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한동헌 ( Dong Heon Han ),변서정 ( Seo Jung Byeon ),김경대 ( Kyeong-dae Kim ),한규하 ( Gyu Ha Han ),차무현 ( Moo Hyun Cha ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
최근 발전하는 IT 융합기술과 저가형 환경인식 센서 기술을 차량의 자율주행 연구에 적용하는 사례가 증가하고 있다. 농업용 트랙터의 경우, 시스템의 차별성과 주변 환경의 제한 조건 때문에 자동차와는 다른 자율주행 기술이 요구된다. 본 연구에서는 트랙터의 자율주행 정밀도를 향상시키기 위하여 조향제어를 통한 경로 추종 알고리즘을 개발하였다. 차량의 운동 상태를 모사하기 위한 차량 모델은 kinematic bicycle model을 사용하였으며, 중간지점(way points)을 기준으로 발생하는 경로 이탈과 조향각 오차를 감소시키기 위하여 비례제어(P control)를 사용하였다. 또한, 경로 추종 시 차량의 요동(oscillation) 운동으로 인한 경로 이탈을 최소화하기 위한 dynamic targeting method을 사용하여 추종 성능을 향상시켰다. 마지막으로 개발된 경로 추종 알고리즘과 차량 모델을 이용하여 경로 추정 시뮬레이션을 수행하였으며, 조향각 제어를 통한 목표 경로 추종 성능을 확인하였다.
말레산 무수물로 그래프트된 고분자량의 폴리락트산 상용화제가 폴리락트산 기반의 합성목재에 미치는 영향
한동헌(Dong-Heon Han),이종인(Jong In Lee),오승주(Seung-Ju Oh),남병욱(Byeong Uk Nam),배진우(Jin Woo Bae) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.6
Maleic anhydride (MA)와 divinylbenzene (DVB)을 개시제인 di(tert-butyl-perxoyisopropyl)benzene (PK-14)과 함께 이축 압출기에서 용융 그래프팅 반응을 통해 상용화제인 high-molecular-weight maleic anhydride-grafted polylactic acids (HMMA-g -PLA)를 제조하였다. 제조된 HMMA-g -PLA의 특성을 분석하기 위해 Fourier transform infrared (FTIR), Melt index (MI), 그리고 역적정을 실시하였다. HMMA-g -PLA는 DVB의 함량이 증가함에 따라 MA의 그래프팅율은 증가하나 MI는 감소하였는데, DVB의 도입으로 PLA의 β-scission 반응이 억제되어 분자량이 증가되었기 때문이다. HMMA-g -PLA를 사용한 PLA기반 합성목재(wood-plastic composites, WPCs)는 matrix인 PLA에 보강재인 목재와 무기 충전재인 talc를 첨가하여 일축 압출기로 용융 블렌드하였다. 상용화제인 HMMA-g -PLA가 도입된 WPCs는 도입되지 않은 WPCs와 비교하여 더 높은 굴곡강도 및 충격강도를 보였다. 이것은 Scanning electron microscope (SEM) 분석을 통해 HMMA-g -PLA의 첨가로 PLA와 목분과의 계면 결합력이 우수해졌기 때문인 것을 알 수 있었다. 하지만 HMMA-g -PLA의 함량이 높을 때는 WPCs의 기계적 물성을 악화시켰다. 이는 도입된 HMMA-g -PLA 상용화제의 분자량이 PLA 고분자 수지보다 더 낮아 기계적 물성을 감소시킨 것으로 판단하였다. High-molecular-weight maleic anhydride-grafted polylactic acids (HMMA-g -PLA) compatibilizers were prepared by melt grafting in a twin screw extruder using di(tert-butyl-perxoyisopropyl)benzene (PK-14; as initiator), maleic anhydride (MA), and divinylbenzene (DVB). To determine the properties of the prepared HMMA-g -PLA compatibilizers, Fourier transform infrared (FTIR), Melt index (MI), and back-titration analyses were performed. On increasing DVB concentration, grafting yield of HMMA-g -PLA increased but MI decreased because β-scission of PLA was restrained by the DVB, and thus, the molecular weight of HMMA-g -PLA increased. PLA-based wood-plastic composites (WPCs) were prepared using HMMA-g -PLA by melt blending through a single screw extruder. The flexural and impact strengths of WPCs compatibilized with HMMA-g -PLA were greater than those of WPCs produced without HMMA-g -PLA. Scanning electron microscope (SEM) studies indicated that increased mechanical properties were caused by excellent interfacial adhesion between PLA and wood fibers due to the addition of HMMA-g -PLA. However, rather high contents of HMMA-g -PLA reduced the mechanical properties of WPCs. We believe that lower molecular-weight of HMMA-g -PLA added as an compatibilizer, compared with PLA polymer, caused the reduction of mechanical properties.
계면활성제가 도입된 이오노머를 함침시킨 ePTFE기반 강화복합막의 제작과 이들의 PEMFC 특성
한동헌(Dong-Heon Han),오승주(Seung-Ju Oh),이종인(Jong In Lee),배진우(Jin Woo Bae) 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.3
고분자 전해질막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)용 ePTFE기반 강화복합막은 이오노머 막에 비해 낮은 가격과 우수한 내구성으로 인해 주목받고 있다. 그러나, 다공성 ePTFE 강화막의 소수성과 이오노머의 친수성 사이의 반발력으로 인해 강화복합막의 불완전한 함침 문제가 발생한다. 이는 ePTFE기반 강화복합막의 오믹 저항과 수소기체투과도를 증가시키기 때문에 PEMFC의 성능과 내구성을 감소시킨다. 본 연구에서는 친수성과 소수성의 반발력을 감소시킴으로써 함침을 개선시키기 위해서 Triton X-100와 Igepal CO-630 계면활성제를 각각 함량별로 이오노머에 도입시켜 용액을 제조하였다. 이를 활용하여 함침을 개선시킨 ePTFE기반 강화복합막을 제작하였으며, 막-전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)로 제작하여 PEMFC에 적용하였다. 계면활성제의 함량이 증가함에 따라서 ePTFE에서 대한 이오노머 용액의 젖음성을 증가되었기 때문에 ePTFE기반 강화복합막의 함침을 개선시켰다. 또한, PEMFC에서 ePTFE기반 강화복합막의 오믹 저항과 수소기체투과도를 감소시킨 것을 확인하였다. 더욱이, Triton X-100에 비해서 우수한 젖음성을 가지는 Igepal CO-630 계면활성제는 ePTFE에 대한 이오노머 용액의 함침을 더욱 개선할 수 있기 때문에 ePTFE기반 강화복합막의 PEMFC 성능과 내구성을 효과적으로 개선시킬 수 있었다. ePTFE-based reinforced composite membranes for polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) have attracted attention because of their higher durability and lower cost than ionomer membranes. On the other hand, repulsion between the hydrophobic ePTFE membrane and hydrophilic ionomer causes incomplete impregnation. This problem deteriorates the performance and durability of PEMFCs owing to the increasing ohmic resistance and hydrogen crossover of the ePTFE-based reinforced composite membrane. This study developed ionomer solutions with Triton X-100 or Igepal CO-630 as surfactants, which can improve impregnation by reducing the repulsion between the hydrophobicity and hydrophilicity. The surfactant-introduced ionomer solutions were impregnated directly on the ePTFE membrane and applied to a membrane electrode assembly (MEA) for PEMFC. The presence of the surfactant improved the impregnation of the ePTFE-based reinforced composite membrane due to the increasing wetting properties of ionomer solutions on the ePTFE membrane and thus reduced the ohmic resistance and hydrogen crossover of PEMFC. In addition, the ionomer with the Igepal CO-630 surfactant showed better wetting properties than that with Triton X-100. Therefore, the introduction of a surfactant into the ePTFE-based reinforced composite membrane was expected to increase the performance and durability of PEMFC effectively.