Photo-polymerized self-healing polymer with improving mobility of dangling chains

송다빈,최경환,서동학 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.0

Self-healing materials can spontaneously repair themselves after external stimuli. The self-healing hydrogels is achieved a fast selfhealing through mediators such as water that improve the mobility of self-healing moieties. However, mediators are essential for rapid selfhealing due to chemical cross-link. Recently, photo-polymerized thin film self-healing polymer is developed by the introduction of healer, polyhydric alcohol, that can replace chemical cross-link with physical cross-link for increasing mobility of self-healing moieties. Although thin-film self-healing polymer achieved fast scratch recovery, a monomer of it is still oppressed their self-healing ability due to the densest phase. Here, we introduce a novel monomer that creates an inner-space by steric hindrance. As a result, the polymer has improved mobility for rapid self-healing. Moreover, It can be made of transparent film through photo-polymerization. It is expected to be applied for scratch film and coatings.

Influence of Composition of Layer Layout on Bending and Compression Strength Performance of Larix Cross-Laminated Timber (CLT)

송다빈,김건호 한국목재공학회 2023 목재공학 Vol.51 No.4

In this study, bending and compression strength tests were performed to investigate effect of composition of layer layout of Larix cross-laminated timber (CLT) on mechanical properties. The Larix CLT consists of five laminae, and specimens were classified into four types according to grade and composition of layer. The layer’s layout were composited as follows 1) cross-laminating layers in major and minor direction (Type A), and 2) cross-laminating external layer in major direction and internal layer applied grade of layer in minor direction (Type B). E12 and E16 were used as grades of lamina for major direction layer of Type A and external layer of Type B according to KS F 3020. In results of the bending test of CLT using same grade layer according to layer composition, the modulus of elasticity (MOE) of Type B was higher than Type A. In case of prediction of bending MOE of Larix CLT, the experimental MOE was higher than 1.00 to 1.09 times for Shear analogy method and 1.14 to 1.25 times for Gamma method. Therefore, it is recommended to predict the bending MOE for Larix CLT by shear analogy method. Compression strength of CLT in accordance with layer composition was measured to be 2% and 9% higher for Type A using E12 and E16 layers than Type B, respectively. In failure mode of Type A, progress direction of failure generated under compression load was confirmed to transfer from major layer to minor layer by rolling shear or bonding line failure due to the middle lamina in major direction.

Influence of Manufacturing Environment on Delamination of Mixed Cross Laminated Timber Using Polyurethane Adhesive

송다빈,김건호 한국목재공학회 2022 목재공학 Vol.50 No.3

To investigate the influence of manufacturing environment on bonding performance of mixed cross laminated wood (CLT) using polyurethane (PUR) adhesive, a boiling water soak delamination test according to the temperature and relative humidity was conducted. The 5-ply mixed CLT consisted of Japanese Larch for external and middle layer and yellow poplar for internal layer. The PUR adhesives with different opening times of 10 and 30 minutes were used. The mixed CLT was manufactured according to pressing times of PUR and manufacturing environments of summer and winter. In case of summer environment, the delamination rate of the mixed CLT with pressing time of 4 hours using a PUR adhesive with open time of 10 minutes met the requirements of KS F 2081. In case of winter environment, the delamination rate of the mixed CLT didn’t meet the requirements of KS standard. However, it was possible to confirm the effect of improving the adhesive performance by adjusting the pressing time according to the open time of the adhesive under the manufacturing conditions. The delamination rate of CLT with open time 30 minutes PUR, manufactured by indirect moisture supply methods was 11.2% better than direct moisture supply methods. As a result of delamination test in the same condition of relative humidity and adhesive, it was found that the temperature of manufacturing environment influences the adhesive performance.

목재-콘크리트 복합재료(TCC) 접합부에 따른 전단 성능

송다빈 ( Da-bin Song ),이형우 ( Hyung Woo Lee ),김철기 ( Chul-ki Kim ) 한국목재공학회 2024 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2024 No.1

국산 백합나무 제재목의 인장 성능 평가

송다빈 ( Da-bin Song ),김철기 ( Chul-ki Kim ),김건호 ( Keon-ho Kim ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2

본 연구는 구조용재로서의 국산 백합나무 활용가능성을 살펴보기 위하여 수행하였다. 기계등급에 따라 등급구분한 백합나무의 인장성능을 평가하고, 허용응력을 산출하여 KS에 제시된 침엽수 구조용재의 허용응력과 비교하였다. 503본의 백합나무를 기계등급한 결과, 백합나무 제재목의 기계등급은 E11(35%), E10(28%), E12(18%)이 대다수를 차지하였다. 옹이비를 고려하지 않고 산출한 등급별 인장 허용응력은 KS에 제시된 침업수 구조용재 것보다 낮았다. 그러나 옹이비 0.5보다 큰 제재목을 제외하고 인장 허용응력을 산출하였을 때, 허용응력은 E10(8.02 MPa), E11(9.47 MPa), E12(12.64 MPa)로 KS 기준의 등급별 층재 허용응력 기준보다 높은 강도값을 보였다. 파괴 형상은 옹이(62%), 섬유 경사 파괴(24%), 치구 파괴(9%) 순으로 나타났다. 따라서 백합나무 제재목 내 옹이비 제한을 적용한다면 국산 백합나무를 구조재로서 이용할 수 있음을 확인하였다.

국산 낙엽송 CLT의 층수별 면내 휨성능 평가

송다빈 ( Dabin Song ),유상현 ( Sanghyun Yu ),김철기 ( Chulki Kim ) 한국목재공학회 2023 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2023 No.1

소나무와 잣나무 CLT의 압축성능 비교

송다빈 ( Dabin Song ),김건호 ( Keonho Kim ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1

기후변화에 따라 탄소집약소재에서 친환경재료로 사람들의 관심이 증가하고 있다. 국내적으로 탄소중립에 대한 방안으로 천연재료인 목재를 사용한 건축공법인 CLT(Cross Laminated Timber)를 이용한 목조건축의 높이 제한이 없어짐으로 고층 목조 건축물의 수요가 지속적으로 증가하였다. 이에 따라 건축 부재의 자체중량이 증가하게되고 따라서 건축재료의 압축강도에 대한 데이터가 필수적이다. 본연구에서는 국산 CLT의 압축성능 데이터를 마련하고 설계값 구축을 위한 기초연구로써 기계등급별로 CLT를 제작하여 압축 성능 실험을 진행하였다. KSF3020-침엽수구조용재에 의거하여 MSR (Machine Stress Rated) 기계등급 결과에 따라 외층재로 잣나무(E8, E9, E10)와 소나무(E9, E10, E11)로 각각 3종류 등급으로 사용하였으며 내층재로 잣나무는 등급 E7 층재를 사용하였고 소나무는 등급 E8의 층재를 사용하였다. CLT는 폭 280mm 제작하였으며 3ply와 5ply 두께는 각각 75mm, 125mm로 제작하였다. 길이는 세장비 8.31의 단주인 300mm로 제작하였다. 외층재가 E8로 구성된 잣나무 CLT에서 3ply 압축강도는 32.81MPa이고 5ply 압축강도는 26.94MPa였다. 등급별로 비교하였을 경우 압축강도와 압축탄성계수의 큰 차이는 없었다. E9를 외층재로 구성한 3ply 소나무 CLT의 압축강도 35.11MPa를 기준으로 E10은 5% 증가하였고 E11은 11% 증가를 보였다. 그리고 압축탄성계수는 각각 8%, 12% 증가를 보였다. 5ply 소나무 CLT E9의 압축강도는 31.07MPa로 E10과 E11과 비교하였을경우 각각 3% ,5% 증가를 보였지만 휨탄성계수는 차이가 없었다. 동일 등급 소나무 CLT가 잣나무 CLT보다 압축강도에서는 9~16% 높은 결과 값을 보였으면 압축탄성계수에서는 4~14% 높은 결과값을 보였다. 또 단면이 3ply에서 5ply로 증가 할 경우 압축강도는 13~22% 감소하였고 압축탄성계수는 28~40% 감소하였다.

기계등급재에 따른 혼합 CLT의 휨성능 예측

송다빈 ( Dabin Song ),김건호 ( Keonho Kim ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.1

최근 도입되기 시작한 새로운 건축공법인 CLT(Cross-Laminated Timber)는 높은 강도와 치수안정성 등 우수한 성능과 다양한 두께 그리고 모양으로 인해 고층 목조 건축의 새로운 시대를 연 공학목재이다. 본 연구에서는 국산 활엽수재의 건축부재 이용가능성을 확인하기 위해 CLT 제조특성을 고려하여 낙엽송을 외층으로 사용하고 백합나무를 내층으로 사용하여 혼합CLT를 제조하였다. 성능기반 구조용 CLT로 사용하기 위해 외층재 기계등급별 혼합CLT의 휨성능을 측정하였다. CLThandbook에서 인용하고 있는 휨 성능 예측식을 적용하여 다양한 등급의 층재 적용가능성을 검토하였다. 외층재로 사용된 낙엽송 층재는 100(b) x 25(h) x 3600(l)mm로 MSR 기계등급 분포를 통해 총 4종류(E9, E10, E9+10, E11)의 등급으로 분류하였으며, 내층재로 사용된 백합나무 층재는 100(b) x 25(h) x 3000(l)mm로 등급은 임의로 사용하였다. CLT 제조를 위한 접착제는 친환경 속경화성 접착제인 폴리우레탄 접착제를 사용하였으며, 도포량 500g/㎡, 압체압력 1MPa로 적용하여 3ply 혼합CLT를 제작하였다. 단면의 크기는 300(b) x 75(h)mm이고 시험편 길이는 BS EN 16351(2015)에 의거하여 22h (지간거리 21h+양쪽 1/2h)으로 하여 휨강도 시험을 진행하였다. CLT의 휨성능은 CLThandbook(캐나다)에 의한 변형단면법(감마법)인 EI 값을 통해 예측하여 실측값과 비교하였다. 실험 결과 E9 외층재로 구성된 CLT의 휨성능을 기준으로 외층재의 등급이 올라갈수록 CLT의 휨성능도 비례하여 증가하는 경향을 보였으며 예측값/실측값의 비는 0.96~1.10 이었다. 따라서 예측가능한 혼합CLT의 휨성능은 외층재의 등급선별을 통해 효율적인 재료설계 이용이 가능할 것으로 사료된다.

소나무와 잣나무CLT의 면외 휨성능 예측

송다빈 ( Dabin Song ),김건호 ( Keonho Kim ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1

친환경 재료이자 탄소저장소로 각광받고 있는 건축 재료인 CLT(Cross-Laminated Timber)는 구조설계가 가능하며 고층목조건축물에 전단벽과 바닥재로서 필요 요구 성능에 맞게 사용이 가능해서 최근 몇 년간 CLT 사용이 꾸준히 증가하고 있다. 본 연구에서는 국산 침엽수 구조용재를 층재로 구성한 CLT의 건축부재로서 이용가능성을 확인하고자 소나무와 잣나무를 사용한 CLT의 등급별 면외 휨성능을 평가하였다. 구성된 층재의 등급에 따른 강도값을 기반으로 CLT handbook과 KSF2081-구조용직교집성판에서 인용하고 있는 층재 휨모멘트를 이용한 휨강도 예측값과 Gamma법과 Shear analogy법을 통한 강성값을 이용한 휨탄성계수 예측값을 산출하여 실측값과 비교 검증하였다. 잣나무(E8, E9, E10)와 소나무(E9, E10, E11) 층재는 MSR(Machine Stress Rated) 기계등급 분포 결과를 통해 각각 3종류 등급으로 분류하였다. 3ply 단면의 크기는 280(w) x 75(h)mm이고 5ply는 280(w) x 125(h)mm이며 KSF2081에 의거하여 휨강도 시험을 진행하였다. 소나무 CLT와 잣나무 CLT 모두 외층재의 등급이 올라갈수록 휨강도와 휨탄성계수도 증가하는 경향을 보였다. E9로 외층재로 구성된 소나무 CLT의 휨강도는 3ply는 46.65MPa이고 5ply는 34.12MPa 이며 잣나무 CLT보다 E9에서는 10% 높은 차이를 보였고 E10에서는 4~11% 낮은 결과값을 보였다. 그리고 동일등급으로 구성된 소나무 CLT의 휨탄성계수가 잣나무 CLT보다 E9에서는 10~12% 더 높은 결과를 보였으며 E10에서는 6~13%의 차이를 보였다. 그리고 3ply CLT에서 5ply CLT로 단면적의 증가시 낮아지는 휨성능을 보였다. 휨강도의 실측값/예측값의 비는 1.17~1.74이며 휨탄성계수의 실측값/예측값 비는 Shear법의 경우 1.01~1.27이고 Gamma법은 1.24~1.72 였다.

접착 환경 조건에 따른 폴리우레탄 접착제 적용 혼합 CLT의 박리변화

송다빈 ( Dabin Song ),김건호 ( Keonho Kim ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.1

본 연구는 활엽수인 백합나무를 낙엽송 층재와 접착하여 CLT 층재로 이용하기 위해 폴리우레탄 접착제의 이용 가능성을 확인하고 최종적으로 구조용재로써의 활용성을 높이기 위해 접착 성능 실험인 삶은 박리 실험을 진행하였다. CLT는 1990년대 초 개발되어 기존의 목조 건축이었던 경량목구조보다 시공의 용이성, 저렴한 시공비용 및 인건비 등 많은 장점을 가지고 있으며 콘크리트나 철근의 대체재로 내진, 내화, 차음, 단열도 우수하여 CLT는 미래 목조 건축재료로 각광받고 있다. CLT의 휨 성능은 약축보다는 강축 층재의 영향을 많이 받으며 그러므로 약축 층재로 저밀도 수종인 백합나무를 사용하였다. 그리고 기존 구조용 집성재에 사용되는 페놀레조시놀 접착제보다 경화시간이 빠르고 친환경 접착제로 유럽에서 CLT 제작에 적용하고 있는 폴리우레탄 접착제를 사용하였고 폴리우레탄 경화 매케니즘 상 상대습도나 온도가 중요하기 때문에 최적의 접착환경을 탐색하는 것이 필요하다. 그리고 다양한 조합을 시도하여 구조용 CLT의 이용가능성을 확인하여야 한다. 그러므로 본 연구에서는 경화시간, 상대습도, 계절 등 다양한 조건으로 낙엽송-백합나무 혼합 CLT를 제작하여 접착성능을 분석하고 연구하였다. 공시재료로는 크기가 100(b) x 500(l) x 25(h)mm 인 층재를 교차 적층하여 낙엽송을 강축에 사용하고 백합나무를 약축에 사용하여 5ply로 조합하였다. 최종적으로 100(b) x 100(l) x 125(h)mm인 24개의 삶은 박리 시험편을 제작하여 JAS 3079에 의거한 삶은 박리 시험을 진행하였다. 전체적으로 겨울(12월 평균 온도 -0.4℃, 상대습도 57.8%)에 제작한 혼합 CLT의 박리율(25.8%)이 여름(6월 평균 온도 24.0℃, 상대습도 67.4%)에 제작한 혼합 CLT(6.5%)보다 높은 박리율을 보였으며 과도한 습도 노출은 박리율에 Open time 30 minute G10(40.5%), Open time 4 hour G10(26.3%) 악영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다. 이를 통해 폴리우레탄 접착제를 CLT 제조에 적용할 경우 작업환경에서 특히 최적 상대습도를 고려해야 할 것이다.