• 산업식품공학
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• 제21권3호
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• pp.233-241
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• 2017

Scaffolds of cell substrates are biophysical platforms for cell attachment, proliferation, and differentiation. They ultimately play a leading-edge role in the regeneration of tissues. Recent studies have shown the potential of bioactive scaffolds (i.e., osteo-inductive) through 3D printing. In this study, rice bran-derived biocomposite was fabricated for fused deposition modeling (FDM)-based 3D printing as a potential bone-graft analogue. Rice bran by-product was blended with poly caprolactone (PCL), a synthetic commercial biodegradable polymer. An extruder with extrusion process molding was adopted to manufacture the newly blended "green material." Processing conditions affected the performance of these blends. Bio-filament composite was characterized using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Mechanical characterization of bio-filament composite was carried out to determine stress-strain and compressive strength. Biological behaviors of bio-filament composites were also investigated by assessing cell cytotoxicity and water contact angle. EDX results of bio-filament composites indicated the presence of organic compounds. These bio-filament composites were found to have higher tensile strength than conventional PCL filament. They exhibited positive response in cytotoxicity. Biological analysis revealed better compatibility of r-PCL with rice bran. Such rice bran blended bio-filament composite was found to have higher elongation and strength compared to control PCL.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.1-7
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• 2021

열가소성 섬유강화 복합재료는 수송용 기기의 경량화 소재로써 적용 분야가 확대되고 있다. 본 연구에서는 분자량이 다른 폴리카보네이트(PC)를 이용하여 연속섬유 강화 유리섬유(GF)/폴리카보네이트(PC) 복합소재의 함침성 및 기계적 물성에 대한 평가를 진행하였다. GF 직물과 PC 필름을 제조한 후, 이를 이용하여 연속가압성형법으로 연속섬유 강화 GF/PC 복합재 평판을 제조하였다. PC 분자량에 따른 용융지수를 측정 및 평가하였고, GF 제직물 강화 GF/PC 복합재료의 인장강도, 굴곡강도, 압축강도 및 기공체적률을 평가하였다. 전계방사형 주사전자현미경을 이용하여 인장파괴된 GF/PC 복합재료의 형태를 분석하여 파괴거동을 확인하였다. 분자량이 20,000일 때 최적의 기계적 특성이 발현되는 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제29권4호
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• pp.125-131
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• 2016

탄소나노튜브(CNT)에 에폭시를 혼합시킬 경우, 에폭시를 희석시키게 된다. 본 연구에서는 에폭시 희석조건이 CNT 분산도에 미치는 영향을 분석한 결과이다. 사용된 아세톤, DMF에 대한 희석방법이 에폭시 수지에 미치는 영향을, 기계적 강도 및 용해도로 확인하여 최적의 용매 조건을 선정하였다. 아세톤의 경우가 DMF보다 용해도 분산결과가 우수하였고, 기계적 강도가 높은 에폭시 수지 경화상태를 확인했다. CNT 입자를 혼합시키는 과정을 총 4가지 조건으로 실시하였다. 희석 및 분산 순서에 따른 영향을 확인하기 위해 전기저항 측정법과 빛 투과 분산도 평가방법으로 CNT 에폭시의 분산상태를 조사하였다. 기계적 물성 평가와 DSC를 이용한 열분석 방법으로 최적의 분산 조건을 구하였다. CNT를 분산시킨 4가지 중에서, 에폭시와 경화제를 각각 희석시킨 후 나노입자를 분산시키는 경우가 우수한 분산 결과를 나타내었다.

• 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.

• 공업화학
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• 제23권3호
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• pp.271-278
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• 2012

본 연구에서는 마이카와 산화 아연을 이용하여 복합 재료를 제조하고, 이를 자외선 차단 크림에 응용하는 연구를 수행하였다. 먼저 마이카와 산화 아연을 각각 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS)으로 처리하여 표면에 아민기를 생성시켰다. 아민기가 붙은 마이카를 1,4-phenylenediisothiocyanate (PDC)와 반응시켜 표면에 -N=C=S 작용기를 활성화시킨 후, 아민기가 붙어있는 산화 아연과 결합시켜 산화 아연으로 덮인 마이카 복합 재료를 합성하였다. 원소 분석, EDS 분석, 열 중량 분석, SEM 이미지 분석, 형광 이미지 분석, 제타 전위 측정, X-선 회절 분석, DRS UV/Vis 분석을 통하여 고체 생성물의 특성을 규명하였다. 최종적으로 표준 프로토콜로 제조된 자외선 차단 크림의 파장에 따른 투과도를 280~400 nm 범위에서 측정하여 자외선 차단 효과를 확인하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제42권4호
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• pp.209-216
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• 2007

가변진폭 하중에서 고무부품의 피로수명 예측방법에 대하여 연구하였다. 서로 다른 변위에서 변위제어 피로시험을 수행하였으며 피로손상변수로 최대 Green-Lagrange 변형률을 선정하였다. Green-Lagrange 변형률에 의한 고무의 피로수명 곡선은 3차원 덤벨시편의 비선형 유한요소법을 이용하여 결정하였다. 피로수명 예측을 위하여 가변진폭 하중이력으로 SAE의 하중이력을 이용하였다. 레이스트랙법과 단순화된 레인플로집계법을 이용하여 하중이력신호를 축약하였다. 누적손상피로를 계산하는 방법으로 수정Miner 법칙을 이용하였으며, 최종적으로 하중이력신호에서 최대 진폭의 30% 이하를 노이즈로 간주하여 예측하였을 경우의 피로수명은 실제 가변진폭 하중 하에서의 피로시험결과와 비교적 잘 일치하였다.

• The Korean Journal of Ceramics
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• 제3권1호
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• pp.47-51
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• 1997

The dense sintered bodies of Si/SiC composite with various Si contents could be fabricated by changing the green density in the forming process. The Si/SiC/graphite composites with various graphite contents could be also fabricated by changing a graphite content in the starting composition. Their mechanical and tribological properties were characterized and wear mechanism was also studided. The hardness and strength of the Si/SiC and the Si/SiC/graphite were decreased with increasing the contents of free Si and graphite, respectively. However, the friction coefficient and specific wear rate had no specific relations to their hardness and strength. Adhesion of free Si was a main factor to determine a wear resistance of the Si/SiC composite. In the case of the Si/SiC/graphite, solid lubricationl and liquid reservoir of the graphite particles played the main role of the reduction of the friction force. In the torque test to estimate the possibility of practical of practical applications, the value of torque between the Al2O3 disk and Si/SiC/graphite disk was 1/6 lower compared with two $Al_2O_3$ disks on the basis of 100,000 cycles.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권4호
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• pp.349-362
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• 2024

High-performance fiber-reinforced cement composites (HPFRCC) are new materials created and used to repair, strengthen, and improve the performance of different structural parts. When exposed to tensile tension, these materials show acceptable strain-hardening. All of the countries of the globe currently seem to have a need for these building materials. This study aims to create a low-carbon HPFRCC (high ductility) that is made from materials that are readily available locally which has the right mechanical qualities, especially an increase in tensile strain capacity and environmental compatibility. In order to do this, the effects of fiber volume percent (0%, 0.5%, 1%, and 2%), and determining the appropriate level, filler type (limestone powder and silica sand), cement type (ordinary Portland cement, and limestone calcined clay cement or LC3), matrix hardness, and fiber type (ordinary and oxygen plasma treated polypropylene fiber) were explored. Fibers were subjected to oxygen plasma treatment at several powers and periods (50 W and 200 W, 30, 120, and 300 seconds). The influence of the above listed factors on the samples' three-point bending and direct tensile strength test results has been examined. The results showed that replacing ordinary Portland cement (OPC) with limestone calcined clay cement (LC3) in mixtures reduces the compressive strength, and increases the tensile strain capacity of the samples. Furthermore, using oxygen plasma treatment method (power 200 W and time 300 seconds) enhances the bonding of fibers with the matrix surface; thus, the tensile strain capacity of samples increased on average up to 70%.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.219-225
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• 2015

선박 분야에서 이산화탄소($CO_2$) 배출을 줄이고 연료 효율을 높이기 위한 방법의 하나로 항해하는 선박의 공기 저항을 줄이기 위한 에어 스포일러를 장착하는 방안이 검토될 수 있다. 본 연구에서는 대형 선박에 적용될 수 있는 복합재 에어 스포일러의 체결부를 설계하고, 이에 대한 정적, 피로강도를 평가하였다. 하중은 선박의 운항 중 발생하는 청파(Green Water Pressure) 0.1 MPa이 에어 스포일러에 수직하게 가해지는 것으로 가정하였다. 에어 스포일러는 유리섬유 면재에 발사 코어를 갖는 샌드위치 형태로 제작하였고, 여러 개의 샌드위치 패널이 셀(Cell) 형태로 강(Steel) 프레임에 볼트로 체결되는 것으로 가정하였다. 에어 스포일러와 프레임의 체결부는 베어링 파손을 가지도록 설계하고, 정적(베어링) 시험과 피로(4점 굽힘) 시험을 수행하였다. 시험 결과 개발된 에어 스포일러는 정해진 외부하중을 견딜 수 있는 충분한 안전여유를 갖는 것을 확인하였다. 개발된 에어 스포일러는 조만간 대형 상업용 선박에 적용될 예정이다.

• 생태와환경
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• 제46권2호
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• pp.225-233
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• 2013

부영양호 신갈지의 수질개선을 위하여 이미 개발된 천연물질 혼합제(PMC)의 수질개선능(WQI)에 수온변화가 어떠한 영향을 미치는지 현장실험을 실시하였다. 실험결과 식물플랑크톤, BOD, 총인 등은 $20^{\circ}C$ 이하에서는 70% WQI 이상을 보였으나 $25^{\circ}C$ 이상에서는 40% WQI 이하로 오히려 감소하였다. 한편 수온의 증가에 따라 남조류에 대해서는 WQI는 감소하였고, 규조류는 수온변화에 상관없이 90% 이상 높은 WQI를 나타냈으며, 박테리아와 총 질소는 수온과 상관없이 매우 낮은 WQI를 보였다. 이상의 결과들은 PMC의 수질개선능이 수온과 밀접한 관계를 가지며, $25^{\circ}C$ 이상의 고온기에 Microcystis aeruginosa가 우점하는 남조대발생보다 겨울철 저온기에 우점하는 규조류에 더 효과적일 것으로 판단되었다.