탄소나노튜브/아교 접착제를 이용한 돌침대용 목재 샌드위치 복합재의 계면, 열적 및 방수특성 증가

김종현,권동준,신평수,백영민,박하승,문선옥,박종만,Kim, Jong-Hyun,Kwon, Dong-Jun,Shin, Pyeong-Su,Baek, Yeong-Min,Park, Ha-Seung,Moon, Sun-Ok,Park, Joung-Man 한국복합재료학회 2017 Composites research Vol.30 No.4

Animal glue, a water-soluble adhesive, has been used historically for high-performance traditional furniture despite the disadvantage of weakness against moisture. Many scientists studied the ways to improve water resistance of animal glue. Improvements on the interfacial, thermal, and water resistance properties of wood sandwich composites (WSC) was studied with carbon nanotube (CNT) wt% in animal glue. Real-time temperature of WSC was measured after WSC was heated with increasing CNT wt%. Lap shear test was performed to determine the interfacial properties of wood and animal glue with CNTs. Water resistance properties of animal glue were determined by lap shear test using specimens dipped in water and the results were compared with the dry case. Hydrophobicity of animal glue by static contact angle was correlated with the variation of lap shear test. Interfacial, thermal, and water resistance properties for animal glue were improved with properly added CNTs. 아교는 수용성을 띄는 접착제로, 이 특징에 의해 물에 약하다는 단점에도 불구하고 전통적인 고가구에 많이 사용되어 왔다. 이러한 단점을 개선하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 탄소나노튜브를 도입에 따른 아교의 계면특성 및 열적특성 그리고 방수특성 개선에 대한 연구를 진행하였다. 탄소나노튜브의 비율이 증가함에 따라 아교를 이용하여 접착한 돌침대용 목재 샌드위치 판 상부의 실시간 온도측정을 진행하였다. 나무와 아교접착제 간의 계면특성의 변화를 알아보기 위하여 랩 전단 실험을 실시하였고, 습도가 높아짐에 따라 물성이 약해지는 아교의 단점을 개선하기 위하여 탄소나노튜브를 도입에 따른 아교의 방수특성이 개선되는지 대한 실험을 진행하였다. 랩 전단시편을 물에 담근 후 랩 전단 실험을 진행하여 기존의 결과와 비교하여 차이가 얼마나 나는지 비교하였다. 이를 증명하기 위하여 물과의 정적 접촉각을 이용해 탄소나노튜브의 함량에 따른 아교접착제의 소수성 정도를 비교하였다. 실험결과 아교 접착제에 탄소나노튜브를 도입으로 계면특성, 열적특성 및 방수특성이 개선되었다.

CNT/Epoxy 접착제를 이용한 돌침대용 석재/목재 복합재의 열적특성 및 접착특성 개선 연구

김종현 ( Jong-hyun Kim ),신평수 ( Pyeong-su Shin ),권동준 ( Dong-jun Kwon ),문선옥 ( Sun-ok Moon ),박종만 ( Joung-man Park ) 한국복합재료학회 2016 Composites research Vol.29 No.5

본 연구에서는 돌침대용 석재/목재 복합재의 열적특성 및 접착특성 개선에 대한 연구를 진행하였다. 기초 물성을 체크하기 위해 인장실험을 진행하였고 석재 및 목재의 실시간 온도측정을 진행하였다. 석재/목재 복합재의 가열부위에 따른 열적 특성을 알아보기 위해 석재를 위로 두었을 때와 목재를 위로 두었을 때 두 가지 방법으로 가열을 실시하였다. 에폭시 접착제에 CNT를 넣음으로써, 열적 및 접착특성의 변화를 알아보기 위하여 실시간 온도측정과 랩 전단 실험을 실시하였다. 실험결과 목재를 위로 두었을 때 열적 특성이 좋은 것을 확인하였고 에폭시 접착제에 CNT를 넣음으로써 접착특성 및 열적특성이 개선됨을 볼 수 있었다. Improvement of the thermal and adhesion properties of stone/wood composites was studied. Tensile test was performed for wood and stone to know the basic mechanical properties. Real-time temperature of stone and wood was measured when stone and wood was heated. To compare thermal transfer properties of stone/wood composites, two types of specimens were tested: one was stone upper whereas another was wood upper. Real time temperature measurement and lap shear test were performed to know thermal and adhesion properties by using CNTepoxy adhesive in which CNT was dispersed in epoxy adhesive uniformly. The thermal transfer property was better for the wood upper case than stone upper case. Adding CNT improved the heat transfer as well as mechanical properties including lap shear strength.

고온 및 냉각조건에 따른 콘크리트의 역학적특성에 관한 실험적 연구

김규용,강연우,이태규,최경철,윤민호 한국건축시공학회 2012 한국건축시공학회지 Vol.12 No.3

Since the 1970s, the mechanical properties of concrete at high temperature, such as compressive strength, elastic modulus, thermal strain, etc. have been investigated. Internal and external factors should be effect to concrete elevated temperature. In particular, the thermal properties of aggregate and cooling conditions are most important to estimate residual mechanical properties. This study evaluates the mechanical properties of concrete with aggregate type and cooling methods. We use normal and light aggregate for different thermal properties, and also test mechanical properties to use Ø100×200 mm cylinder specimen according to target temperature, slow cooling and water cooling. We found that normal aggregate concrete that uses is more highly influenced by cooling conditions than concrete that uses light aggregate concrete. In addition, the residual mechanical properties of concrete increase as cooling velocity lowers. 1970년대부터 고온을 받은 콘크리트의 압축강도, 탄성계수, 열응력 등 콘크리트에 영향을 미칠 수 있는 내적,외적 인자들의 역학적 특성은 조사되어 왔다. 특히, 골재의 열적 특성이나 냉각 방법은 잔존 역학적 특성을 평가하는데 가장 중요하다. 본 연구에서는, 골재 종류와 냉각방식에 따른 콘크리트의 역학적 특성에 대해 평가했다. 본연구에서는 열적특성이 다른 일반 골재와 경량골재를 사용했다. 또한, Ø100×200mm 원주형 공시체를 사용하여목표 온도, 서냉 및 급냉조건 후에 역학적 특성을 평가하였다. 결과적으로, 보통 골재를 사용한 콘크리트는 경량골재를 사용한 콘크리트보다 냉각조건이 미치는 영향이 큰것으로 나타났다. 그리고 냉각 속도가 빠르지 않을수록 콘크리트의 잔존 역학적 특성이 크게 나타났다.

하이브리드 로켓용 파라핀/알루미늄 연료의 알루미늄 입자크기에 따른 열적·유변학적 특성 연구

한승주,김진곤,문희장,김준형,고승원 한국추진공학회 2018 한국추진공학회지 Vol.22 No.2

본 연구에서는 유입후퇴율 거동에 대한 정성적인 예측을 위하여 나노 및 마이크로 알루미늄 입자가 10 wt.% 첨가된 파라핀/알루미늄 연료에 대해 열적특성 및 유변학적 특성에 관한 분석을 수행하였다. 측정결과, 알루미늄 입자 혼합연료에 대하여 열적특성 대비 유변학적 특성에 입자첨가 여부 및 입자크기의 영향이 존재함을 확인하였다. 또한, 열적특성에 나타난 변화에 비해 유변학적 특성에 나타난 변화가 유입후퇴율에 큰 영향을 미치고 민감함을 확인하였다. In this study, the thermal and rheological characteristics of a 10 wt.% addition of aluminum particles and the effect of the particle size were investigated to qualitatively analyze the paraffin fuel entrainment regression rate. The results revealed that the addition of aluminum particles and their relative particle size affected the rheological characteristics, rather than the thermal characteristics. Moreover, it was found that the variation of thermal properties had a minor effect on the entrainment regression rate, in comparison to the variation in rheological properties.

사업장 열적처리 잔재물의 특성에 따른 매립저감 가능성 연구

이수영(Suyoung Lee),김규연(Kyuyeon Kim),전태완(Taewan Jeon),신선경(Sunkyoung Shin) 유기성자원학회 2019 유기물자원화 Vol.27 No.1

정부는 ‘자원순환기본법’의 제정 및 ‘폐기물관리법’의 개정으로 폐자원의 재활용 방향성을 확대하고 재활용 다양화 등 처리개선을 통한 미처리폐기물의 매립제로화를 추진하고 있다. 2015년 기준 국내 전체 폐기물 매립처분량은 38,308 톤/일이며 그중 사업장배출시설계폐기물의 매립처분량은 23,577 톤/일로 매립폐기물 중 약 62 %를 차지하고 있다. 본 연구에서는 주로 유기성 및 가연성 물질의 연소 및 소각, 특정 성분의 추출 및 공정 구성에서 활용된후 폐기처분되는 열적처리잔재물의 특성을 파악하여 재활용 관련 기준에 따른 매립저감 효과 예측 및 매립 처분 감소 가능량을 추산하여 고찰하였다. 그 결과, 사업장배출시설계폐기물의 매립처분량은 전체 매립량의 약 62 %로, 이 중 소각재, 연소재 등의 열적처리잔재물류가 45.1 %을 차지하고 있다. 2035년 국가 매립목표 1 % 달성을 위해 열적처리 잔재물이 매립억제 주요대상 폐기물로 판단되었다. 또한 열적처리 잔재물의 재활용 기준을 확대하고 매립억제 정책 추진 시 현재 매립처분량 대비 약 5~42 %의 매립감소가 가능할 것으로 추산되었으며 매립처분 최소화를 위해 폐자원 재활용 유형의 다양성 확대와 재활용 제품의 의무사용 확대 방안이 필요할 것으로 판단되었다. The government is promoting recycling of waste resources through the enactment of Fundamental Law on Resource Circulation, the revision of the Wastes Control Act and zero-landfilling of untreated waste through improved processes such as recycling and diversification. As of 2015, the total amount of landfilled waste is 38,308 ton/day in Korea. The amount of landfilled waste from industrial sectors is 23,577 ton/day, accounting for 62 % of total landfilled waste. In the study, we investigated the characteristics of the thermal treatment residue among inorganic wastes and estimated the landfill reduction potential according to the relevant recycling criteria, which can go through recycling paths. As a result, it is estimated that about 5~42 % of the landfilled waste can be reduced in case mandatory recycling and landfill suppression policies such as recycling criteria for thermal processing residues and expansion of recycling obligation targets should be implemented. In order to minimize landfill disposal, it is necessary to expand the diversity of waste recycling type and the usage of recycled products.

이관능성 에폭시/폴리메틸메타크릴레이트 블랜드의 열적 및 기계적 계면 특성

박수진 ( Park Su Jin ),김기석 ( Kim Gi Seog ),이재락 ( Lee Jae Lag ),민병각 ( Min Byeong Gag ),김영근 ( Kim Yeong Geun ) 한국복합재료학회 2004 Composites research Vol.17 No.1

본 연구에서는 이관능성 에폭시(DGEBA)와 polymethylmethacrylate(PMMA)를 블랜딩하여 열적 특성과 기계적 계면특성을 측정하였다. 열적 특성은 DSC, DMA, 그리고 TGA를 이용하였으며, 블랜드의 기계적 계면특성을 측정하기 위해 contact angle로 표면자유에너지를 조사하였고, 파괴인성은 K_(IC)로 측정하고 K_(IC) 실험 후 파괴단면을 SEM을 이용하여 관찰하였다. 실험 결과, 경화 온도와 유리전이 온도는 PMMA의 첨가에 의해 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 블랜드의 표면자유에너지는 PMMA의 저함량에서 높은 값을 나타내었고, 이는 비극성 요소의 증가와 극성 요소의 존재에 의한 것으로 판단된다. 블랜드의 파괴인성 측정 결과 5 phr에서 최대값을 나타내었다. 이는 DGEBA/PMMA 간의 상용성 또는 거대분자 사슬에서 물리적 결합의 증가에 기인하는 것으로 판단된다. In this work, the blend system prepared from epoxy(DGEBA)/polymethyImethacrylate(PMMA) was investigated in thermal and mechanical interfacial property measurements. The thermal properties were carried out by DSC, DMA, and TGA measurements. Also, the surface free energy and fracture toughness were determined by contact angle and critical stress intensity factor( Kc), respectively. And the fracture surface was observed by SEM after KTC tests. As experimental results, the curing temperature and glass transition temperature were slightly increased in addition of PMMA. Surface free energy of the blends showed an improved value at low contents of PMMA which could be attributed to the both increasings of London dispersive and polar components. From measurement of Ktc of the blends, the highest value was found at 5 phr. This was due to the increasing of compatibility or physical interaction in macromolecular chains between DGEBA and PMMA of the blends.

각종 주물사의 특성과 주강품 주조에 적합한 인공사 선택

김광식,김재형,김명준,김지태,권기명,김성규 한국주조공학회 2023 한국주조공학회지 Vol.43 No.3

Natural silica sand was commonly used for sand casting of cast steel products, and chromites sand was used to suppress seizure defects due to the lack of thermal properties of silica sand. However there are disadvantages such as deterioration by repeated use, system sand mixing problem, difficulty separating and removing, increased during mold according to high density and to being waste containing chrome. Recently, industrial waste reduction and atmospheric environment improvement have been highlighted as important tasks in the casting industry. In order to solve the problems that occur when using foundry Sand and to improve the environment of casting factories, various artificial sands that can be applied instead of natural silica sand have been developed and introduced. Artificial sands can be clas- sified into artificial sand manufactured by the electric arc atomization or gas flame atomization, artificial sand manufactured by the spray drying & sintering process, artificial sand manufactured by the sintering & crushing process and exhibit different physical properties depending on the type of raw-minerals and manufacturing method. In this study, comparative evaluation tests were conducted on the phys- ical properties of various foundry sands, mold strength, physical durability, thermal durability, and casting test pieces. When compre- hensively considering the actual amount of molding sand used according to density, the mold strength according to the shape of sand, the physical and thermal durability of foundry sand, and the heat resistance characteristics of foundry sand, ‘Molten artificial sand A1’ or ‘Molten artificial sand B’ is judged to be the most suitable spherical artificial sand for casting of heavy steel castings. 주강품 사형주조에는 천연규사가 보편적으로 사용되었고 , 규사의 열적특성 부족에 의한 소착결함 억제를 위해 , 크로마이트사가 사용되기도 하였으나 , 반복 사용에 의한 골재 열화 , 시스템샌드 혼입 문제 , 분리 제거의 어려움 , 높은 밀도에 따른 조형 시 하중증가 , 크롬함유 폐기물이 되는 단점이 있다 . 최근에는 주조업계의 중요한 과제로써 산업폐기물 저감 및 대기환경 개선이 부각되고 있다 . 종래의주물사 사용 시 발생되는 문제점 해결과 주조공장의 환경개선을 위해서 , 천연사를 대체 적용할 수 있는 다양한 인공사가 개발되어 소개되고 있다 . 인공사는 용융분사법으로 제조된 인공사와 조립소결법으로 제조된 인공사 및 분쇄법으로 제조된 인공사로 분류할 수 있으며, 원료광물의 종류 , 제조공법에 따라 상이한 물리적 특성을 나타낸다 . 본 연구에서는 각종 주물사의 물성 , 주형강도 , 물리적 내구성 , 열적 내구성 , 소착시험편 주조 등의 비교 평가시험을 하였다 . 밀도에 따른 주물사 실사용량 , 주물사 형상에 따른 주형강도 , 주물사의물리적 및 열적 내구성 , 주물사의 내열특성을 종합적으로 고려하였을 때, 아크용사법으로 제조된 용융인공사 A1 또는 분말식화염용사법으로 제조된 용융인공사 B가 대형주강품 주조에 가장 적합한 구형의 인공사로 판단된다.

친환경 비할로겐 반응형 인계 난연제의 열적 특성

김용갑,( Chakravarthi Nallan ),전병철,이원주 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0

플라스틱의 용도가 건축용, 자동차용, 전기제품, 항공기, 선박 등으로 광범위하게 확대됨에 따라, 화재 발생시 안전을 고려한 난연화 필요성이 지속적으로 증대되고 있다. 최근에는 높은 난연성과 함께 환경에 적합한 재료의 개발이 강하게 요망되고 있으며, 이에 난연제의 비할로겐화에 대한 개발 요구가 크게 대두되고 있다. 본 연구에서는 폴리우레탄 혹은 에폭시 접착제 적용시 난연 특성을 향상시킬 수 있는 반응형 인계 다이올( 및 올리고머)을 합성 하였다. 또한 후가교성을 부여하기 위해 다이올( 및 올리고머)에 Vinyl기를 도입하였다. 합성된 다이올의 화학적 구조와 열적 특성은 NMR, TGA, DSC를 사용하여 측정하였고 인 함량에 따른 난연 특성을 관찰하였다.

특별세션 2 : 환경에너지대학원 인재양성 프로그램 연구성과 발표회 ; 탄화공정을 통한 계분의 특성에 관한 연구

이승희,이민석,김재경 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2013 No.4

우리나라에서는 신재생에너지 공급의무화 제도 및 온실가스 감축 목표 관리제도의 실시로 인하여 대체 에너지원 중 하나인 바이오매스에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, 축산 폐기물을 탄화공정에 의하여 에너지 원료로써 확보하면 온실가스의 저감효과가 뛰어나다는 점에서 차세대 바이오매스 에너지원으로 주목받고 있다. 국내에서 가축분뇨는 128,621ton/일이 발생하며, 이 중 계분은 20,561ton/일이 발생한다. 사육하는 닭은 조류독감 등의 가축전염병을 예방하기 위하여 각종 항생제를 투여하며, 계분에는 항생제 및 병원균이 다량 포함되어 있다. 계분에 포함된 항생제 및 병원균의 안전한 처리를 위하여 계분의 열적처리가 필요하다. 실험재료는 경기도 P시에서 사육한 닭의 계분을 채취하여 사용하였으며 수분을 제거하기 위하여 105±5℃로 24시간 이상 전 처리한 후 220㎛ 이하로 체 거름하여 시료로 사용하였다. 계분 내의 유기물 함량과 물리적 특성을 알아보기 위하여 삼성분 분석, 원소분석, 겉보기밀도 등을 실시하였으며, 계분의 열적 특성을 알아보기 위하여 TGA/DTG 분석, 발열량 분석 등을 실시하였다. 계분의 삼성분은 수분 81.27%, 가연분 12.39%, 회분 6.34%로 나타났으며, 다른 가축분뇨에 비하여 수분이 매우 많은 것으로 나타났다. 또한 가연분에 비하여 회분의 함량이 비교적 높아 탄화 후 탄화물의 수율에 영향을 미칠 것으로 판단된다. 계분의 원소분석 결과는 C 38.24%, H 5.44%, O 28.94%, N 2.23%, S 0.70%로 나타났으며, 이에 따라 질소화합물과 황화합물의 발생이 우려된다. 질소화합물과 황화합물은 대기오염물질이며 악취를 유발하는 물질이므로 이러한 물질들을 제거하기 위한 열적처리가 필요하다. 탄화공정은 고온에서 유기물을 열분해하는 공정이므로, 대기오염물질 및 악취발생물질 처리에 적합한 공정이다. 계분의 건조 전 겉보기 밀도는 기준 0.916g/cm3으로 높게 나타났지만, 건조 후 겉보기 밀도는 0.492g/cm3으로 크게 감소하는 것으로 나타났다. 계분의 발열량 분석 결과는 봄베 발열량계(Bomb calorimeter)를 이용하여 측정하였으며, 고위발열량은 1,516kcal/kg으로 나타났고, 일반적으로 고형연료의 발열량을 측정하는 기준인 저위발열량은 734kcal/kg로 나타났다. 이 결과에 따라 계분 원료는 에너지원으로 높은 효율을 보이지 않는 것으로 나타났으며, 탄화공정을 통한 원료의 개질이 필요한 것으로 판단된다. 계분의 열적 특성을 알아보기 위하여 실시한 TGA 분석 결과는 200℃정도부터 질량이 감소하기 시작하여 350℃에서 급격하게 감소하는 경향을 보였으며, 500℃ 이후에는 총 중량의 30%이하로 감소하여 더 이상의 중량 변화를 보이지 않았다. DTG 분석 결과는 온도가 증가됨에 따라 초기부터 300℃부근까지 흡열반응이 일어나는 것이 관찰되었고, 온도가 증가함에 따라 발열반응이 일어나며 그 이후에는 발열반응이 지속되는 것으로 나타났다.

유동분배판에 의한 원통-다관형 열교환기의 성능 특성에 관한수치해석적 연구 전열특성(Ⅱ)

박영민(Y.M. Park),이태호(T.H. Lee),정희택(H.T. Chung),김형범(H.B. Kim) 한국전산유체공학회 2016 한국전산유체공학회지 Vol.21 No.4

In the previous study, it is proved by numerical simulation that the baffle shaped as the porous plate installed in the inlet chambers improves the redistribution of the flow injecting to the tube bundles. In the present study, numerical simulation has been performed to investigate the effects of the flow distributors on the thermal characteristics of the shell and tube heat exchangers. The flow fields have been analysed by the three-dimensional Navier-Stokes solvers including the thermal conditions on the shell sides. The numerical results showed that the presence of the baffles improves the redistribution of the heat transfer to the tube bundles though the overall performance drop slightly on the present flow conditions.