• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.1-12
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• 2011

To improve the mechanical properties, such as durabilities and antioxidative characteristics, the covalently cross-linked (CL-) SPEEK (sulfonated polyether ether ketone)/Cs-substituted HPA (heteropoly acid) organic-inorganic composite membranes (CL-SPEEK/Cs-HPAs), have been intensively investigated. The composite membrane were prepared by blending cesium-substituted HPAs (Cs-HPAs), including tungstophosphoric acid (TPA), molybdophosphoric acid (MoPA), and tungstosilicic acid (TSiA) with cross-linking agent content of 0.01 mL. And composite electrolytes composed of Cs-HPAs, prepared by immersion (imm.) and titration (titr.) methods to increase the stability of HPAs in water, were applied to polymer electrolyte membrane electrolysis (PEME). As a result, the proton conductivity of Cs-substituted composite membranes increased rapidly over $60^{\circ}C$ but mechanical properties, such as tensile strength, decreased in accordance with added Cs content. The bleeding-out of Cs-TPA membranes by titration method (50 vol.% Cs) decreased steadily to 2.15%. In the oxidative stability test by Fenton solution, the durability of membranes with Cs-HPA significantly increased. In case of CL-SPEEK/ Cs-TPA membrane, duration time increased more than 1200 hours. It is expected that even though CL-SPEEK/Cs-MoPA membrane shows the high proton conductivity, electrocatalytic activity and cell voltage of 1.80 V for water electrolysis, the CL-SPEEK/Cs-TPA (imm.) is more suitable as an alternative membrane in real system with the satisfactory proton conductivity, mechanical properties, anti-oxidative stability and cell voltage of 1.89 V.

• 폴리머
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• 제30권6호
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• pp.478-485
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• 2006

폴리(에틸렌글리콜)메틸에테르[poly (ethyleneglycol)nlethyl ether, MPEG] 곁사슬기와 짧고 강직한 디메틸페녹시(dimethylphenoxy) 곁사슬기를 갖는 폴리히드록시아미드(poly (hydroxyamide)s, PHAs)의 물성 및 난연특성을 DSC, TGA, FTIR, pyrolysis combustion flow calorimeter(PCFC), X-ray diffractometer를 사용하여 조사하였다. 중합체들의 최대분해온도는 공기 분위기하에서 $276{\sim}396^{\circ}C$의 범위를 보였다. PHAs의 heat release (HR) capacity와 total heat release (total HR) 값들은 MPEG의 분자량 증가에 따라 증가됨을 보였다. $290^{\circ}C$에서 열처리된 M-PHA 2의 경우 열처리 시간에 따라서 HR capacity 값들은 253 J/gK에서 42 J/gK로 감소하였고, 60% 중량 감소 온도는 $408^{\circ}C$에서 $856^{\circ}C$로 증가하였다. PHAs의 분해 활성화 에너지는 $129.3{\sim}235.1kJ/mol$의 범위를 보이고, 전환율에 따라 증가하였다. PHAs의 인장 모듈러스는 MPEG의 사슬길이가 증가함에 따라 감소하였으며, PBO로 전환된 후에는 초기 모듈러스보다 더 상승하였다.

• 보존과학회지
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• 제31권2호
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• pp.87-94
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• 2015

플라스틱 작품은 다양한 환경조건에 따라 갈라짐, 색변화, 백화현상 등 재질손상이 급속하게 발생될 수 있다. 특히 현대예술작품 중 대형 플라스틱 작품의 경우 옥외에 전시되는 경우가 많으며, 이에 강한 햇빛과 높은 습도, 강우 등 물리적, 화학적 손상 요인에 지속적으로 노출되어 있다. 따라서 본 연구에서는 polypropylene(PP), polystyrene(PS), polyetylene(PE), polyvinyl chloride(PVC), polyurethane(PU)의 5가지 범용 플라스틱 표준 재료를 고온, 자외선, 그리고 고온 및 자외선 복합 조건에 노출시킴으로써 환경조건에 따른 플라스틱 종류별 열화 양상을 평가하였다. 그 결과 인공열화에 따른 PP, PS, PE에서 육안 변화가 크게 나타났으며 특히 PP, PS는 가장 큰 색차가 발생하였다. 인장강도와 표면접촉각 측정결과 PP는 큰 변화가 없었고 PS는 가장 많이 감소되는 것을 확인하였다. 광열화에 가장 취약한 재질은 PP와 PS, 내광성이 가장 좋은 재질은 PVC와 PU로 확인되었다. 또한 열화 조건 중 자외선 조건과 고온 및 자외선 복합 조건에서 가장 심한 열화 정도가 확인되었다. 이는 자외선은 직접적 열화 조건으로 작용하였으며 고온의 경우 플라스틱 결합에너지를 끊을 만한 충분한 에너지가 되지 못하기 때문에 순수한 열적에너지로서의 열화 조건보다는 열화 촉매로서 작용한 것으로 판단된다. 이러한 결과는 향후 플라스틱 작품의 재질별 손상원인을 규명하고 보존방안 수립을 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1677-1685
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• 2014

섬유를 콘크리트의 보강재로 소량 혼입한 섬유 보강 콘크리트는 콘크리트의 인장저항 능력과 연성능력을 향상시킬 수 있다. 최근에는 강섬유의 적용성이 확대됨에 따라 강섬유 길이의 연장을 통해 보강의 효과를 증대시키고 있다. 섬유의 길이 연장은 동일한 시공성과 품질성을 위해 섬유 혼입률을 동시에 감소시킬 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 35mm, 60mm 길이의 강섬유와 화학적인 안정성과 내구성, 경제성 등이 우수한 보강 재료로 평가되어지고 있는 폴리프로필렌 섬유에 대해 섬유혼입률 1.0% 이하에서의 휨 성능을 평가하였다. 강섬유 혼입률이 0.25% 이상, 폴리프로필렌 섬유는 혼입률 0.5% 이상에서 균열강도 도달 후 취성 파괴되는 무보강보의 파괴거동을 개선하는 효과가 나타났다. 다만, 폴리프로필렌 섬유가 혼입된 보강 콘크리트는 균열 이후 deflection-softening 거동을 보였다. 그러나, 0.5%이상의 폴리프로필렌이 혼입된 보강보는 균열 이후 최대강도가 균열강도의 약 60~80%정도 강도회복을 보였으며, 강섬유에 비해 균열 이후 응력감소현상을 지연시키는 경향이 뛰어난 것으로 판단된다. 결론적으로 폴리프로필렌 보강콘크리트는 0.75% 혼입률 이상에서는 충분히 만족할 만한 구조적 휨 성능 향상을 보일 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 폴리프로필렌 1.0% 보강 콘크리트의 에너지 흡수 성능은 0.5%, 0.75%가 혼입된 강섬유 보강 콘크리트의 에너지 흡수성능과 거의 비슷한 것으로 평가되었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권2호
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• pp.97-105
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• 2016

최근 국내에서는 노후화된 도심지 도로 등을 신속하게 보수하기 위하여 초속경 콘크리트-폴리머 복합체를 사용하는 사례가 증가하고 있다. 그러나, 초속경 콘크리트-폴리머 복합체의 주재료로 사용되는 초속경시멘트와 폴리머의 높은 가격과 큰 환경부하로 보다 경제적이고 친환경적인 재료의 개발이 요구된다. 이에 본 연구에서는 제강슬래그를 재활용하여 환경부하가 작은 CAC 및 GC를 초속경시멘트에 일부 치환한 초속경 콘크리트-폴리머 복합체의 특성을 폴리머 종류별로 검토함으로써 초속경시멘트의 대체재로서 CAC 및 GC의 활용가능 여부와 초속경 콘크리트-폴리머 복합체의 성능향상 가능성을 검토하였다. 그 결과 CAC 및 GC를 초속경시멘트에 일부 치환한 경우의 압축강도, 인장강도, 휨강도, 접착강도 및 탄성계수는 초기재령인 3시간에서는 기존보다 명확히 높은 값을 보였고, 그 이후의 재령에서는 거의 동등한 수준의 값을 보였다. 폴리머 디스퍼션 종류에 따라서는 BPD를 사용한 경우가 강도측면에서는 전반적으로 우수하였지만, 탄성계수는 동등한 수준을 보였다. 이상의 결과로부터 초속경 콘크리트-폴리머 복합체 제조용 시멘트로서 CAC 및 GC의 일부 대체사용이 가능하고, 폴리머 디스퍼션으로 BPD를 사용 시 초속경 콘크리트-폴리머 복합체의 성능향상도 가능한 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.27-33
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• 2016

페놀수지는 열경화성 수지로서 우수한 내열성 및 기계적 물성을 가지고 있다. 하지만 열경화 특성으로 인해 사용 후 재활용이 어렵고, 전체 생산량의 15~20%가 스프루와 런너 형태로 폐기되고 있다. 4만 톤의 페놀수지 스프루와 런너가 버려지고 있으며 폐기된 페놀 스프루와 런너 처리비용은 연간 200억원으로 추정된다. 본 실험에서는 폐기되는 스프루와 런너를 분쇄하고 폴리에틸렌과의 표면접착력 향상을 위해 실란 표면처리를 하였다. 분쇄된 입자의 크기는 100~1000um의 분체와 1~100um의 미분으로 나누어 실험하였다. 분쇄된 페놀은 실란 작용기에 따른 특성을 평가하기 위해 3-(Methacryloyloxy) propyltrimethoxysilane 과 Vinyltrimethoxy silane으로 처리되었다. 입자의 크기를 분석하기 위해 입도분석기를 사용였다. 열적 특성은 DSC(Differential Scanning Calorimetry)와 HDT(heat deflection temperature)를 통하여 분석하였다. 기계적 물성의 측정은 UTM(universal testing machine)과 notched izod impact tester로 평가하였다. 전처리한 페놀수지 파우더를 첨가시, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 열변형온도가 $77^{\circ}C$에서 최대 $96^{\circ}C$까지 향상되었으며, 결정화도와 결정화 온도가 증가하였다. 결론적으로, 실란 전처리 하지 않았을 경우와 비교했을 때 충격강도는 50%가 인장강도는 20%가 상승하였다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.332-339
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• 2018

섬유 금속 적층판(Fiber metal hybrid laminate, FML)은 금속재료와 FRP의 접합으로 기존의 금속 소재가 가지지 못했던 뛰어난 물성과 가벼운 무게로 경제적인 구조용 재료로 사용된다. 그러나 섬유의 형태와 종류, 적층조건에 따라 물성의 차이가 크며, 파괴거동을 예측하기 어렵다는 단점이 있다. 본 논문에서는 Al6061-T6 합금에 직조형태의 유리섬유 플라스틱(GFRP, GEP118)을 적층피막한 복합재의 파손거동에 대해 연구한다. Al합금에 GFRP 1, 3, 5 겹을 피막한 3가지 조건으로 성형하고, 피막의 적층수를 변수로 정적시험과 저주기 피로시험을 병행하여 파손거동을 분석하였다. 저주기 피로시험에서는 변형률-수명 해석, 전변형률 에너지밀도법을 사용하여 분석하고, 피로수명을 예측하여 하이브리드 재료에 대한 수명예측성을 분석하였다. 인장해석 결과, GFRP 피막으로 인한 강화효과는 없었고, 피로시험시 나타나는 히스테리시스 형상은 GFRP피막 유무와 피막 수에 상관없이 모재인 Al합금의 거동을 따랐다. 저주기 피로시험 결과 GFRP의 피막으로 피로강도가 증가하였지만, GFRP의 두께에 따라 비례하여 증가하지는 않았다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권2호
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• pp.59-64
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• 2022

연성인쇄회로기판에 사용되는 스크린 프린팅(screen-printing, SP) Ag/폴리이미드(polyimide, PI) 구조의 필 테스트 시 필링 속도 및 박막 적층 구조가 필 강도에 미치는 영향을 분석하기 위해, PI/SP-Ag, PI/SP-Ag/전해도금 Cu, 전해도금 Cu/SP-Ag/PI의 3가지 적층 구조에 대해 필링 속도에 따른 90° 필 테스트를 수행하였다. PI 박막을 필링하는 2가지 구조에서는 필링 속도에 상관없이 필 강도가 거의 일정하게 유지된 반면, Cu/Ag 금속 박막 필링 구조에서는 필링 속도가 증가할수록 필 강도가 크게 증가하는 경향을 보였다. 이는 필링 속도에 따른 90° 굽힘 소재의 소성변형에너지 차이에 기인한 것으로 판단된다. 인장속도에 따른 인장 시험 결과, 변형 속도 증가에 따른 Cu/Ag 금속 박막의 유동응력 및 인성 증가가 Cu/Ag/PI 구조에서의 필링 속도에 따른 금속 박막의 90° 굽힘 소성변형에너지 및 필 강도 증가의 주 원인으로 판단된다. 반면, 점탄성 소재인 PI의 경우 변형 속도에 따른 기계적물성 차이가 금속에 비해 상대적으로 작아서, PI/Ag 및 PI/Ag/Cu 구조에서는 필링 속도에 따른 PI의 90° 굽힘 소성변형에너지 및 필 강도 변화가 상대적으로 적은 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.594-609
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• 2023

TBM 공법은 굴착면 안정성 확보 및 주변환경에 비치는 영향을 최소화하기 때문에 도심지나 하·해저터널 등에서 적용 사례가 증가하는 추세이다. 디스크 커터의 수명을 예측하는 대표적인 모델 중 NTNU모델은 커터수명지수(Cutter Life Index, CLI)를 주요 매개 변수로 활용하지만 복잡한 시험절차와 시험장비의 희귀성으로 측정에 어려움이 있다. 본 연구에서는 다중선형회귀분석과 트리 기반의 머신러닝 기법으로 암석물성을 활용하여 CLI를 예측하였다. 문헌 조사를 통해 암석의 일축압축강도, 압열인장강도, 등 가석영함량과 세르샤 마모지수 등을 포함한 데이터베이스를 구축하였고 파생변수를 계산하여 추가하였다. 다중선형회귀분석은 통계적 유의성과 다중공선성을 고려하여 입력 변수를 선정하였고 머신러닝 예측 모델은 변수 중요도를 기반으로 입력 변수를 선정하였다. 학습용과 검증용 데이터를 8:2로 나누어 모델 간 예측 성능을 비교한 결과 XGBoost가 최적의 모델로 선정되었다. 본 연구에서 도출된 다중선형회귀모델과 XGBoost모델을 선행 연구와 예측 성능을 비교하여 타당성을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권6호
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• pp.414-420
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• 2012

에너지 절감형 산기장치의 상용화를 목적으로 국내 J사의 인장강도 $400kg_f/cm^2$ 이상, 두께가 0.5 mm의 폴리 우레탄 시트를 확보하고 고무 시트의 천공에 가장 널리 이용되는 방식인 needle을 이용한 천공방법을 택하여 기공의 크기가 $100{\mu}m$ 정도의 판형 멤브레인 산기장치를 제작하였다. 판형 산기 모듈 제작 후 실험실 및 파일롯 규모의 테스트 결과, 수조 450 L, 수온 $20^{\circ}C$, 공기량 40 L/min인 실험실 테스트에서 3분 내에 DO가 5 mg/L을 넘었고, 8분 내에 DO가 포화치에 가까운 8 mg/L 이상이 됨을 알 수 있었다. 이때의 $K_{La(15)}$는 $16.34hr^{-1}$, 표준산소전달효율은 54.7%, 표준폭기효율는 7.88 kg/kwh로 상당히 높은 효율의 실험결과를 보였다. 수조 2 $m^3$, 수온 $19^{\circ}C$, 공기량 30 L/min인 파이롯 규모의 테스트에서는 8분 내에 DO 농도가 5 mg/L를 넘었고, 이때의 $K_{La(15)}$는 $5.8hr^{-1}$, 표준산소전달효율은 42.1%, 표준폭기효율는 6.41 kg/kwh로 기존 산기관의 2~2.5배 높은 효율의 실험결과를 보였다. 특히 단위 동력당 산소전달률이 높아 경제성이 높음을 나타내었다. 기존 산기관의 적용에서 청수에서의 산소전달효율이 실제 폐수에서의 산소전달률의 차이로 인한 문제가 빈발하여 실제 $40^{\circ}C$ 축산폐수에서 테스트한 결과 $OTE_f$는 22.1% $OTE_{pw40}$이 39.6%로 매우 높은 효율을 보였다.