거동은 매우 복잡하며, 연결부재인 보와 슬래브 같은 부재에 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 개구부가 있는 전단벽에 대해 횡하중 실험을 실시하였다. 실험체는 1980년대에 지어진 벽식 구조아파트를 대상으로 1/2축소 실험체를 제작하였다. 개구부의 면적 및 연결 슬래브의 위험단면은 기존 연구를 참고하여 결정하였다. 실험 결과 개구부 설치에 따른 내력 감소가 나타났으며, 연결 슬래브의 응력은 전단면에 대하여 균일하게 작용하지 않았다. 전단벽체와 커플링 작용을 하는 슬래브의 유효폭 및 위험단면은 기존 연구와 비교하여 큰 차이점을 나타냈으며, 국내의 아파트에 적용하기에는 다소 과소평가되고 있는 것으로 나타났다.
본 연구는 전자선 조사를 이용하여 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 부직포에 아크릴산(acrylic acid, AAc)을 그라프트 한 후 납 이온에 대한 흡착성능을 평가하였다. 다양한 조건에서 그라프트를 실시하여 조사량 100 kGy, 단량체 농도 60%에서 약 50%의 그라프트율을 갖는 아크릴산이 그라프트 된 폴리프로필렌(PP-g-AAc) 부직포를 제조하였다. 제조된 PP-g-AAc 부직포의 물리/화학적 특성을 SEM, ATRIR, 열분석, 인장강도 등의 분석을 통해 평가하였다. SEM으로 확인한 PP와 PP-g-AAc 부직포의 형태에는 큰 변화가 없었으며, ATR-FTIR 결과로부터 PP 부직포에 AAc가 도입되었다고 판단하였다. PP-g-AAc 부직포는 PP 부직포와 비교하여 인장강도는 증가하고 인장변형률은 감소하였다. 하지만 그 변화의 값이 크지 않아 물리적 특성에 큰 영향력은 없을 것이라 판단된다. 다양한 이온들에 대한 PP-g-AAc 부직포의 흡착특성을 평가한 결과 납에 대해 선택적 흡착 거동을 보였다. 결론적으로, 본 연구에서 제조된 PP-g-AAc는 납 이온 흡착을 위한 흡착제로서 응용이 기대된다.
국내 연안산 우뭇가사리로부터 한천의 수율, 추출조건 그리고 이화학적 특성을 조사하였으며, 한천을 여러 가지 방법으로 정제하고 정제한 한천의 수율, 황산기, 회분 그리고 무기질 함량을 측정하였다. 우뭇가사리로부터 한천을 제조 할 때에는 $120^{\circ}C$에서 $2\~3$시간 추출하는 것이 좋았다. 여러지역에서 채취한 우뭇가사리로부터 추출한 한천의 수율은 $31.6\~46.8\%$로 산지에 따른 수율의 차이가 매우컸고, 울릉도산 및 제주도산 우뭇가사리의 수율이 $46.8\%$ 및 $43.6\%$로 좋았다. 겔강도는 $496\~887g/cm^2$로 산지에 따른 차가 매우컸고, 동해안의 대변 및 일광산 우뭇가사리에서 추출한 한천의 겔강도가 887 및 $854g/cm^2$로 매우 강하였다. 추출한 한천중의 회분함량은 $2.63\~2.92\%$였고, 황산기의 함량은 $1.38\~1.78\%$였다. 염산으로 전처리하여 추출하면 전처리하지 않은 시료에 비하여 오히려 수율이 감소되었고, 겔강도도 처리시간이 길어질수록 비례하여 감소하였다. 증류수로 한천을 수세한 후에 아세톤으로 탈수하면 황산기 및 회분함량이 감소될 뿐만아니라 겔강도도 618에서 $895g/cm^2$로 증가되었다. EDTA처리법은 한천을 용해시키지 않고 간단하게 처리하여 황산기 및 회분함량을 감소시킬 수 있었다. 키토산 처리에 의한 정제법은 황산기와 회분의 제거효과가 가장 좋았다. PEG처리에 의한 한천 정제법은 황산기와 회분의 제거 효과는 상당히 좋았으나, 수율이 $55.6\%$로 매우 낮았다. CPC처리에 의한 정제 한천은 황산기와 회분의 함량이 감소하였고, 겔강도가 618에서 $1180g/cm^2$으로 가장 많이 증가하였다. 에탄올, 아세톤 그리고 프로판을 침전법으로 정제한 한천은 황산기와 회분함량이 감소하고 겔강도는 증가되었으며, 아세톤에 의한 정제 효과가 가장 좋았다. 우뭇가사리에서 추출한 한천에는 나트륨, 칼슘, 마그네슘 그리고 칼륨이 다량 함유되어 있었으며, 인, 철, 알루미늄, 아연 그리고 납은 100ppm이하로 미량이었다. 나트륨을 제거하는데는 CPC처리, 칼슘의 제거는 EDTA처리, 칼륨, 인, 철 그리고 아연의 제거는 키토산 처리시에 가장 효과가 좋았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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