• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.42-48
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• 2021

본 연구에서는 LiNi0.85Co0.15O2의 전기화학적 특성과 열적 안정성을 향상시키기 위하여 LiNi0.85Co0.15O2에 이종원소인 Zn와 Al을 함께 첨가하여 고상법으로 합성하였다. 물질의 결정 구조, 크기 및 표면 상태는 XRD, SEM을 이용하여 분석하였고 전기화학적 특성은 충방전기를 이용하여 CV(cyclic voltammetry), 초기 충·방전 프로파일, 출력 특성, 수명 특성 등을 측정하였다. Al-O의 강한 결합에너지는 양극활물질의 구조적 안정성을 향상시켰으며, Li+와 Ni2+의 양이온 혼합을 막아 전기화학적 특성 또한 향상되었다. Zn의 큰 이온반경은 양극활물질의 격자상수를 증가시켜 단위 셀의 부피가 확장되었다. Zn와 Al을 0.025몰씩 첨가한 물질의 경우, 0.5 C-rate의 전류밀도에서 100 사이클 동안 80%의 용량 유지율을 보여주었으며 이 결과는 NC 양극활물질보다 12% 높은 수치이다. 또한, 5 C-rate에서의 방전용량은 104 mAh/g으로 기존의 NC 양극활물질보다 36 mAh/g 높은 수치를 보였다. Zn과 Al이 0.025몰씩 첨가된 NC 양극활물질은 출력 특성, 수명 특성에서 우수한 특성을 보여주었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.421-428
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• 2020

겨울철 도로는 내부 수분의 빙결현상으로 인한 블랙아이스가 발생하여 많은 피해를 유발한다. 최근에는 다양한 기능을 가진 Multi-walled carbon nanotube(MWCNT)와 콘크리트를 복합하여 열적 및 전기적 성능이 우수한 건설 재료에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 나노-콘크리트 복합재료를 활용하여 시공한 구조물은 표면에 결함이 발생하여 일반적인 보강재를 사용할 경우 열적 및 전기적 성능이 현저하게 저하된다. 본 연구는 표면에 결함이 발생한 콘크리트 구조물을 단시간 내에 보강할 수 있는 초속경 나노-시멘트 복합체의 발열성능과 소비전력을 분석하고자 한다. 실험은 초속경 시멘트계 재료, 양생일, 공급전압을 매개변수로 설정한 뒤 수행하였다. 초속경 시멘트계 재료는 시멘트 페이스트, 모르타르, 콘크리트로 구분하였다. 실험결과, 양생일이 1일인 경우에는 전압을 20V 공급할 시 모든 초속경 나노-시멘트 복합체에서 10℃ 이상의 발열성능이 확인되었다. 양생일이 28일인 경우에는 1일에 비하여 동일 전압에서의 발열성능이 소폭 감소하였으나, 전압을 30V까지 공급하여도 안정적으로 발열성능이 유지되는 것으로 분석되었다. 결과적으로 초속경 나노-시멘트 복합체는 콘크리트 구조물 표면 결함을 보강한 후 단시간 내에 발열성능을 발현할 수 있고, 일정시간이 지나도 발열성능이 유지되는 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.5-13
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• 2021

인구증가와 산업발달로 산업폐기물의 발생량은 매년 증가하고 있으며, 미분된 석탄을 사용하는 화력발전소에서는 석탄의 연소 후에 많은 양의 석탄회가 발생된다. 이 중 비산재(fly ash)는 시멘트 제조 원료 및 콘크리트 혼화재 등으로 재활용되고 있으나, 약 20%는 활용되지 못하고 매립되고 있다. 이러한 많은 양의 석탄회가 지속적으로 매립됨으로 인해 매립지의 포화문제와 토양 및 수질오염 등의 환경오염 문제로 석탄회의 올바른 처리와 재활용 방안의 모색이 필요하다. 최근 지하구조물 공사와 고성토부의 교대 뒷채움 공사 등 장소가 협소하여 다짐작업이 어려운 공사가 증가하고 있으며 특히, 복토 및 뒤채움 작업은 굴착과정 중 자연지반의 교란을 수반하기 때문에 복토에 따른 철저한 다짐관리가 구조물과 지반의 안정에 필수적이다. 그러나 배후지반이 협소하거나 적절한 다짐장비의 부족, 과다짐으로 인한 구조물의 손상 등의 문제로 인하여 다짐관리가 어려운 실정이다. 따라서, 최근에는 다짐작업이 필요하지 않으면서도 적정한 강도를 발휘할 수 있는 유동성 성토재료의 사용이 증가하고 있다. 유동성 성토재료는 주재료인 토사에 물과 시멘트 등의 고화재를 혼합하여 조성된 안정처리토로서 경화되기 전에는 높은 유동성을 지니고 있어 다짐작업이 필요하지 않으며, 경화 후에는 일반 토사에 비해 높은 강도와 지중매설물에 작용하는 토압 감소효과를 얻을 수 있기 때문에 다짐이 곤란한 장소에서의 되메우기나 충전 등에 활용되고 있다. 본 연구에서는 고함수비의 점성토와 산업폐기물인 석탄회를 활용한 유동화 처리토의 사용 가능성을 평가하기 위하여 재료의 유동 특성, 강도, 지지력 특성을 분석하고 지중매설물에 적용 시 토압감소 효과를 규명하고자 한다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.61-68
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• 2021

선택적 촉매 혼합법은 대용량의 화력 발전시스템에서 질소산화물을 제거하는 방법으로 많이 사용되고 있다. 분사된 암모니아와 유입된 배기가스의 균일한 혼합은 촉매 층에서의 탈질 환원 과정에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 탈질설비의 암모니아 분사시스템 설계과정에 전산해석 기법을 적용하였다. 적용 모델은 현재 가동되고 있는 800 MW급 석탄 화력 발전소의 탈질설비이다. 유동 해석 범위는 암모니아 분사 시스템 입구에서 촉매 층 후단부이다. 2차원 유동장을 선택하였고 비압축성으로 가정하였다. 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 정상 상태의 난류 유동을 해석하였다. 설계 변수로는 암모니아 분사 시스템에서의 노즐 배치 간극과 분사 유량으로 4가지 경우에 대해 결과를 분석하였다. 촉매 층 입구에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반으로 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 노즐 피치와 유량을 동시에 조절한 경우가 유동 균일성 관점에서 가장 우수하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권2호
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• pp.99-105
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• 2022

칩사이즈가 작아짐에 따라 선폭 또한 미세화되면서 인터커넥션의 밀집정도가 증가하고 있다. 그로 인해 캐패시터 층과 전기전도층의 저항 차이로 인해 RC delay가 문제되고 있다. 이를 해결하기 위해서는 높은 전기전도도의 전극과 낮은 유전율의 유전체 개발이 요구된다. 본 연구에서는 PCB (Print Circuit Board)의 회로를 외부요인으로부터 보호하는 상용 PSR (photo solder resist)과 우수한 내열 및 저유전 특성을 보유한 PI (polyimide)를 혼합하여 저유전체 잉크 개발을 진행하였다. 그 결과 PSR과 PI를 10:3으로 혼합한 잉크가 가장 우수한 결과를 보였으며 20 GHz와 28 GHz에서 각각 유전 상수 약 2.6, 2.37을 보였고, 유전손실은 약 0.022, 0.016으로 측정되었다. 차후 어플리케이션 적용 가능성 검증을 위해 테프론에 제작된 다양한 선폭의 전송선로에 평가하였으며 그 결과, PSR만 사용했을 때보다 PI와 혼합한 저유전체 잉크를 사용한 전송선로의 손실이 S21에서 평균 0.12 dB 덜 감소한 결과를 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.39-55
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• 2022

본 연구는 경주 중·저준위 지하 처분환경에서의 사일로 콘크리트의 음향방출(AE) 신호 감쇠계수(α)를 결정하기 위해 신호감쇠 실험을 수행하였다. 활용된 시료들은 경주 중·저준위 처분장 사일로에 사용된 콘크리트 배합비로 제작하였으며 28일간 수중 양생 후 처분환경에 맞도록 온도 및 포화유무에 따라 추가적으로 노출시켰다. 처분조건 별 각 3개씩의 공시체에 대하여 신호전달거리에 따른 AE 신호를 측정한 결과, 초기구간에서는 포화콘크리트의 AE 진폭과 절대에너지가 건조콘크리트의 경우보다 더 높게 나타났지만, α는 포화콘크리트의 경우가 더 높게 산정되었다. 또한, 포화유무와 상관없이 온도가 증가함에 따라 α는 감소하는 경향을 보였다. α는 온도조건보다는 포화유무에 따른 영향이 큰 것으로 분석되었으며, 이는 콘크리트 처분구조물의 감쇠신호 측정 시 포화여부를 고려한 판단이 중요하다는 것을 의미한다. 처분환경에서의 콘크리트 α는 균열이 발생한 위치에서의 실제 AE 특성 파라미터 값을 추정함으로써 경주 중·저준위 처분환경에서 사일로 콘크리트의 건전성을 예측하고 센서의 최적 배치를 결정하는 데 도움이 될 것으로 기대한다.

• 전기화학회지
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• 제25권4호
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• pp.184-190
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• 2022

스피넬 구조의 LiMn₂O₄ (LMO) 및 층상구조의 LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ (NCM)는 리튬이온 이차전지의 양극 활물질로 널리 사용되어 왔다. 가격이 저렴하고 안전성이 우수한 LMO와 용량이 크고 고온 수명이 유리한 NCM 양극 물질은 상호 보완적인 특성을 가지고 있어, 두 활물질을 혼합하여 특히 hybrid electric vehicle (HEV)를 포함한 중대형 전지 등에서 양극으로 채택되어 사용되고 있다. 본 연구에서는 LMO와 NCM으로 구성된 복합전극을 제조할 때, 이를 단순히 혼합하여 제조한 blend 전극과 두 전극을 겹층구조로 제조한 전극의 수명특성을 비교하였다. 두 활물질의 비율을 모두 1:1로 구성하여 제조한 겹층전극은 blend 전극과 유사한 용량 및 동등한 사이클 수명을 지니고 있었다. 그리고, 완전지의 고온 사이클에서는 LMO를 먼저 코팅하고 나서 NCM을 코팅한 LN 전극이 가장 우수하였으며, NCM을 먼저 코팅하고 LMO를 다음에 코팅한 NL 전극은 표면에 LMO가 주로 위치하면서 blend 전극보다 오히려 용량퇴화가 더 빠르게 진행되었다. 또한, LSTA (linear sweep thermmametry) 분석결과에서도 LMO가 주로 전극내부에 위치한 LN 겹층전극의 열적 안정성이 보다 우수하였다.

• 공업화학
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• 제34권3호
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• pp.285-290
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• 2023

폴리젖산(poly-lactic acid, PLA)은 옥수수 분말이나 sugar beets와 같은 천연 재료로부터 얻어지는 생분해성 및 생체적 합성을 가진 친환경적인 재료로 각광받고 있으며, 특히 적층가공에서 흔히 사용되는 석유로부터 추출된 ABS (acrylonitrile butadiene styrene)의 대체재로 주목받고 있다. 그러나, PLA의 유리 전이 온도는 60 ℃로 비교적 낮아 열 저항성이 떨어질 뿐만 아니라 PLA는 취성이 강해 충격이 가해졌을 때 부러지는 현상이 발생한다는 단점이 있다. 따라서 PLA의 결정화도 및 연성을 증가시켜 단점을 보완하기 위해 젖산에 조핵제 또는 가소제 등을 첨가하는 연구가 활발히 진행되어 왔다. PEG (polyethylene glycol)은 PLA 사슬에 유동성을 주기 위해 가장 많이 연구된 가소제이나, PLA와 혼화되었을 때 자체적인 결정화가 진행되어 상온에서도 혼화물이 불안정해지며 상분리가 일어나게 된다. 따라서 PLA-PEG의 최적의 혼화 비율을 찾는 것이 필수적이다. 이번 연구에서는 가소제인 PEG를 첨가하였을 때 예측되는 두 물질 간의 혼화도를 Materials Studio 프로그램의 Molecular Dynamics를 이용하여 분석하였다. 특히, 젖산과 PEG의 함량 변화에 따른 혼화도와 젖산의 거울상 이성질체인 L-lactic acid 및 D-lactic acid의 함량에 따른 혼화도를 거시적인 관점에서 예측하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.349-354
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• 2023

본 연구는 시멘트 산업의 CO₂ 저감을 위한 가장 핵심적인 기술 중 CCU(Carbon Capture, Utilization)를 적용하여 이산화탄소의 활용을 극대화 시키기 위한 일환으로 이산화탄소 양생 환경에서의 보통 포틀랜드 시멘트 페이스트를 대상으로 하여 탄산화 반응 촉진제의 혼입 유·무에 따른 재령 별 탄산화 깊이 변화와 이에 따른 기초 물리 특성변화를 검토하고자 하였으며, 콘크리트 분야에서 CO₂ 고정량을 평가하기 위하여 가장 범용적으로 사용하는 벙법인 고온에서의 CaCO₃ 탈탄산을 평가하는 열분석 방법을 적용하여 중량 감소율에 따른 결과를 평가하였다. 평가결과, 시멘트 페이스트에 CRA 혼입에 따라 두 가지의 환경조건에서 모두 압축강도 성능이 소폭 감소하는 경향이 나타났지만, 탄산화 깊이 확산성능에 있어서 CRA의 혼입으로 경화체 내의 탄산화 깊이가 상당 부분 증가하는 경향을 확인하였다. 또한, 항온항습기 양생 조건, 탄산화챔버 양생 조건의 순서로 Plain 대비하여 각각 23.8 %, 40.77 %만큼의 중량 감소율이 증가한 경향을 확인하였기에 CRA 첨가에 따른 우수한 CaCO₃의 생성량을 확인할 수 있었으며 CO₂의 농도가 증가할수록 그 생성량 또한 증가하는 것으로 확인하였다. 이는 소요성능 수준 이상의 성능을 만족할 수 있을 것으로 사료되며, 탄산화 저감을 목표로 하는 모든 CCU 기술에 재료적 측면으로 접목 및 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국안전학회지
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• 제38권5호
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• pp.8-14
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• 2023

Lithium ions can induce the thermal runaway phenomenon and lead to reignition due to electrical, mechanical, and environmental factors such as high temperature, smoke generation, explosions, or flames, which is extremely likely to create safety concerns. Therefore, one of the ways to improve the flame retardancy of the electrolyte is to use a flame-retardant additive. Comparing the associated characteristic value of existing substances with the required experimental value, it was found that these values were either considerably different or were not documented. It is vital to know a substance's combustion characteristic values, flash point, explosion limit, and autoignition temperature (AIT) as well as its combustion characteristics before using it. In this research, the flash point and AIT of materials were measured by mixing a highly volatile and flammable substance, diethyl carbonate (DEC), with flame-retardant dimethyl methylphosphonate (DMMP). The flash point of DEC, which is a pure substance, was 29℃, and that for DMMP was 65℃. Further, the lower explosion limit calculated using the measured flash point of DEC was 1.79 Vol.%, while that for DMMP was 0.79 Vol.%. The AIT was 410℃ and 390℃ for DEC and DMMP, respectively. In particular, since the AIT of DMMP has not been discussed in any previous study, it is necessary to ensure safety through experimental values. In this study, the experimental and regression analysis revealed that the average absolute deviation (ADD) for the flash point of the DEC+DMMP DEC+DMMP system is 0.58 sec and that the flash point tends to increase according to changes in the composition employed. It also revealed that the AAD for the AIT of the mixture was 3.17 sec and that the AIT tended to decrease and then increase based on changes in the composition.