• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.173-181
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• 2018

최근 복합재료는 향상된 성능, 내구성 및 여러 특정 요구성능에 대한 설계 유연성으로 인해 다양한 분야에서 활발히 활용되고 있다. 컴퓨터 성능이 발달함에 따라, 복합재료의 복잡한 거동에 대한 정확도 높은 모델 역시 함께 연구되고 있으며, 이로 인해 가상시험이 복합재료 거동에 대한 실험을 대체하거나 보충하는데 중요한 역할을 하고 있다. 본 논문에서는 나노수준부터 구조물 단위까지 이르는 다양한 length scale의 homogenization을 통한 멀티스케일 모델링에 대한 문헌을 분석하였다. 또한, 콘크리트 거동 연구에 대한 통합모델의 특징을 다루었으며, 가상 시험기계에 대한 최근 연구동향 및 전망에 대하여 다루었다.

• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.357-372
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• 2021

에너지 수확장치는 석유자원의 고갈로 인한 자원난을 해결할 수 있는 대안으로 유망하다고 알려져 있다. 기계적 움직임을 전기 에너지로 전환할 수 있는 압전 소자들의 한계(환경오염 및 낮은 기계적 특성)를 극복하기 위하여, 고분자 기지재 기반 복합재료 압전 에너지 수확장치에 대한 많은 연구들이 수행되었다. 본 논문에서는 사용된 재료 및 공정에 기초하여, 보고된 압전 복합재료의 출력 성능 및 관련된 응용 분야를 검토하였다. 압전 필러는 티탄산 지르콘산 연 및 티탄산바륨 기반의 세라믹 필러뿐만 아니라, 친환경, 생체적합성 및 유연성 측면에서 유리한 산화아연을 검토하였다. 기지재는 폴리비닐리덴플로오라이드 및 공중합체로 구성된 압전 고분자 및 에폭시 및 폴리디메틸실록산 기반의 유연한 고분자로 분류하여 복합재료의 압전 시너지 및 높은 외력 적용에 의한 압전 출력 향상을 논의하였다. 또한, 금속 혹은 탄소 소재 기반 2차 필러의 적용에 의한 복합재료의 전도성 혹은 기계적 특성의 향상이 압전 수확장치의 출력 성능에 미치는 영향을 복합재료의 구조 측면에서 검토하였다. 향상된 성능으로 소형 전자기기, 스마트 센서, 의학 분야 등에 응용 가능한 복합재료 기반 압전 수확장치는 미래의 일상에서 접할 수 있는 무선 전자 장치의 전원으로써 잠재적인 통찰을 제공할 수 있다.

• Composites Research
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• 제19권1호
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• pp.29-35
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• 2006

첨단 전자무기체계의 지속적인 발전으로 인하여 현대전의 승패는 적 레이더 탐지의 회피에 크게 좌우된다고 할 수 있다. 반사되는 레이더의 탐지신호를 최소화시키기 위한 다양한 연구가 수행되어 왔는데, 본 연구에서는 뛰어난 기계적, 전자기적 물성으로 응용분야가 지속적으로 확대되고 있는 섬유강화 복합재료를 이용하여 레이더 전자파 흡수체(Radar absorbing structure, RAS)를 제작하고 레이더 단면적(Radar cross section, RCS)을 평가하였다 유리섬유 복합재에 뛰어난 유전적 특성을 지닌 나노 크기의 카본블랙(Carbon-black)을 첨가하여 흡수층을 구성하고, 반사특성이 탁월한 탄소섬유 복합재를 후면의 반사층으로 배치하여 "C" 및 "U" 형상의 하이브리드 복합재 RAS 겔을 제작하였다. RAS 쉘의 제작간 서로 다른 두 재료의 열적물성치 차이로 스프링 백이라 불리는 변형이 발생하였는데, 금형의 굽힘각도 제어를 통하여 효과적으로 보정할 수 있었다. 또한 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 스프링 백 보정 결과를 예측하고 실험결과와 비교하였다. 제작된 RAS쉘의 RCS는 근사적 계산기법인 물리광학법을 이용하여 예측하고 컴팩트 레인지(Compact range)를 이용하여 측정한 실힘결과와 비교하였다 두가지 형상의 RCS 모두 측정결과와 예측된 RCS 값이 일치하며 우수한 레이더 전자파 흡수 특성을 지닌 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.209-214
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• 2024

그래핀 옥사이드(graphene oxide, GO)는 높은 강성, 열전도도 및 전기전도도를 가지고 있기 때문에 나노복합재료의 강화재로 적용되고 있다. 본 연구는 GO와 측면 부분에만 수산화기로 치환된 GO (E-GO)를 에폭시 나노복합재료에 적용하여 기계적 물성을 평가하였다. 초음파 분산법을 통하여 에폭시 수지에 GO/E-GO를 균일하게 분산시켰고, 인장 시험을 통하여 기계적 물성을 평가하였다. 나노입자를 첨가함에 따라 인장강도와 인성이 높아지는 것을 확인하였다. 나노 입자를 첨가하지 않은 에폭시의 인장강도는 74.4 MPa이고, E-GO를 0.3 wt% 첨가되었을 때 90.7 MPa로 가장 높은 인장강도 값을 나타내었다. 모듈러스 또한 2.55 GPa에서 나노입자의 첨가에 따라 3.53 GPa까지 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 전계방사 주사전자현미경을 통하여 파단면을 관찰하였을 때 균열의 성장이 나노 입자에 의하여 저지되며 파단까지 이어지지 못하고, 여러 방향으로 나뉘는 현상을 보였다. 측면 부분에만 표면처리가 일어난 E-GO에서는 높은 분산도와 표면처리에 의하여 GO보다 높은 기계적 물성을 보였다. 이러한 결과를 통하여 고성능 나노복합재료의 개발을 위하여 나노 입자의 표면처리의 중요성을 확인할 수 있다.

• 폴리머
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• 제31권6호
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• pp.518-525
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• 2007

내열성 유기화 점토를 사용하여 얻은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 나노복합체 섬유들의 열적, 기계적 성질 및 모폴로지를 서로 비교하였다. PET 나노복합체 섬유에는 도데실트리페닐포스포늄-마이카($C_{12}PPh-Mica$)와 1-헥사데칸벤즈이미다졸-마이카($C_{16}BIMD-Mica$) 등의 유기화 점토가 사용되었다. In-situ 중합법을 이용하여 PET에 다양한 농도의 유기화 점토가 나노 크기로 분산된 복합재료를 합성하였다. PET 나노복합체 섬유의 열적-기계적 성질을 측정하기 위해 시차 주사 열분석기(DSC)와 열 중량 분석기(TGA), 넓은 각 X-선 회절 분석기(WAXD), 전자현미경(SEM과 TEM) 그리고 만능 인장 시험기(UTM)를 이용하였다. 전자현미경으로 관찰된 나노복합체 섬유 중 점토의 일부는 나노 크기로 잘 분산되었으나 한편으로는 뭉쳐진 형태도 보였다. 본 연구로부터 소량의 유기화 점토의 첨가가 나노복합체 섬유의 열 안정성과 기계적 성질을 증가시키는데 크게 기여하였음을 알았고, 5 wt% 이하의 소량의 유기화 점토를 이용한 복합재료의 열적 기계적 성질은 순수한 PET 섬유보다도 더 높은 값을 보여주었다.

• Composites Research
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• 제32권6호
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• pp.355-359
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• 2019

고효율의 물 분해 시스템은 수소 발생 반응(HER)과 산소 발생 반응(OER) 각각에서의 촉매로 인한 전기화학적 반응에서의 효율로 인해 향상되는 높은 과전압의 감소가 수반되어야 한다. 그 중에서도 전이 금속 기반의 화합물(산화물, 황화물, 인화물, 그리고 질화물)은 현재 상용되고 있는 귀금속을 대체할 촉매 재료로써 주목받고 있다. 본 연구에서, 우리는 FESEM 분석을 통해 최적의 단분산된 Co₃[Co(CN)₆]₂ PBAs를 합성하고 XRD, FT-IR 분석을 통하여 결정성을 확인하고 TG-DTA를 통해 PBAs의 열적 거동을 확인하였다. 그리고 합성된 최적의 Co₃[Co(CN)₆]₂ PBAs를 열처리해서 단분산된 Co₃O₄나노 큐브를 합성하였고 XRD를 통해 이의 결정성을 확인하고 OER 측정을 진행하였다. 최종적으로 합성된 Co₃O₄ 나노 큐브는 10 mA·cm^-2의 전류 밀도에서 312 mV의 낮은 과전압과 96.6 mV·dec^-1의 낮은 Tafel slope을 보인다.

• 한국인쇄학회지
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• 제29권1호
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• pp.23-33
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• 2011

This experimental focus to characterize luminescence properties related to CNT (Carbon Nano Tube) element dispersedly implanted in ZnS-based phosphor thin film panel fabricated by a screen printing method. More specifically FE-SEM measurements, L-V(Luminescence vs. Voltage) and photo luminescence were carried out to determine an optimum value of CNT concentration and film thickness for the thin film structure of CNT-ZnS:(Cu, Al) by the screen printing method. We confirmed that an optimum value of CNT concentration in the ZnS:(Cu, Al) film panel is about 0.75 wt% resulting that the electric conductivity is 1.6 times higher than that of pure CNT sample and showing that the luminescence intensity is increasing until the optimum concentration. Clearly, CNT is presenting in the luminescence process providing a pathway for the creation of hot electron and a channel for the electron-hole recombination but overly inserted CNT may hinder to produce the hot electron for making an avalanching process. In case of the overly doped CNT 1.0 wt% in the ZnS-based phosphor, the luminescence intensity is decreasing although the electric conductivity is exponentially increasing. Based on these results, we realized that hot electron occurred by the external electric field or exciton arose by the external photon source are reduced dramatically over the critical value of CNT concentration because CNT element provide various isolated residues in the composites of ZnS based phosphor rather than pathway or channel for the D-A(Donnor to Acceptor) pair transition or the radiative recombination of electron-hole.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1197-1205
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• 2018

자외선차단 화장품은 기능성 화장품 중의 하나로서, 유 무기 자외선차단물질이 함유되어 있다. 무기계 자외선차단제는 주로 산화아연, 이산화티탄 등이 있다. 무기계 자외선차단제는 입자의 지름이 60 ~ 100 nm로 자외선 A, B의 차단능이 좋은 것으로 알려져 있다. 또한자외선을 포함한 태양광선에 대해 비활성이 크고 안전성이 우수하다. 그리고 유기계 자외선차단제처럼 피부에 흡수 또는 축적되지 않으므로 피부자극이나 알레르기를 유발하지 않는다. 본 연구에서는 판상 무기안료인 마이카, 자외선차단 효과를 갖는 이산화티탄 나노입자, 소수성 실리카를 각각 계면활성제로 표면처리 하였고, 각 물질의 전하 차이에 따른 비화학적인 상호 인력 작용에 의해 마이카에 이산화티탄 나노입자, 실리카를 물리적으로 흡착시켰다. 이후, 소수성 표면처리제인 실란을 표면처리 하여 소수성을 갖는 자외선 차단 판상 마이카 복합체를 제조하였다. 자외선 차단 판상 마이카 복합체는 일반적인 나노입자 이산화티탄의 응집성을 개선하고 균일한 분산에 따른 자외선차단 효과가 증대되었으며, 소수성으로 표면처리를 하여 화장품 제형에서의 분산안정성을 크게 개선할 수 있었다. 안료의 표면전하는 제타전위로 평가하였으며, 제조된 자외선차단 마이카 복합체의 특성 평가는 FE-SEM, XRD, FT-IR, UV-VIS 등으로 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.81-86
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• 2019

금속산화물/그래핀 복합체는 고감도 가스센서 및 고용량의 이차전지와 같은 첨단 응용 분야에 활용될 수 있는 유망한 기능성 소재로 알려져 있다. 본 연구에서는 이산화주석($SnO_2$) 나노구조물을 두 영역 전기로 장치를 이용하여 화학적으로 합성된 그래핀 나노시트 위에 성장시켰다. 대면적의 그래핀 나노시트는 Cu foil 위에 열화학기상증착 장비를 이용하여 메탄가스와 수소가스로 합성하였다. 화학적으로 합성된 그래핀 나노시트는 PMMA를 이용하여 세척된 Si 기판위에 전사시켰고, $SnO_2$ 나노구조물은 그래핀 나노시트 위에 $424^{\circ}C$, 3.1 Torr 조건에서 3시간동안 성장시켰다. 합성된 그래핀의 품질과 성장된 $SnO_2$ 나노구조물의 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 확인하였다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물의 표면형상은 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였다. 그 결과 합성된 그래핀 나노시트는 이중층 그래핀이었고, 그래핀 위에서 성장된 산화주석은 $SnO_2$ 상을 가지고 있었다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물은 복잡한 표면형상을 나타내었는데, 이것은 Si 기판 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물이 nano-dots 형태인 것과 비교된다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물이 복잡한 형상을 갖는 것은 그래핀 표면의 기능기의 영향인 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제21권2호
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• pp.15-24
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• 2008

본 연구에서는 Kevlar 직물에 전단농화 특성을 갖는 나노 실리카 입자를 함침시켜 저속충격 특성 및 마찰특성 실험을 수행하였다. 나노입자의 크기에 따른 영향력을 평가하기 위해 100nm, 300nm, 500nm 직경크기의 구형 실리카 입자를 충진한 전단농화유체를 제작하였으며 유변물성 시험을 통해 전단담화 현상 및 급격히 점성이 증가하는 전단농화현상을 확인하였다. 전단농화유체를 Kevlar 직물에 함침시켜 저속 낙하 충격시험을 수행한 결과 나노입자 처리를 한 Kevlar 직물에서 우수한 충격흡수 특성을 보였으며 특히 함침된 나노입자의 크기가 작을수록 충격흡수양이 증가하였고 변형의 양도 가장 적게 나타났다. Kevlar 직물 내에서의 얀의 Pull-out 실험과 직물간 마찰력 실험을 통해 나노입자의 크기가 작을수록 전단농화 현상으로 인한 마찰력의 증가가 더욱 크게 나타남을 확인하였다. 이러한 마찰력의 증가가 얀의 Pull-out 에너지를 증가시키게 되어 주요 충격흡수 메커니즘으로 작용하게 되는 것이다.