직물섬유 보강 콘크리트(textile reinforced concrete, TRC)는 콘크리트 매트릭스를 직물섬유로 보강한 복합재료로 높은 강도 및 우수한 연성을 발휘한다. 본 논문에서는 TRC로 보강된 구조 부재의 성능 평가를 위해 그 유효물성치를 멀티스케일에 기반한 해석적 방법을 통해 평가하였다. 유효물성치 산정을 위해 감소차수모델(reduced order model)에 기반한 3차원 유닛셀 유 한요소해석법을 이용하였다. 계산된 유효물성치를 TRC 보강 휨 부재의 유한요소해석에 활용하여 하중-변위 그래프를 도출하였 다. 계산된 유효물성치를 TRC 보강 휨 부재의 유한요소해석에 활용하여 하중-변위 그래프를 도출하였으며, 이의 정확성을 평가 하기 위해 TRC 복합패널의 4점 휨실험을 수행하고 그 결과를 유한요소 해석결과와 비교 및 분석하였다.

웨어러블 광섬유 직물의 주요 요건은 의류에 적용하기 위해 높은 유연성을 전제로 해야 한다는 점과 인체의 평평한 부위뿐만 아니라 굴곡이 있는 구간에서도 발광 효과, 즉 휘도를 유지해야 한다는 점이다. 따라서 본 연구에서는 위 조건을 충족하는 웨어러블 광섬유 직물의 세부 구조를 직조(weaving) 타입과 자수(computer embroidery) 타입의 2가지 로 제작하였고, 이를 토대로 다음의 두 가지 조건에서 실험을 실시하였다. 첫째, 굴곡이 없는 평평한 상태에서의 웨어러블 광섬유 직물을 1㎝간격으로 총 10개의 측정점을 좌표화하여 그 휘도를 측정하였다. 둘째, 인체 부위 중 입체적 굴곡이 발생하는 팔뚝 부위에 가로 방향으로 웨어러블 광섬유 직물을 배치하고 1㎝ 간격으로 총 10개의 측정점을 좌표화하여 그 휘도값을 측정하였다. 그 결과 직조(weaving) 타입의 경우, 평평한 상태에서의 휘도값은 최대 5.23cd/㎡, 최소 2.74cd/㎡, 평균 3.56cd/㎡, 표준편차 1.11cd/㎡로 나타났고, 팔뚝 부위에서의 휘도값은 최대 7.92cd/㎡, 최소 2.37cd/㎡, 평균 4.42cd/㎡, 표준편차 2.16cd/㎡로 나타났다. 또한 자수(computer embroidery) 타입의 경우, 평평한 상태에서의 휘도값은 최대 7.56cd/㎡, 최소 3.84cd/㎡, 평균 5.13cd/㎡, 표준편차 1.04cd/㎡로 나타났고, 팔뚝 부위에서의 휘도값은 최대 9.62cd/㎡, 최소 3.63cd/㎡, 평균 6.13cd/㎡ 표준편차 2.26cd/㎡ 나타났다. 즉, 자수(computer embroidery) 타입의 경우가 직조(weaving) 타입의 경우에 비해 더 높은 발광 효과를 보였는데 이는 자수(computer embroidery) 타입의 세부 구조가 배면 소재로 인해 빛의 손실을 줄일 수 있었기 때문으로 사료된다. 또한 두 타입 모두에서 팔뚝 부위의 휘도가 평평한 상태에 비해 각각 124%, 119%로 나타나, 인체의 굴곡에도 본 웨어러블 광섬유 직물의 발광 효과가 우수하게 나타남을 알 수 있었다. 이는 빛의 파동설을 정의한 호이겐스의 원리(Huygens’ principle), 빛 파면의 진행 방향과 이루는 각도(θ)의 크기에 커지면 이와 비례하여 빛의 세기도 커진다는 호이겐스-프레넬-키르히호프 원리 (Huygens-Fresnel-Kirchhoff principle)와 일치하는 결과이다.

현대 섬유 기술의 발전으로 박리에 의한 복합체 파괴 가능성을 줄일 수 있고, 복합체의 전단강도를 향상시킬 수 있는 있는 3차원 직물섬유를 제작할 수 있게 되었다. 본 연구에서는 3D 직물섬유의 시멘트 기반 복합체 적용 가능성을 살펴보기 위해 3D 직물섬유의 종류, 매트릭스의 종류, 보 부재 높이를 변수로 한 3D 직물섬유 보강 모르타르 보 시험체를 제작하고 휨실험을 수행하였다. 휨실험 결과, 3D 직물섬유 보강 모르타르 부재는 전형적인 직물섬유 보강 콘크리트의 휨거동과 유사한 결과를 나타내었다. 3D 직물섬유 보강을 통해 보 부재의 휨강성 및 휨인성이 향상되었고, 6mm 스페이서를 가진 직물섬유 보강 시험체가 4mm 스페이서를 가진 직물섬유 보강 시험체 보다 더 높은 휨강도 및 휨인성을 보였다. 3D 직물섬유 보강 모르타르의 휨강도 및 휨인성을 보다 향상시키기 위해서는 높은 인장강도와 탄성계수를 가지는 섬유의 적용, 섬유량의 증가, 인장단에 가까운 섬유의 배치가 필요하다.

본 연구에서는 인체 친화적이고 환경 친화적인 패션제품 소재기획을 위한 기초 자료를 제시하고자 수행되었다. 이를 위해서 4종의 섬유소 소재를 대상으로 염색조건을 달리하여 천연 쪽 염색을 실시하여 색채특성과 색채감성을 평가하였으며, 이러한 특성이 선호도에 미치는 영향을 분석하였다. 쪽 염색된 직물은 모두 중, 저명도와 저채도의 남색(PB)을 구현하였다. 이들 직물의 색채특성은 섬유종류와 염색조건에 따라 유의한 차이를 보였다. 쪽 염색된 직물에 대한 색채감성은 스포티 감성, 클래식 감성, 내추럴 감성 등 3가지 요인으로 분류되었다. 이러한 색채감성은 섬유종류와 염색조건에 따라 부분적으로 유의한 차이를 나타내었다. 또한 쪽 염색 직물의 색채특성과 색채감성 요인 간에는 부분적으로 유의한 상관관계를 보였다. 쪽 염색 직물의 색채 선호도에 영향을 주는 요인으로는 색채감성 요인 중에서 클래식 감성과 스포티 감성, 색채특성에서는 L*값인 것으로 나타났다.

본 연구는 스마트 포토닉 의류 중 발광 의류에 적용될 수 있는 유연 광섬유 직물 디스플레이의 구현 방식을 고찰하였다. 유연 광섬유의 가공방법, 직물의 디스플레이 반사구조, 광원 색채에 따른 고유 휘도를 비교·분석하고, 이를 토대로 발광효과가 높은 광섬유 직물 디스플레이의 최적의 조건을 도출하고자 하였다. 광섬유 가공방법은 ‘직물화전 에칭(Pre-etching) 방법’과 ‘직물화후 에칭(Post-etching) 방법'을 비교하였고, 직물의 디스 플레이 반사구조는 ‘백색 직물(White Fabric)’과 ‘재귀반사 직물(Reflective Fabric)’을 사용한 두 경우를 비교하였다. 광원 색채는 RGB(Red, Green, Blue)의 휘도값을 비교함으로써, 유연 광섬유 가공방법과 배면소재에 따른 휘도값 차이를 광원 색채별로 비교·분석하였다. 분석 결과, 유연 광섬유의 가공방법과 직물의 디스플레이 반사구조의 두 직물화 방식의 변인 중 유연 광섬유의 가공방법이 직물의 디스플레이 반사구조보다 더 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 유연 광섬유의 가공방법 중에서는 ‘직물화후 에칭’ 방식이 ‘직물화전 에칭’ 방식보다 광섬유 직물의 발광효과를 높이는데 좀 더 주요한 것으로 나타났고, 직물의 디스플레이 반사구조에서는 전반적으로 ‘재귀반사 직물’ 배면이 ‘백색 직물’ 배면에 비해 유연 광섬유 직물의 발광효과를 높이는데 더 효과적인 것으로 나타났다. 유연 광섬유 직물 디스플레이의 발광효과를 높이기 위한 최적의 구현 조건은 유연 광섬유의 ‘직물화후 에칭’ 방식과 ‘재귀반사 직물’의 배면 배치가 조합되는 경우인 겻을 알 수 있었다.

최근 IT 융합 기술이 글로벌 시장의 핵심 화두로 떠오르면서, 스마트 의류 분야에서도 '의류+서비스 제공(service provider)' 기능을 갖는 PSS형 제품 디자인에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는PSS형 제품 디자인의 일환으로서 안전보호 기능의 산악복 용도에 적합한 발광특성을 지닌 유연 광섬유 기반 직물 디스플레이의 제직구성을 모색하고, 이를 적용한 산악복 모형 디자인을 제시하였다. 이를 위하여 제직 구성, 즉 직물조직과 광섬유 밀도가 다른 총 15개 광섬유 직물 디스플레이 시료를 제직하여, 이를 대상으로 각각의 휘도를 측정함으로써 발광특성을 분석하였다. 그 결과, '주자직 2:1', '주자직 3:1' 및 '능직 2:1', '능직 3:1'인 경우가 안전보호 기능을 위한 산악복으로서 적용이 가장 적합한 발광효과를 보이는 것으로 나타났다. 발광특성에 관한 분석 결과 및 최근 스포츠 패션 트렌드를 기초로 하여, 유연 광섬유 직물 디스플레이 적용 산악복 모형 디자인을 전개하였다.

본 연구는 직물섬유의 배치에 따른 직물섬유 보강 콘크리트의 휨 특성을 알아보기 위하여 세 가지 변수에 대하여 휨 실험을 수행하였다. 복합체의 인장부에 근접한 위치에 직물섬유가 배치될 경우 극한하중이 증가하는 것으로 나타났다.

The paper presents the experimental investigation on the flexural behavior of Textile Reinforced Concrete (TRC) composite pannel. This new composite material has been developed to improve the structural performance of RC columns. The mechanical behavior under static loading of the composite elements is evaluated through the flexural testing. The first set of specimens was a normal concrete element without the textile. The second set of specimens was strengthened by 3D textile fabric. Testing data are analyzed to investigate the performance of the 3D textile reinforced concrete specimens compared to the performance of the normal elements.

미생물전해전지(Microbial Electrolysis Cells, MECs)는 산화전극과 환원전극 사이에 적당한 전위차가 유지되도록 외부전원을 이용하여 전압을 인가함으로서 산화전극 표면에 부착 성장하는 전기적으로 활성을 가진 미생물에 의한 유기물 분해를 촉진시키고 수소나 메탄과 같은 유용물질을 생성시키는 장치이다. 따라서, 최근 미생물전해전지를 이용하여 유기성 폐수의 처리 및 에너지회수를 위한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 미생물전해전지의 운전과 성능에서 미치는 가장 중요한 인자 중의 한 가지는 전극이다. 지금까지 미생물전해전지 연구에 사용되어온 전극들은 대부분 전기전도성이 낮거나 부식이 문제가 된 경우가 많아 실용화에 걸림돌이 되고 있다. 여러 가지 전극재료들 중 흑연섬유직물(GFF; Graphite Fiber Fabric)은 내구성이 강하고 비표면적이 넓지만 전기전도성이 낮다는 단점이 있으며, 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)는 전도성이 대단히 우수한 물질이지만 전극으로 성형, 가공하기 위한 제작기술이 없는 상황이다. 본 연구에서는 흑연섬유직물의 표면에 탄소나노튜브를 전기영동전착법(Electrophoretic deposition, EPD)으로 고정함으로서 내구성이 높고 비표면적과 전도성이 우수한 전극을 제작하기 위한 연구를 수행하였다. 탄소나노튜브를 흑연섬유직물의 표면에 전착시키기 위하여 먼저, 탄소나노튜브(1g)와 PEI(Polyethylenimine) 및 nickel pyrite(PEI1000-Ni500ppm, PEI500-Ni250ppm, PEI500- Ni500ppm)를 초순수 1L에 혼합한 다음 초음파를 이용하여 분산시켜 전기영동 용액을 준비하였다. 면적이 동일한 흑연섬유직물(Working Electrode: GFF)과 스텐리스망(Counter Electrode: stainless steel mesh)을 전기영동 용액에 평행하게 고정하고 두 전극 사이에 전압을 인가하여 전착시켰으며, 200℃에서 열처리를 하여 미생물전해전지용 전극을 제작하였으며, 전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 이용하여 흑연섬유직물의 표면에 전착된 탄소나노튜브의 상태를 확인하였다. 준비된 전극들은 1cm² 크기로 잘라 four-point법으로 저항 측정하였다. 흑연직물섬유은 저항이 0.115Ω/cm이었으나, 탄소나노튜브가 표면에 전착된 흑연섬유직물 전극의 저항은 크게 감소하였다. 특히, 탄소나노튜브 및 PEI500-Ni250ppm으로 구성된 전기영동용액으로 탄소나노튜브를 표면에 전착한 흑연섬유직물 전극은 저항이 0.006Ω/cm로서 코팅하지 않은 흑연섬유직물 보다 전기전도성이 약 20배 증가하였다. 탄소나노튜브를 전기영동법으로 흑연섬유직물의 표면에 전착한 전극은 비표면적이 넓고 부식성이 강한 고전도성의 우수한 미생물전해전지용 전극으로 사용 할 수 있을 것으로 판단된다.