• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제13권4호
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• pp.453-461
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• 2022

A chemically sintered and binder-free paste of TiO₂ nanoparticles (NPs) was prepared using a binary-liquid mixture of 1-octanol and CCl₄. The 1:1 (v/v) complex of CCl₄ and 1-octanol easily interacted chemically with the TiO₂ NPs and induced the formation of a highly viscous paste. The as-prepared binary-liquid paste (P_BL)-based TiO₂ film exhibited the complete removal of the binary-liquid and residuals with the subsequent low-temperature sintering (~150℃) and UV-O₃ treatment. This facilitated the fabrication of TiO₂ photoanodes for flexible dye-sensitized solar cells (f-DSSCs). For comparison purposes, pure 1-octanol-based TiO₂ paste (P_O) with moderate viscosity was prepared. The P_BL-based TiO₂ film exhibited strong adhesion and high mechanical stability with the conducting oxide coated glass and plastic substrates compared to the P_O-based film. The corresponding low-temperature sintered P_BL-based f-DSSC showed a power conversion efficiency (PCE) of 3.5%, while it was 2.0% for P_O-based f-DSSC. The P_BL-based low- and high-temperature (500℃) sintered glass-based rigid DSSCs exhibited the PCE of 6.0 and 6.3%, respectively, while this value was 7.1% for a 500℃ sintered rigid DSSC based on a commercial (or conventional) paste.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권10호
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• pp.81-92
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• 2011

팽윤성 점토의 전단강도 및 유변학적 특성은 점토입자의 크기, 양이온 교환능력, 점토광물학적 조성과 형상 등에 영향을 받는다. 본 연구는 고운 분말가루의 와이오밍(Wyoming) 벤토나이트에 대해 염화나트륨 0g/L 와 30g/L 농도로 24시간 수화시킨 후 염분농도에 따른 물성-강도특성 및 유변학적 특성변화를 살펴봄으로써, 유변학적 특성, 유변화적 모델들의 적용성 및 흙 입자의 구조변화에 따른 항복응력-점도와의 상관관계를 설명하고자 한다. 실험결과에 따르면, 팽윤성 점토는 전단담화(shear thinning)와 항복응력과 소성점도로 표현가능한 Bingham 유체 거동을 보이는 것으로 조사되었다. 염분농도가 낮고 함수비가 높아질수록 벤토나이트는 완전소성거동에 가깝게 나타나며, 전단변형률속도에 따른 변화의 폭이 미미한 것으로 조사되었다. 반면, 염분농도가 높아질수록 전형적인 전단담화거동을 보이며, 전단변형률속도를 증가시킬수록 염분농도에 따른 벤토나이트의 전단강도의 차이는 커진다. S=0g/L에 대해 Carreau, Herschel-Bulkley 및 멱수법칙 모델이, S=30g/L에 대해서는 이중선형, Herschel-Bulkley 및 멱수법칙 모델 등이 흐름특성을 가장 잘 표현한다. 이것은 염분농도에 따른 흙 입자간 구조적 배열과 형상이 입자간 발생하는 인력인 능-능(EE), 능-면(EF), 및 면-면(FF) 구조를 변화시키고 역학적 특성에 영향을 미치기 때문이다.

• 한국분말재료학회지
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• 제9권6호
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• pp.394-408
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• 2002

Nanostructured high strength metastable Al-, Mg- and Ti-based alloys containing different amorphous, quasicrystalline and nanocrystalline phases are synthesized by non-equilibrium processing techniques. Such alloys can be prepared by quenching from the melt or by powder metallurgy techniques. This paper focuses on one hand on mechanically alloyed and ball milled powders containing different volume fractions of amorphous or nano-(quasi)crystalline phases, consolidated bulk specimens and, on the other hand. on cast specimens containing different constituent phases with different length-scale. As one example. $Mg_{55}Y_{15}Cu_{30}$- based metallic glass matrix composites are produced by mechanical alloying of elemental powder mixtures containing up to 30 vol.% $Y_2O_3$ particles. The comparison with the particle-free metallic glass reveals that the nanosized second phase oxide particles do not significantly affect the glass-forming ability upon mechanical alloying despite some limited particle dissolution. A supercooled liquid region with an extension of about 50 K can be maintained in the presence of the oxides. The distinct viscosity decrease in the supercooled liquid regime allows to consolidate the powders into bulk samples by uniaxial hot pressing. The $Y_2O_3$ additions increase the mechanical strength of the composites compared to the $Mg_{55}Y_{15}Cu_{30}$ metallic glass. The second example deals with Al-Mn-Ce and Al-Cu-Fe composites with quasicrystalline particles as reinforcements, which are prepared by quenching from the melt and by powder metallurgy. $Al_{98-x}Mn_xCe_2$ (x =5,6,7) melt-spun ribbons containing a major quasicrystalline phase coexisting with an Al-matrix on a nanometer scale are pulverized by ball milling. The powders are consolidated by hot extrusion. Grain growth during consolidation causes the formation of a micrometer-scale microstructure. Mechanical alloying of $Al_{63}Cu_{25}Fe_{12}$ leads to single-phase quasicrystalline powders. which are blended with different volume fractions of pure Al-powder and hot extruded forming $Al_{100-x}$$(Al_{0.63}Cu_{0.25}Fe_{0.12})_x$ (x = 40,50,60,80) micrometer-scale composites. Compression test data reveal a high yield strength of ${\sigma}_y{\geq}$700 MPa and a ductility of ${\varepsilon}_{pl}{\geq}$5% for than the Al-Mn-Ce bulk samples. The strength level of the Al-Cu-Fe alloys is ${\sigma}_y{\leq}$550 MPa significantly lower. By the addition of different amounts of aluminum, the mechanical properties can be tuned to a wide range. Finally, a bulk metallic glass-forming Ti-Cu-Ni-Sn alloy with in situ formed composite microstructure prepared by both centrifugal and injection casting presents more than 6% plastic strain under compressive stress at room temperature. The in situ formed composite contains dendritic hcp Ti solid solution precipitates and a few $Ti_3Sn,\;{\beta}$-(Cu, Sn) grains dispersed in a glassy matrix. The composite micro- structure can avoid the development of the highly localized shear bands typical for the room temperature defor-mation of monolithic glasses. Instead, widely developed shear bands with evident protuberance are observed. resulting in significant yielding and homogeneous plastic deformation over the entire sample.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.241-248
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• 2004

콘크리트의 강도증진과 내구성 및 유동성 향상을 위하여 사용되는 광물혼화재가 혼합된 시멘트페이스트 시스템의 레올로지 특성이 연구되었다. 그리고 시멘트페이스트는 일성분, 이성분, 삼성분 혼합 페이스트 시스템으로 구성되었다. 페이스트 시스템의 레올로지 특성을 평가하기 위하여 Haake사의 Rotolnsco RT 20 레오미터가 사용되었다. 레올로지 특성을 평가한 결과 다음과 같은 실험 결과를 얻었다. 일성분 페이스트 시스템의 경우, 고성능 감수제의 첨가량이 증가함에 따라 레올로지 특성들이 상당히 개선된다. 이성분 페이스트 시스템에서는 고로슬래그와 플라이애쉬의 치환율이 증가함에 따라 비치환된 시스템의 경우보다 항복응력과 소성점도는 감소된다. 실리카 퓸이 치환된 이성분 페이스트 시스템에서는 실리카 퓸의 치환율이 증가함에 따라 항복응력과 소성점도의 값이 급격히 증가된다. 삼성분 페이스트 시스템에서는 OPC-BFS-SF와 OPC-FA-SF 페이스트 시스템 두 경우 모두 실리카 퓸을 단독으로 치환한 페이스트 시스템과 비교하여 레올로지 특성이 향상된다. 이성분과 삼성분 페이스트 시스템 모두 플라이애쉬 보다 고로슬래그를 배합에 넣어 사용할 때 레올로지 특성이 좀 더 개선된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.5636-5645
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• 2015

콘크리트, 모르타르 등 건설재료의 강도와 작업성은 구성하는 잔골재의 조립률, 입자 크기, 흡수율 등의 물리적 특성에 영향을 받는다. 특히, 잔골재의 입자 크기와 그에 따른 입도 분포는 시공 품질을 좌우하는 건설재료의 작업성을 결정한다. 최근 들어 건설현장에서는 천연모래의 수급 불안정으로 다양한 종류의 잔골재를 사용하고 있는데, 잔골재의 입자 크기에 대한 검증 없이 사용하는 경우 건설재료의 품질 저하 문제가 빈번히 발생하고 있다. 이 논문에서는 잔골재의 입자 크기가 모르타르의 레올로지 거동에 미치는 영향을 분석하여 건설재료의 작업성 평가에 대한 기초 자료를 제공하고자 한다. 모르타르의 작업성 평가를 위해서는 일반적으로 많이 사용하는 미니 슬럼프 플로 시험과 건설재료용 레오미터를 이용하여 레올로지 특성, 즉 항복응력과 소성점도를 측정하였다. 사용한 샘플은 일반 모래에 대한 체가름 시험을 통해 입자 크기에 따라 분류한 11가지 종류의 모래를 동일한 배합비로 모르타르를 제조하여 사용하였다. 실험결과 입자 크기가 0.7 mm 이하로 작아질수록 모르타르의 항복응력과 소성점도가 점진적으로 증가하였다. 입자 크기가 0.34 mm 이하로 작아지면 모래 입자의 흡수율에 따른 영향이 커짐을 확인하였고, 흡수율만큼 배합수를 증가시키면 이에 대한 영향을 제거할 수 있었다. 따라서 0.34 mm 잔분에 대한 흡수율 보정은 건설재료의 작업성 관리에 매우 중요함을 확인하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제14권2호
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• pp.118-126
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• 2014

본 연구에서는 콘크리트를 펌프압송할 경우, 콘크리트의 배합조건에 따른 레올로지 특성의 차이와 압송속도에 의해 펌핑관내의 마찰저항력이 달라지게 되는 것에 착안하여 레올로지특성과 펌핑관내 마찰저항계수의 상관관계를 도출하고자 하였다. 이를 위해 콘크리트용 레올로지 측정장치와 관내마찰저항 평가시험장치를 이용하여 레올로지특성과 마찰저항력을 측정하기 위한 펌프압송실험을 수행하였다. 연구결과, 펌핑전후의 레올로지특성에 큰 변화가 있는 것으로 파악되었으며, 시험장치에 의해 측정된 관내마찰 저항력과 이론상의 관내 최대전단력이 거의 동일한 값을 나타냈다. 또한, 펌핑 후 콘크리트의 소성점도와 관내마찰저항계수의 상관관계가 매우 높은 것으로 나타났으며, 본 연구에서 도출된 마찰저항계수에 의한 압송압력의 예측값이 실측결과와 매우 높은 상관관계를 갖는 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권2호
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• pp.113-121
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• 2019

SWCNT는 매우 뛰어난 역학적 성능을 가지고 있고. 이로 인해 각종 첨단 소재의 보강재료로서 각광받고 있다. 그러나 완전한 형태의 SWCNT는 소수성을 가지고 있고. 서로간에 Van der Waals 인력으로 결합되어 물에 분산이 어렵다. 본 연구에서는 SWCNT를 시멘트 복합체에 활용하기 위하여, 분산된 용액 형태로 제조하여 시멘트 복합체에 활용하고자 하였고, 이를 위한 계면활성제로 DOC 및 SDS를 선정하였다. 초음파 처리 및 초원심분리를 통해 제조된 SWCNT 수용액을 이용하여 시멘트 페이스트를 제조하여 이의 전단응력 vs. 전단변형률 관계를 확인하고, 이를 통해 소성점도 및 항복응력을 도출하였다. 본 연구의 결과에 따르면 SWCNT를 혼입하지 않은 DOC 및 SDS는 공기연행제와 유사한 유변학적 효과를 발휘하는 것으로 나타났다. DOC 2wt%를 이용해서 제조된 SWCNT 수용액으로 배합된 시멘트 페이스트는 플레인 시멘트 페이스트와 거의 유사한 유변학적 거동을 하는 것으로 나타났으나, SDS 1%를 이용해서 제조된 SWCNT 수용액으로 배합된 시멘트 페이스트는 플레인 시멘트 페이스트와 상이한 유변학적 거동을 하는 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.227-234
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• 2022

본 연구에서는 탄소계 나노소재를 적용한 시멘트 페이스트 복합체의 유변학적 특성을 실험적으로 분석하였다. 탄소계 나노소재인 산화그래핀과 탄소나노튜브의 사용성을 고려하여 수용액 상태로 혼입한 굳기전 시멘트 페이스트에서 흐름성 및 레올로지를 측정하였다. 그리고 굳은 시멘트 페이스트 복합체는 만능재료 실험기를 활용하여 압축강도 측정을 검토하였다. 산화그래핀은 수용액 상태로 혼입하였을 때 혼입율 상승 시 흐름성이 감소하고 소성 점도와 전단응력이 급격하게 증가하였다. 탄소나노튜브 수용액도 동일한 경향성을 가졌으나 시멘트 중량대비 0.2 % 미만을 혼입한 경우 산화그래핀과 비교하여 상대적으로 증가율이 낮게 측정되었다. 이는 판상형 형태인 그래핀의 비표면적이 커서 시멘트 페이스트의 흐름성을 감소시키고 소성 점도와 전단응력을 상승시키는 것으로 판단된다. 탄소나노튜브 수용액은 0.2 %이상 혼입 시 소성점도가 일반배합 대비 2.16배 수준으로 급격히 상승하며 전단응력도 상대적으로 높게 측정되었다. 이는 탄소나노튜브의 혼입량이 과혼입 되면서 시멘트 페이스트 내에서 분산이 제대로 되지 않아 탄소나노튜브 간의 뭉침으로 인한 응집효과로 판단된다. 압축강도는 그래핀 혼입시 강도 상승율이 미미하였으며, CNT는 최대 약 12 %의 상승효과가 있음을 확인하였다. 따라서 탄소계나노소재 적용 시 상대적으로 CNT를 사용할 경우가 사용 가능성이 높을 것으로 판단되나 최대 혼입량 및 분산에 사용될 계면활성제에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.767-774
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• 2006

본 연구에서는 상동지역 중석광 광미를 콘크리트용 혼화재료로 사용하기 위한 연구의 일환으로 자기충전콘크리트의 분체로서 적용가능성을 검토하였다. 상동지역 중석광 광미를 혼합한 시멘트 페이스트의 유변학적 특성을 검토하기 위하여 구속수비 및 점도계를 이용하여 평균소성점도 및 항복응력을 측정하였으며 가상수막이론을 적용하여 검토하였다. 그리고 광미를 혼합한 자기충전콘크리트의 자기충전성 평가는 일본 토목학회에서 제시한 기준안을 적용하여 검토하였으며, 역학적 특성은 압축강도, 쪼갬인장강도 및 탄성계수를 측정하여 검토하였다. 실험결과 광미의 혼합률이 증가함에 따라 구속수비와 평균소성점도는 감소하였으며, 가상수막 두께는 증가하는 경향을 나타냈다. 또한, 광미를 혼합한 자기충전콘크리트의 자기충전성 검토 결과는 유동성 평가기준인 슬럼프 플로우 500 mm 도달시간의 경우 광미의 혼합률이 증가함에 따라 다소 증가하였고 재료 분리저항성 및 충전성 평가 결과는 기준을 만족하는 경향을 나타내고 있었다. 역학적 특성 검토 결과는 압축강도의 경우 광미의 혼합률이 증가함에 따라 압축강도는 감소하였고, 쪼갬인장강도 및 탄성계수는 보통 콘크리트의 유사한 경향을 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권2D호
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• pp.237-245
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• 2011

Asphalt Plug Joint(APJ)는 미국을 비롯한 유럽의 여러 국가에서 적용사례가 늘어가고 있는 새로운 형태의 신축이음장치이다. APJ는 시공 및 유지보수 비용이 저렴하고 시공이 간단하며, 우수한 평탄성을 확보한다는 장점을 가지고 있으나 조기파손되는 문제점이 드러나 사용성을 방해하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 연구가 진행되어 왔고, 기존 연구 중 FEM 해석을 수행하였으나 FEM 해석시 재료를 너무 단순화하여 해석함으로써 해석의 신뢰성이 많이 떨어져 신축이음장치의 거동을 분석하는데 미흡하였다. 따라서 본 논문에서는 이러한 FEM 해석의 신뢰성을 높이기 위해 새로운 재료모델을 제안하고 실제 거동과 비교하여 유효성을 확인하였다. 본 연구에서 FEM 해석은 ABAQUS 전산 프로그램를 사용하였으며 재료모델은 Bramel et al.이 APJ 재료 시험한 결과를 근거로 탄소성모델과 점탄성모델을 제안하였다. 탄소성모델은 시간에 따른 변형속도를 반영하지 못하므로 시간독립해석으로 정의하였으며, 점소성 모델은 변형속도를 반영하므로 시간의존해석으로 정의하였다. 해석을 통해 APJ의 거동에 영향을 미치는 다양한 요소의 영향을 검토하였으며, 시간의존해석이 실제 실험결과와 비슷한 거동을 나타냄을 확인하였다.