발포우레탄을 이용한 아스팔트의 포트홀 방지 캡슐 개발

황인수,김재훈,문건웅 한국도로학회 2013 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 Vol.2013 No.09

최근 오랜기간에 걸친 장마와 많은 호우로 인해 교통량이 집중된 도로에서 아스팔트가 깨져있는 경우를 많이 확인할 수 있다. 이런 포트홀(Pothole)과, 포트홀로 인해 크로커다일 크래킹(Crocodile Cracking)이 발생한 도로 위를 자동차가 통과하게 되면 타이어 손상, 승차감 저하 등 자동차와 차내의 사람들이 큰 불편함을 겪게 된다. 이 포트홀을 보수하는 방법으로 도로 주변을 모두 드러내어 다시 도로 포장을 하는 매우 비경제적이고 비효율적인 보수방식이 고수되고 있다. 따라서 우리는 포트홀이 생성되는 기작을 연구하고 이를 막아보는 방법을 탐구하여 포트홀 생성 가능성 자체를 차단하는 새로운 방식을 연구하기로 했다. 우리가 생각해낸 방식은 사회 다방면에서 사용되어 쉽게 구할 수 있는 우레탄으로, 여러 우레탄 중 발포우레탄은 경화제 첨가시 부피가 커지는 발포 과정이 진행된다. 우리는 포트홀이 생성되기 전에 발생하는 공동을 우레탄을 사용하여 메운다면 포트 홀이 생성되는 것을 막을 수 있을 것이라 생각했고, 이런 우레탄을 캡슐 형태로 아스팔트 내부에 투입하여 외부 충격에 의해 캡슐이 자연스럽게 깨지면서 내부의 우레탄과 경화제가 밖으로 흘러나와 발포 과정이 일어나도록 만들고자 했다. 우리는 먼저 발포우레탄의 성능을 확인해보고 실제 도로에 적용할 수 있는지를 확인하기 위해 개미집 모형 내부의 공동을 우레탄으로 채우고 발포율을 확인하는 예비 실험을 진행하였다. 이후, 시험관의 껍데기, 얼음, 판 등을 이용하여 내부에 우레탄을 채울 수 있는 관형 캡슐을 제작하고자 했으나 아스콘의 접착력 등의 이유로 인해 좋은 캡슐 모형을 제작하는 데 실패했다. 이후, 우리는 라텍스 장갑을 이용하여 캡슐을 제작할 수 있었으며, 이를 개미집 모형 내부에 투입하고 외부의 압력을 통해 분쇄한 결과 내부의 우레탄과 경화제가 외부로 유출되어 발포 과정이 진행된 것을 확인할 수 있었다. 우리는 이것을 실제 아스팔트 조각에 적용시켜 발포를 통한 공극 충진과 함께 접착력까지 강화시킬 수 있다는 것을 확인했다. 본 연구에서 우레탄-아스팔트 접착체는 한국산업규격(KS)에서 권장하고 있는 인장전단강도를 준수하고 있으므로 중대형 차량 역시 충분히 통행할 수 있어 실제 아스팔트에 적용함에 무리가 따르지 않을 것으로 예상되며, 우레탄이 공동을 충진하고, 아스팔트를 강화시키며, 물이 아스팔트 내부로 덜 스며들게 하여 포트홀 생성을 더욱 효과적으로 방지할 수 있는 방식으로 생각된다. 제작한 우레탄-아스팔트 접착체에서, 단위 면적당 포함되는 캡슐의 양에 대한 공동 충진의 효율을 분석하는 후속 연구가 진행된다면 가장 효율적인 캡슐량을 얻어낼 수 있을 것이다. 한편, 본 실험에서 제작한 캡슐을 토대로 아스팔트에 투입시킬 캡슐 제작 비용을 계산한 결과, 현재 포트홀 보수 비용(개당 2만원)의 80% 이상을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

석조문화재 복원용 우레탄 메움제 및 접착제에 관한 연구

한원식,이호연,박기정,홍태기,위광철 한국문화재보존과학회 2011 보존과학회지 Vol.27 No.1

석조 문화재의 복원을 위하여 우레탄 복원제를 제조하였다. 제조된 우레탄 복원제는 그간 석조 문화재 복원용 재료로 주로 사용해 왔던 에폭시계 복원제 정도의 강한 접착 강도와 인장 강도를 나타내고 있으며, 충진성, 수축성, 도색성 등의 물성 역시 에폭시계 복원제와 유사하게 제조되었다. 특히, 이 우레탄 복원제는 그간 가장 큰 문제점으로 대두되었던 에폭시계 복원제의 황변 현상과 비가역성 문제를 해결함으로서, 석조문화재의 복원의 항구성과 지속적인 안정성을 부여할 수 있을 것으로 보인다. 또 본 복원제를 메움제와 접착제로 직접 적용하여 사용하였으며, 이를 재 용해하여 복원에 사용된 우레탄을 제거할 수 있어 본 복원제의 가역성을 나타내었다. 이 복원제는 작업 환경에 따라 복원자가 가사 시간을 조정할 수 있도록 제조되어 사용의 편리성 또한 증진시켰다. 또 이 복원제는 강한 접착력과 인장 강도를 가지고 있어 석조문화재 이외의 도자기나 금속 문화재 등의 다양한 문화재의 메움제나 접착제로 사용이 가능할 것으로도 사료된다.

유구 전사 및 토층 전사 전용 우레탄 수지의 합성과 그 적용에 관한 연구

위광철,서정호 한국문화재보존과학회 2010 보존과학회지 Vol.26 No.3

유구 전사용으로 수입되어 사용되는 우레탄 수지 NS-10을 대체하기 위하여 1 차 유구 전사용과 토층 전사용 우레탄 수지를 합성하였다. 합성된 우레탄 수지는 NS-10과 비교하여 볼 때, 수분을 함유하는 토양에서 같은 침투력을 갖고 있으며, 유구 전사 시, 최종생성물인 에폭시 표면과 우레탄 pre-polymer 층의 박리에도 안정한 도막층을 형성하였다. 1 차 유구 전사용으로 사용될 우레탄은 NS-10과 같이 강한 인장 강도를 부여하고자 했으며, 토층 전사용 우레탄의 경우에는 역시 NS-10과 같은 인장 강도를 가지되 NS-10보다 경질성을 증가시켰다. 이 경질성의 증가로 인하여 토층 전사 후에도 토층 전사체 후면의 작업을 최소화할 수 있는 장점을 갖게 되었다. 최종적으로 합성된 우레탄 수지들을 실험실에서 제작한 압착 토양과 실제 유구와 유사한 토양에 직접 적용하여 본 결과, 기존에 사용하였던 NS-10과 비교하여 만족스런 침투력과 안정성을 가지고 있는 전사체를 형성함을 보여 작업자에게 편의성을 주는 우수한 전사용 수지였다.

폐 우레탄 및 RPF 혼소에 의한 배가스 특성 파악

박세원,서용칠,이장수,양원석,강재준,Alam MD Tanvir 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

전 세계적으로 지속적인 천연자원의 사용으로 인해 고갈 시점이 다가옴에 따라 신재생에너지 및 신에너지 사용이 불가피한 상황에 이르렀다. 이러한 신재생 에너지 중에서 국내의 경우 약 70% 이상을 차지하는 폐기물에 대한 에너지화 기술 및 처리 기술 연구는 지속적으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 ‘전기・전자제품의 재활용 및 자동차의 자원순환에 관한 법률’에 의해 관리되어 지고 있는 전기・전자 제품 중 주로 재활용되지 못하고 전량 위탁 소각되고 있는 폐 우레탄과 펠렛화를 통해 고형 연료로 만들어진 RPF 혼소 시 발생하는 배가스 특성에 대해 파악하고자한다. 혼소 대상 물질인 폐 우레탄과 RPF의 경우, 모두 고발열량 시료로써, 소각에 활용 시 높은 열 회수율을 기대 할 수 있다고 판단된다. 실험 조건의 경우, 고정층 반응기에서 실험을 진행하였으며, 혼소 비율은 각각 우레탄 30%, 50%, 100%로 하였다. 특히, 소각에서 가장 중요한 운전요인중 하나인 공기비는 기존 소각 시설에서 1.5에서 2.0사에서 운전되지만, 본 연구에서는 2.0과 3.0에서 진행하였다. 이것은 반응기 가 실험실 규모의 반응기로 산화제와 대상 시료간의 접촉이 원활히 일어나지 않는 이유에서 기존 소각 시설에서 운전되는 공기비 보다 높게 산정하였다. 배가스 조성의 경우에는 산소(O2), 일산화탄소(CO) 그리고 이산화탄소(CO2)를 실시간 가스 분석기를 사용하여 측정을 실시하였다. 마지막으로 가스상 오염물질은 폐 우레탄의 원소 분석 결과, 질소(N) 함유량이 높아 소각 및 열처리 공정에 적용시 질소화합물 배출이 많이 될 것으로 판단하여 질소화합물인 NOx, NH3, HCN에 대하여 분석을 실시하였다. 위 가스상 오염물질은 대기오염공정시험법을 참고하여 습식법으로 진행되었으며, 샘플링 된 흡수액은 IC(Ion Chromatography) 분석을 통해 농도 계산을 할 수 있었다.

금속유물 강화처리를 위한 우레탄 수지의 적용성 연구

이호연,위광철 한국문화재보존과학회 2011 보존과학회지 Vol.27 No.4

금속 유물의 부식 방지를 위하여 우레탄 코팅제를 제조하였다. 제조된 우레탄 코팅제를 이용하여 그 동안 금속유물 코팅제로 주로 사용된 아크릴계 코팅제의 광택성과 코팅 후에 나타나는 변색 등의 문제점을 해결하고자 하였다 . 이를 위하여 합성된 우레탄 코팅제는 아크릴계의 코팅제보다 광택이 낮고 색상 변화가 적도록 제조하였다. 이 코팅제는 기존의 코팅제에 비하여 얇은 코팅 층을 형성하면서도 우수한 접착력을 나타내었으며, 다양한 주위 환경에 의해 나타나는 금속 유물의 표면 산화에 대한 저항력과 표면에서의 발수력이 우수하였다. 또한, 아세톤, 톨루엔, 자일렌 등의 유기용매에 쉽게 용해되는 가역성이 우수한 결과를 나타내고 있어 기존의 아크릴계 금속 유물 코팅 재료를 대체할 수 있는 안정적인 코팅제로 사용할 수 있을 것으로 판단된다. Urethane coating agent was made up in order to prevent corrosion on metal relics. This urethane coating agent was designed to solve problems linked to gloss and discoloration caused by existing acrylic coating agent which is mainly applied to metal relics. For the purpose, the urethane coating agent was made up which has lower gloss and slight color change. This coating agent formed thinner coating layer with excellent adhesion compared to the existing agent and has outstanding resistance to the surface oxidization of metal relics and water repellent on the surface. In addition, the agent is considered a stable coating agent replacing current acrylic coating agent with showing easy dissolution in organic solvents such as acetone, toluene and xylene with excellent result in reversible reaction.

폐 우레탄 및 RPF 혼소에 의한 배가스 특성 파악

박세원,서용칠,이장수,양원석,강재준,( Alam Md Tanvir ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

전 세계적으로 지속적인 천연자원의 사용으로 인해 고갈 시점이 다가옴에 따라 신재생에너지 및 신에너지 사용이 불가피한 상황에 이르렀다. 이러한 신재생 에너지 중에서 국내의 경우 약 70% 이상을 차지하는 폐기물에 대한 에너지화 기술 및 처리 기술 연구는 지속적으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 ‘전기ㆍ전자제품의 재활용 및 자동차의 자원순환에 관한 법률’에 의해 관리되어 지고 있는 전기ㆍ전자 제품 중 주로 재활용되지 못하고 전량 위탁 소각되고 있는 폐 우레탄과 펠렛화를 통해 고형 연료로 만들어진 RPF 혼소 시 발생하는 배가스 특성에 대해 파악하고자한다. 혼소 대상 물질인 폐 우레탄과 RPF의 경우, 모두 고발열량 시료로써, 소각에 활용 시 높은 열 회수율을 기대 할 수 있다고 판단된다. 실험 조건의 경우, 고정층 반응기에서 실험을 진행하였으며, 혼소 비율은 각각 우레탄 30%, 50%, 100%로 하였다. 특히, 소각에서 가장 중요한 운전요인중 하나인 공기비는 기존 소각 시설에서 1.5에서 2.0사에서 운전되지만, 본 연구에서는 2.0과 3.0에서 진행하였다. 이것은 반응기 가 실험실 규모의 반응기로 산화제와 대상 시료간의 접촉이 원활히 일어나지 않는 이유에서 기존 소각 시설에서 운전되는 공기비 보다 높게 산정하였다. 배가스 조성의 경우에는 산소(O₂), 일산화탄소(CO) 그리고 이산화탄소(CO₂)를 실시간 가스 분석기를 사용하여 측정을 실시하였다. 마지막으로 가스상 오염물질은 폐 우레탄의 원소 분석 결과, 질소(N) 함유량이 높아 소각 및 열처리 공정에 적용시 질소화합물 배출이 많이 될 것으로 판단하여 질소화합물인 NOx, NH₃, HCN에 대하여 분석을 실시하였다. 위 가스상 오염물질은 대기오염공정시험법을 참고하여 습식법으로 진행되었으며, 샘플링 된 흡수액은 IC(Ion Chromatography) 분석을 통해 농도 계산을 할 수 있었다. 사사: 이 논문은 환경부의 “지식기반 환경서비스(폐자원에너지화) 전문인력양성사업” 및 “폐자원에너지화 기술개발사업” 에서 지원받았으며 이에 감사드립니다.

사용후핵연료 수송용기 충격완충체에 적용되는 발사목과 우레탄 폼의 기계적 특성 및 저속충격특성 평가 연구

구준성(JunSung Goo),신광복(KwangBok Shin),최우석(WooSuk Choi) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.11

본 논문의 목적은 사용후핵연료 수송용기 충격완충체의 완충재질로 고려되고 있는 발사목과 우레탄 폼 심재, 그리고 샌드위치 패널에 대한 저속충격거동 및 기계적 특성을 평가하는 것이다. 우레탄 폼은 등방성 재질로써 인장, 압축, 그리고 전단의 기본물성시험을 수행하였으며, 발사목은 서로 다른 직교방향에서 다른 물성을 갖는 이방성 재료이므로 아홉가지 방향에 대한 기계적 특성 평가를 하였다. 충격시험용 심재와 샌드위치 패널 시험편은 충격시험기를 사용하여 세가지 충격에너지 레벨(1J, 3J, 그리고 5J)에 대한 저속충격시험을 수행하였다. 시험 결과, 우레탄 폼과 성장방향을 제외한 발사목은 충격에너지 흡수율, 접촉하중, 그리고 손상영역에서 유사한 거동을 보였으며, 우레탄 폼 심재는 난연성과 비용절약이 우선시 되는 설계에서 완충재질로서 추천될 수 있고, 발사목 심재는 사용후핵연료 수송용기의 경량화를 위한 완충재질로써 우선 고려될 수 있다. This paper aims to evaluate the low-velocity impact responses and mechanical properties of balsa-wood and urethane-foam core materials and their sandwich panels, which are applied as the impact limiter of a nuclear spent fuel shipping cask. For the urethane-foam core, which is isotropic, tensile, compressive, and shear mechanical tests were conducted. For the balsa-wood core, which is orthotropic and shows different material properties in different orthogonal directions, nine mechanical properties were determined. The impact test specimens for the core material and their sandwich panel were subjected to low-velocity impact loads using an instrumented testing machine at impact energy levels of 1, 3, and 5 J. The experimental results showed that both the urethane-foam and the balsa-wood core except in the growth direction (z-direction) had a similar impact response for the energy absorbing capacity, contact force, and indentation. Furthermore, it was found that the urethane-foam core was suitable as an impact limiter material owing to its resistance to fire and low cost, and the balsa-wood core could also be strongly considered as an impact limiter material for a lightweight nuclear spent fuel shipping cask.

우레탄 개질 아스팔트 바인더(UMAB) 주재의 저장 안정성 및 점성에 대한 연구

조명환,진정훈,이종화,윤승우,김장섭 한국방재학회 2012 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.11 No.-

최근 도로 파손 발생 이전에 유지관리 차원에서 최소 비용으로 최대 효과를 볼 수 있는 예방적 유지보수공법에 대한 관심이 증가하고 있다. 예방적 유지보수공법 중에서 많이 사용되는 것이 표면처리공법으로 유화 아스팔트 바인더 또는 개질 유화 아스팔트 바인더가 사용되고 있다. 일반적으로 유화 아스팔트 바인더는 상온 시공이 가능하지만 공용 수명이 짧은 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 유화 아스팔트 계열 바인더의 단점을 보완하기 위하여 우레탄으로 개질된 아스팔트 바인더를 개발하고자 하며, 우레탄 개질 아스팔트 바인더 주재에 대한 저장 안정성 및 점도 실험을 수행하였다. 실험 결과 프로세스 오일의 양은 아스팔트 바인더 혼합물 중량에 대하여 30% 이상 필요한 것으로 나타났다. 아로마계, 나프탄계 및 파라핀계의 프로세스 오일을 혼합한 아스팔트 바인더 혼합물과 이소시아네이트를 혼합 할 경우 재료 분리가 발생했다. 재료 분리가 발생하지 않은 주재에 대한 점도 시험 결과 TDI(Toluene Diisocyanate)를 첨가하여 주재를 생산하는 것이 MDI(Diphrnyl Methane Diisocyanate)를 첨가한 경우보다 점도 기준을 만족시키는데 유리한 것으로 나타났다.

공사현장의 경질 우레탄폼 노출면의 착화 및 화염확대 실증실험을 통한 착화방지공법 개발연구

이영재(Lee, Young-Jae),박형주(Park, Hyung-Joo) 대한건축학회 2013 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.29 No.7

The building construction industry has the highest death rate related to fire accidents occurred during urethane foam works. In order to quantify the risk of urethane foam works in construction phase, several large scale fire experiments has done for discovering the ignitability and flame spread rate of the urethane foam in a compartment room. Consequently, an oxygen-welding flame is not easy to ignite the surface of urethane foam due to its self-extinguishment ability. Nevertheless, if the urethane foam surface was ignited by pool-pan flame touch, flame has proved to spread very fast along neighboring surfaces in a compartment. Because flame spread rate of urethane foam was very high, other instant endeavor for extinguishment has proved being useless in fire accident site. Therefore effective protection method has designed to prevent fire on the urethane foam surface and its ability was tested by large scale experiments by pool-pan flame. Consequently, vermiculite plaster covering method surface of urethane foam has proved to be best way when it comes to preventing fire in site.

봉화 북지리 석조반가상의 보존 및 받침대 안정성 평가

채우민,장민경,이용희,황현성 국립중앙박물관 2016 박물관보존과학 Vol.17 No.-

경북대학교박물관에서 소장하고 있는 봉화 북지리 석조반가상은 국립중앙박물관 특별전 ‘고대불교조각대전 〈불상, 간다라에서 서라벌까지〉’의 전시를 위해 운송과정을 거쳐 보존처리를 수행하였다. 석조반가상에는 표면에 오염물, 입상분해, 균열 등이 발생한 상태였으며 특히, 하단부가 사선으로 파손되어 단독으로 세울 수 없었으므로 전시 시 직립 안정성을 확보하기 위한 받침대를 제작하였다. 또한 암석의 구성광물을 동정하고 오염물을 확인하기 위해 편광현미경 및 실체현미경 관찰, SEM-EDS분석을 실시하였다. 그 결과, 봉화 북지리 석조반가상은 흑운모 화강암으로 구성된 것을 확인하였다. 새로 제작한 받침대에 원형의 우레탄수지로 만든 봉을 여러 군데 박아 넣었고 이에 대한 마찰력 실험으로 받침대 안정성을 평가하였다. 우레탄수지 및 에폭시수지의 마찰력 비교실험에서는 에폭시수지보다 우레탄수지가 높은 마찰계수 결과를 나타냈다. 따라서 봉화 북지리 석조반가상은 우레탄봉을 사용한 받침대를 받침으로써 보다 안정적인 전시가 가능하였다. The Bukji-ri Stone Pensive Bodhisattva of Bonghwa in the collection of Kyungpook National University Museum was transported to the National Museum of Korea for display in a special exhibition(‘Masterpieces of Early Buddhist Sculpture 100 BCE-700 CE’) and therefore underwent conservation ahead of the exhibition's start date. The stone sculpture had visibly encrusted surface dirt, granular disintegration and fissures upon arrival. Notably, a crack running obliquely across its lower half rendered the object unable to support its own weight without a pedestal, so one was created in order to maintain the sculpture in an upright position while on exhibition. The sculpture was further examined using a polarizing microscope and a stereoscopic microscope. SEM-EDS resulted in petrographic analysis of the stone’s mineral composition and identification of its surface contaminants. Polarizing light microscopy confirmed biotite granite as the main mineral component of the object. Several urethane resins cast in round cross-sections were inserted into the newly made pedestal and stability tests were perform to measure the frictional force of the resins. An additional test was performed to compare urethane resin and epoxy resin, with results showing urethane to have a higher coefficient of friction. Utilizing a pedestal with urethane resin effectively ensured the stability of the Bukji-ri Stone Pensive Bodhisattva of Bonghwa during the aforementioned exhibition.