국내산 벤토나이트에 대한 응용광물학적 특성 평가(Ⅱ) : 광물학적 특징, 체표면적 및 유변학적 특성과 그 연계성 Mineralogical Characteristics, Surface Area, Rheological Properties, and Their Relationships

노진환,유재영,최우진 한국광물학회 2003 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.16 No.1

국내산 벤토나이트의 유변학적 특성과 그 규제 요인을 파악하기 위해서 각종 응용광물학적 분석과 체표면적, 입도분포, 팽윤도 및 점성도를 측정하였다. 비교적 저품위(몬모릴로나이트 함량: 30∼75 wt%)를 이루는 Ca-형 벤토나이트들은 2-4㎛의 입도를 갖고 대부분 반자형의 엽상 결정체를 이룬다. 현탁액 상에서 벤토나이트 광물성분들의 입도 분포는 대체로 10∼100 ㎛ 범위에서 높은 비도를 보이고 전체적으로는 다소 복잡한 이중적인 분포양상을 나타낸다. 이 같은 양상은 제올라이트질 벤토나이트에서 보다 심하게 나타난다. 이 벤토나이트를 EGME 체표면적은 269-735 ㎡/g의 값의 범위를 갖는 것으로 측정되었다. 이 체표면적 값은 몬모릴로나이트의 함량, 수분함량 및 CEC 수치와 대체로 정비례하는 관계를 나타낸다. 제올라이트질 벤토나이트가 제올라이트를 함유하지 않는 것보다 전반적으로 약간 톺은 체표면적 값을 갖는다. 국내산 벤토나이트들은 전반적으로 낮은 팽윤도와 점성도를 나타낸다. 2∼5 wt%의 Na₂CO₃ 첨가에 으해서 유발된 국내산 벤토나이트들의 팽윤도 향상 최대치는 목모릴로나이트의 함량과 불순물, 특히 제올라이트의 함유 정도에 따라 250∼500% 수준인 것으로 측정되었다. Na 치환능력이 강한 제올라이트를 함유하는 벤토나이트의 팽윤도 향상에는 좀더 많은 양의 Na₂CO₃가 소요된다. 점성도에 있어서는 장석의 함량이 높고 상대적으로 낮은 입도와 결정도를 갖는 벤토나이트들이 비교적 높은 수치를 보이는 경향이 있다. 또한 현탁액의 pH가 상대적으로 높은 수치를 보이는 시료들이 대체로 점성도가 높은 것으로 나타난다. 그렇지만 벤토나이트의 주요한 유변학적 특성들인 팽윤도와 점성도는 몬모릴로나이트의 함량이나 평균 분산입도와는 뚜렷한 일률적인 상관관계를 보이지 않은 것으로 나타난다. 이에 비해서 팽윤도는 벤토나이트의 광물조성, 표면전하 특성, 입도 및 형상 등의 물리화학적 성향을 포과하는 체표면적인 수치와 대략적으로 반비례적인 관계를 보인다. 따라서 벤토나이트 현탁액에서의 유변학적 특성은 몬모릴로나이트의 표면전하 특성, 형태, 입도 및 조직 등의 차이에 의해서 달라지는 점토 입자들의 응집특성 및 취합결정의 형상에 주로 규제되고, 제올라이트와 같은 미세한 불순 광물성분들의 영향도 부수적으로 관여되는 복합적인 성향인 것으로 해석된다. Various applied-mineralogical characterization including measurements of surface area, size distribution, swelling index, and viscosity were done for some domestic bentonites in order to decipher the rheological properties and their controlling factors. The bentonites, which are Ca-type and relatively low-grade (montmorillonite contents: 30-75 wt%), occur mostly as subhedral lamellas with the size range of 2-4 um. The size distribution of mineral fractions in bentonite suspension is dominant in the range of 10-100 ㎛, and though rather complicated, exhibits roughly bimodal patterns. The feature is more conspicuous in the case of zeolitic bentonite. The bentonites have surface areas ranging 269-735 ㎡/g, which are measured by EGME adsorption method. The EGME surface areas are nearly proportional to the montmorillonite contents, moisture contents, or total CEC. In the surface area measurements, zeolitic bentonites have slightly higher values than those zeolite-free types. The measured swelling index and viscosity of domestic bentonites are comparatively low in values. The swelling values of bentonites were measured to be 250-500% at maximum by progressively mixing amounts of 2-5 wt% Na2₂CO₃, which varies depending on the contents of montmorillonite and other impurities, especially zeolite. Much amount of sodium carbonate is required for optimum swelling property of zeolitic bentonited which has usually strong Na-exchanged capacity. The bentonites, which are comparatively feldspar-rich and low in size and crystallinity, tend to be higher in viscosity values. In addition, the viscosity is largely higher in case of the bentonites with higher pH in suspension. However, the rheological properties of bentonites such as swelling index and viscosity do not show any obvious relationships with montmorillonite contents and mean particle size in suspension. In contrast, roughly speaking, the swelling index of bentonites is reversely proportional to the values of surface area which can be regarded as a collective physico-chemical parameter encompassing all the effects caused by mineral composition, surface charge, particle size, morphological form, and etc. in bentonites. Thus, the rheological properties in bentonite suspension appear to be rather complicated characteristics which mainly depend on the flocculation of clay particles and the mode of particle association, i.e. quasicrystals, controlled by surface charge, morphology, size, and texture of montmorillonite, and which partly affected by the finer impurities such as zeolite.

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.

유변학적 시험에 의한 연고제제의 물성평가

성학모,도티 무이,오주석 K-뷰티인그리에경영학회(구 한국인그리에학회) 2019 한국인그리에학회지 Vol.1 No.1

세립토의 모래함량에 따른 유변학적 특성 분석

강효섭,김윤태,Kang, Hyo-Sub,Kim, Yun-Tae 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.5

Rheological properties such as yield stress and viscosity is the main parameters to determine the fluidity of the debris flow. In this study, several series of rheometer tests were performed to investigate rheological properties of fine-grained soil samples with various sand contents and various liquidity indices. Test results indicated that the general shape of the flow curves for fine-grained soils had characteristics of a shear thinning fluid, with a decrease in viscosity as shear rate increases. The yield stress and viscosity of fine-grained soil samples with same sand content gradually decreased as the liquidity index increased. At the same liquidity index, yield stress and viscosity of fine-grained soil increased with an increase in sand content. The yield stress and viscosity of fine-grained soil greatly decreased with a slight increase in water content. Also, the yield stress and viscosity tend to increase with increasing concentration by volume($C_v$) of the fluid matrix. The values of the four coefficients ${\alpha}_1$, ${\alpha}_2$, ${\beta}_1$, and ${\beta}_2$ were obtained by regression analysis for each fine-grained soil. 항복응력, 점성과 같은 유변학적 특성은 토석류의 유변성을 결정하는 주요 매개변수이다. 본 연구에서는 다양한 액성지수와 모래함량을 가지는 세립토를 대상으로 유변측정 시험을 수행하였다. 이를 통해 전단응력-전단변형률속도 관계, 액성지수와 점성 및 항복응력 관계, 체적농도와 점성 및 항복응력 관계 등과 같은 다양한 분석을 통해 모래함량을 달리하는 흙에 대한 유변학적 특성을 파악하였다. 유변측정 시험 결과로부터 세립토의 유동곡선 특성은 전단변형률속도가 점차 커짐에 따라 곡선의 기울기가 감소하는 전형적인 전단담화(shear thinning)의 거동 형태를 나타냄을 알 수 있다. 동일한 모래함량을 갖는 시료에서 액성지수가 증가함에 따라 항복응력과 점성은 감소하는 경향을 보이며, 동일 액성지수 상태에서 모래함량이 커짐에 따라 항복응력과 점성 모두 증가하는 것으로 나타났다. 항복응력과 점성은 약간의 함수비 증가에도 크게 감소함을 알수 있다. 체적농도($C_v$)가 증가함에 따라 항복응력과 점성은 증가하는 경향을 나타낸다. 회귀분석을 통해 임의의 체적농도($C_v$)에 대한 항복응력과 점성의 계수 ${\alpha}_1$, ${\alpha}_2$, ${\beta}_1$, ${\beta}_2$를 산정하였다.

Kerosene 기반 젤 추진제의 Organic 젤화제 함량에 따른 유변학적 특성 연구

김계환(Kyehwan Kim),한승주(Seongjoo Han),박영훈(Younghoon Park),고수한(Soohan Ko),김진곤(Jinkon Kim),문희장(Heejang Moon) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11

본 연구에서는 Organic 젤화제인 THIXATROL<SUP>Ⓡ</SUP> ST를 사용하여 케로신 기반 젤 추진제를 제작하였다. 케로신 연료로는 S-OIL사의 등유를 사용하였으며 젤화제 함량 따른 유변학적 특성을 파악하였다. Kerosene 젤은 젤화제 함량 2.5wt%, 5wt%, 7.5wt%로 제작하였으며, 점도 측정 실험은 회전형 Rheometer를 사용하였으며 측정 조건은 측정 장비의 전단응력 조절 모드(Stress control mode)로 측정하였다. 측정시험 결과 전단박화 비뉴턴 유체의 거동 특성이 측정범위 전 구간에서 나타남을 확인하였다. In this study kerosene based gel propellant is produced with Organic Gellant THIXATROL<SUP>Ⓡ</SUP>st. The Kerosene fuel has been provided by a commercial oil company S-OIL. Rheological characteristics are investigated w.r.t Gellant contents which are 2.5wt%, 5wt%, 7.5wt%. Viscosity was measured by rotational rheometer in Stress control mode. As a results, the shear thinning behaviors were appeared in all measured shear-rate ranges.

시멘트 치환 제지애쉬 혼합물의 유변학적 특성 분석

최동욱,남부현,조병휘 한국도로학회 2024 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 Vol.2024 No.03

도로 노반의 동공 채움보수 및 지반 보강 방법으로 시멘트 혼합물을 사용한 그라우팅 보수공법이 널리 사용되고 있 다. 그러나 그라우팅의 재료로 사용되는 보통 포틀랜드 시멘트는 생산 과정에서 다량의 이산화탄소가 발생하여 환경오염 의 주요 원인으로 간주된다. 따라서 시멘트의 대체 재료로서 각종 산업부산물의 활용 가능성에 대한 연구가 활발하게 이 루어지고 있다. 본 연구에서는 도로 하부 동공 보수 및 보강용 그라우팅 재료로써, 제지 공정에서 발생하는 슬러지를 소 각하여 얻은 제지애쉬(Paper Ash)의 활용 가능성을 유변학적 관점에서 평가하였다. 제지애쉬는 보통 포틀랜드 시멘트와 화학적 조성이 비슷한 것으로 알려져 있다. 제지애쉬-시멘트 혼합물을 물-바인더 비율(W/B) 및 시멘트 치환율에 따라 유변학적 특성을 실험적으로 평가하였다. 실험 결과 제지애쉬의 특성상 100% 제지애쉬 혼합물은 유동성이 매우 낮은 결 과를 나타냈으며, 시멘트 치환율 20%까지 유의미한 유동 특선 개선 효과는 보이지 않았다. 그러나 시멘트 치환율이 20~30% 구간에서 유동성이 급격하게 개선되는 현상을 확인하였고, 30% 이상부터 추가적인 유동성 개선 효과는 미미하 였다. 또한 W/B가 높을수록 유동성은 개선되나 시멘트 치환율이 증가함에 따라 블리딩 발생량이 증가함을 확인할 수 있 었다.

알루미늄 나노입자 첨가량에 따른 케로신 젤의 유변학적 특성 변화

김시진(Sijin Kim),한승주(Seongjoo Han),김진곤(Jinkon Kim),강태곤(Teagon Kang),문희장(Heejang Moon) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5

본 연구에서는 젤화제 Thixatrol<SUP>Ⓡ</SUP> 및 100 nm 크기의 알루미늄 입자 첨가량에 따른 케로신 기반 젤 추진제를 제작하여 유변학적 특성을 파악하였다. 케로신 젤 추진제는 젤화제 첨가량 2.5 wt%, 5 wt%, 7.5 wt%의 세 가지 젤을 제작하였으며, 알루미늄이 첨가된 젤은 젤화제 7.5 wt%를 기반으로 입자 첨가량 10 wt%와 20 wt%의 두 가지 블렌딩 알루미늄 젤을 분석하였다. 회전형 rheometer를 이용하여 각 시료의 점도를 측정한 결과, 젤화제 첨가량 증가 및 알루미늄 입자 증가에 따라 점도값이 정성적으로 증가하는 경향을 보였다. 그러나 20 wt%의 높은 금속입자 함유 젤의 경우, 입자간 응집, 고형화로 인해 낮은 전단변형률 구간에서 조차 측정 신뢰도가 낮아 회전형이 아닌 모세관 또는 다양한 방식의 점도계 활용이 요구된다. In this study, the rheological characteristics of kerosene based gel propellants were investigated. For the gelling agent, Thixatrol<SUP>Ⓡ</SUP> has been used with 100 nm nano-sized aluminium particle addition. Three gellant contents of 2.5 wt%, 5 wt% and 7.5 wt% kerosene gels were first investigated where aluminium particles contents of 10 wt% and 20 wt% were added to 7.5 wt% gellant case. The viscosities of each sample measured by rotational rheometer show that the viscosity augments as gellant or aluminium content increases while the 20 wt% aluminum content resulted in failure of measurement due to the agglomerations of aluminum particles.

파라핀/알루미늄 연료의 알루미늄 입자크기 및 함유비 변화에 따른 유변학적 특성

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

Viscosity measurements were conducted to investigate the rheological characteristics of aluminized paraffin wax fuel. To identify the effect of size and contents of the aluminum particles on the variation of viscosity, samples of nano- and micro- sized aluminum particles with an average particle size of 100 nm and 8 m were prepared and measured using a rheometer. The observed viscosity increment patterns of the nano- and micro-sized particles were vey different, and particularly above 10 wt%, where a relatively low overall regression rate is expected for nano- content fuel. It is possible that this phenomenon could cause the reduced entrainment regression rate. 본 연구에서는 하이브리드 로켓용 파라핀/알루미늄 연료의 유변학적 특성 파악을 위한 점도 측정을 수행하였다. 혼합된 알루미늄 입자의 크기와 첨가량에 따른 유변학적 특성을 파악하기 위해 평균 입도 100 nm, 8 m의 나노 및 마이크로 크기 알루미늄 입자첨가 시료를 제작하였으며, 회전형 레오미터를 사용해 점도를 측정하였다. 나노 및 마이크로 입자 함유비에 따른 증가율 패턴은 대단히 상이하였으며 입자의 함유비 10 wt%를 경계로 점도 증가율이 구분되었고, 나노입자 첨가 시 연료의 유입 후퇴율 감소에 따른 총 후퇴율의 저하를 예상할 수 있었다.

액성지수에 따른 흙의 점성과 항복응력 특성

강효섭,김윤태,Kang. Hyo-Sub,Kim. Yun Tae 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.1

항복응력, 점성과 같은 유변학적 특성은 토석류의 유동성을 결정하는 주요 매개변수이다. 본 연구에서는 액성지수 변화에 따른 유변물성 특성을 파악하기 위해 다양한 액성지수 상태의 세립토를 대상으로 유동측정기(Rheometer)를 이용하여 유변물성을 분석하였다. 세립토의 전체적인 유동곡선의 형태는 전단담화(shear thinning) 거동형태를 보이고 있으나, 액성지수가 커질수록 전단담화 거동형태에서 의가소성(pseudoplasticity)과 가까운 거동을 나타낸다. 액성지수가 증가함에 따라 항복응력과 점성은 감소하는 상관관계를 보이며, 체적농도(<TEX>$C_{\nu}$</TEX>) 값이 커짐에 따라 항복응력과 점성은 증가하는 경향을 보인다. 항복응력과 <TEX>$C_{\nu}$</TEX> 관계, 점성과 <TEX>$C_{\nu}$</TEX> 관계에 대한 선형 회기분석을 수행하여 세립토의 경험적 계수 값인 <TEX>${\alpha}_1$</TEX>, <TEX>${\alpha}_2$</TEX>, <TEX>${\beta}_1$</TEX> 및 <TEX>${\beta}_2$</TEX>를 도출하였다. Rheological properties such as yield stress and viscosity is the main parameters to determine the fluidity of the debris flow. To evaluate the effects of liquidity index(water content) on the rheological properties of fine-grained soils, several series of rheometer tests were performed on soil specimens with various liquidity indices. The general shape of the flow curve for fine-grained soil is a shear thinning fluid, whereas some soils with high liquidity index are close to a pseudoplasticity-like fluid. The yield stress and viscosity gradually decreased as the liquidity index(water content) increased. Also, the yield stress and viscosity tend to increase with increasing concentration by volume(<TEX>$C_{\nu}$</TEX>) of the fluid matrix. The values of the four empirical coefficients <TEX>${\alpha}_1$</TEX>, <TEX>${\alpha}_2$</TEX>, <TEX>${\beta}_1$</TEX>, <TEX>${\beta}_2$</TEX> and were obtained by regression analysis for each fine-grained soil.

Flowable 복합레진의 slumping 경향과 유변학적 성질

이인복,민선홍,김선영,조병훈,백승호 대한치과보존학회 2009 Restorative Dentistry & Endodontics Vol.34 No.2

본 연구의 목적은 flowable 복합레진의 조작성과 큰 연관이 있는 slumping 경향을 측정하는 방법을 제시하고 이와 관련이 있는 복합레진의 유변학적 특성을 고찰하였다. 5 종의 flowable 복합레진 (Aelitefil Flow:AF. Filtek flow: FF. DenFil flow: DF, Tetric flow:TF and Revolution: RV)이 사용되였다. 주사기에 담긴 일정량의 복합레진을 일정한 속도로 가압할 수 있는 장치를 이용하여 슬라이드글라스 위에 사출한 후 25℃의 실온에서 10초 동안 slumping이 일어나도록 방치 한 후 광중합 하였다. 복합레진의 slumping 경향을 평가하기 위해 원뿔 형 혹은 돔형으로 경화된 시편의 aspect, ratio (밑면의 지름에 대한 높이의 비)를 구하였다. Slumping 경향과 복합레진의 유변학적 성질과의 관련성을 알아보기 위해 Rheometer를 사용하du 각진동수 ω=0.1-100 rad/s의 범위에서 동적진동전단시험을 시행하여 복합레진의 복소점도를 구하였다. 복합레진의 slumping 경향을 비교하기 위해 일원분산분석 및 Turkey's post test를 시행하였고 (α<0.05) 복소점도와 aspect ratio 사이의 관련성을 알아보기 위해 회귀분석을 시행하였다. 결과는 다음과 같다. 1 Slumping 후 aspect ratio를 측정하여 비교한 flowable 복합레진의 slumping 경향은 제품에 따라 큰 차이를 보였다 (AF <FF < DP< TF <RV, P<0.05) 2. Flowable 복합레진은 전단률이 증가함에 따라 점도는 감소하는 pseudoplasticity를 보였고 그 경향은 AF가 가장 컸고 RV가 가장 낮았다. 3. Slumping 저항성은 복소점도가 증가함에 따라 증가하였다. 4 Aspect ratio에 바탕을 둔 slumping 경향의 측정방법은 임상에서 flowable 복합레진의 선택과 새로 개발된 재료의 평가에 유용할 것으로 사료된다. The aim of this study was to develop a method for measuring the slumping resistance of flowable resin composites and to evaluate the efficacy using rheological methodology. Five commercial flowable composites (Aelitefil flow:AF. Filtek flow:FF .DenFil flow:DF. Tetri flow:TF and Revolution:RV) were used. Same volume of composites in a syringe was extruded on a glass slide using a custom-made loading device. The resin composites were allowed to slump for 10 seconds at 25℃ and light cured. The aspect ratio (height/diameter) of cone or dome shaped specimen was measured for estimating the slumping tendency of composites. The complex viscosity of each composite was measured by a dynamic oscillatory shear test as a function of angular frequency using a rheometer. To compare the slumping tendency of composites one way-AN0VA and Turkey's post hoc test was performed for thc aspect ratio at 95% confidence Ievel. Regression analysis was performed to investigate the relationship between the complex viscosity and the aspect ratio. The results were as follows. 1. Slumping tendencv based on the aspect ratio varied among the five materials (AF <FF < DF<TF<RV). 2. Flowable composites exhibited pseudoplasticity in which the complex viscosity decreased with increasing frequency (shear rate). AF was the most significant. RV the least. 3. The slumping tendency was strongly related with the complex viscosity. Slumping resistance increased with increasing the complex viscosity. The slumping tendency could be quantified by measuring the aspect ratio of slumped flowable composites. This method may be applicable to evaluate the clinical handling characteristics of flowable composites.