This study investigated durian (Durio zibethinus) peels to produce powdered activated carbon (DPAC). The influence of process variables such as carbonization temperature, activation time, contact time, CO2 flow rate, and adsorption dosage was optimized using response surface methodology (RSM). A six-factor and two levels Box–Behnken design (BBD) was used to optimize the parameters. The independent variables were activation temperature (°C), duration (min), CO2 flow rate during the activation process (L/min), irradiation of adsorbent (kGy), irradiation duration (min), and adsorbent dosage (g) while phenol removal (mg/L) was the dependent variable (response). Following the observed correlation coefficient values, the design was fitted to a quadratic model (R2 = 0.9896). The optimal removal efficiency (97.25%) was observed at an activation temperature of 900 °C, activation time of 30 min, CO2 flow rate of 0.05 L/min, irradiation dose of 100 kGy, contact time of 35 min and adsorption dosage of 0.75 g. The optimal DPAC showed a BET surface of 281.33 m2/ g. The removal efficiency was later compared with a commercially available activated carbon which shows a 98.56% phenol removal. The results show that the durian peel could be an effective precursor for making activated carbon for phenol removal, and irradiation can significantly enhance surface activation.

Polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers (CFs) and their composites, CF-reinforced plastics, have garnered significant interest as promising structural materials owing to their excellent properties and lightweight. Therefore, various processing technologies for fabricating these advanced materials using thermal energy have been intensively investigated and developed. In most cases, these thermal energy-based processes (heat treatment) are energy and time consuming due to the inefficient energy transfer from the source to materials. Meanwhile, advanced processing technologies that directly transfer energy to materials, such as radiation processing, have been developed and applied in several industrial sectors since the 1960s. Herein, general aspects of radiation processing and several key parameters for electron-beam (e-beam) processing are introduced, followed by a review of our previous studies pertaining to the preparation of low-cost CFs using specific and textile-grade PAN fibers and improvements in the mechanical and thermal properties of CF-reinforced thermoplastics afforded by e-beam irradiation. Radiation processing using e-beam irradiation is anticipated to be a promising method for fabricating advanced carbon materials and their composites.

This paper aims to experimentally and numerically explore fracture mechanism characteristics of ultra-thin chopped carbon fiber tape-reinforced thermoplastics (UT-CTT) hat-shaped hollow beam under transverse static and impact loadings. Three distinct failure modes were observed in the impact bending tests, whereas only one similar progressive collapse mode was observed in the transverse bending tests. The numerical model was to incorporate some hypothetical inter-layers in UT-CTT and assign them with the failure model as cohesive zone model, which can perform non-linear characteristics with failure criterion for representing delamination failure. The dynamic material parameters for the impact model were theoretically predicted with consideration of strain-rate dependency. It shows that the proposed modeling approach for interacting damage modes can serve as a benchmark for modeling damage coupling in composite materials.

A carbon fiber reinforced thermoplastic (CFRTP) was irradiated with a high energy electron-beam. As a result, the tensile strength of high-density polyethylene (HDPE)-based CFRTPs was significantly improved by gradually increasing the electron-beam dose. It was confirmed that the adhesion between CF and HDPE was improved and the surface properties of CF and HDPE were readily modified by electron-beam. It was verified from spectroscopic analysis that various oxygencontaining functional groups were formed on the surface of CF and HDPE by irradiation and we believe that strong attractive interactions took place among these functional groups at the interface of CFs and HDPE. Finally, it was conclusive that electron-beam irradiation provided two main effects on CFRTPs. One was cross-linking of thermoplastic resin for efficient load transfer from resin to CF and the other was formation of surface functional group and attractive interaction of these functional groups at the interface of fiber and matrix. These two effects showed synergetic contribution to enhance the mechanical properties of CFRTP.

Carbon micropatterns (CMs) were fabricated from a negative-type SU-8 photoresist by proton ion beam lithography and pyrolysis. Well-defined negative-type SU-8 micropatterns were formed by proton ion beam lithography at the optimized fluence of 1×1015 ions cm–2 and then pyrolyzed to form CMs. The crosslinked network structures formed by proton irradiation were converted to pseudo-graphitic structures by pyrolysis. The fabricated CMs showed a good electrical conductivity of 1.58×102 S cm–1 and a very low surface roughness.

Activated carbon fiber (ACF) surfaces are modified using an electron beam under different aqueous solutions to improve the NO gas sensitivity of a gas sensor based on ACFs. The oxygen functional group on the ACF surface is changed, resulting in an increase of the number of non-carbonyl (-C-O-C-) groups from 32.5% for pristine ACFs to 39.53% and 41.75% for ACFs treated with hydrogen peroxide and potassium hydroxide solutions, respectively. We discover that the NO gas sensitivity of the gas sensor fabricated using the modified ACFs as an electrode material is increased, although the specific surface area of the ACFs is decreased because of the recovery of their crystal structure. This is attributed to the static electric interaction between NO gas and the non-carbonyl groups introduced onto the ACF surfaces.

Cellulose fibers were stabilized by treatment with an electron-beam (E-beam). The properties of the stabilized fibers were analyzed by scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and thermogravimetric analysis. The E-beam-stabilized cellulose fibers were carbonized in N2 gas at 800°C for 1 h, and their carbonization yields were measured. The structure of the cellulose fibers was determined to have changed to hemicellulose and cross-linked cellulose as a result of the E-beam stabilization. The hemicellulose decreased the initial decomposition temperature, and the cross-linked bonds increased the carbonization yield of the cellulose fibers. Increasing the absorbed E-beam dose to 1500 kGy increased the carbonization yield of the cellulose-based carbon fiber by 27.5% upon exposure compared to untreated cellulose fibers.

Carbon fibers are prepared by stabilizing pitch fibers accompanying electron beam (E-beam) irradiation. The carbon fibers pretreated by E-beam irradiation achieve a higher stabilization index than the carbon fibers that are only heat-stabilized. In addition, the carbon fibers subjected to E-beam irradiation in the stabilization step exhibit a comparable tensile strength to that of general purpose carbon fibers. The carbon fibers pretreated with an absorbed dose of 3000 kGy have a tensile strength of 0.54 GPa for a similar fiber diameter. Elemental, Fourier-transform infrared spectroscopy, and thermogravimetric analyses indicate that Ebeam irradiation is an efficient oxidation and dehydrogenation treatment for pitch fibers by showing that the intensity of the aliphatic C–H stretching and aromatic CH2 bending (out-ofplane) bands significantly decrease and carbonyl and carboxylic groups form.

탄소섬유관으로 구속된 원형 무근콘크리트 부재는 콘크리트에 효과적인 횡구속을 제공하며, 섬유의 우수한 역학적 성질로 인하여 기존의 철근을 대체할 수 있는 우수한 합성부재이다. 본 논문에서는 탄소섬유관으로 구속된 원형 무근콘크리트 보에 관한 실험 및 해석연구를 실시하였다. 실험연구에서 시험체는 두께 1.5mm(3장), 2.0mm(4장), 2.5mm(5장) 및 3.0mm(6장)를 변수로 하여 실험을 실시하였다. 구속된 콘크리트의 압축강도를 예측하는 식을 이용하여 본 연구에서는 탄소섬유 관으로 구속된 원형 무근 콘크리트 보의 휨성능을 예측하는 실험식을 제안하였다.

본 논문에서는 강도를 향상시키기 위하여 탄소섬유쉬트를 압축하여 제작된 탄소섬유 판재을 이용하여 철근 콘크리트 보의 휨내력 향상과 이력거동에 미치는 영향을 규명하기 위하여 실험을 수행하였다. 실험의 주된 변수는 탄소섬유판재의 단면의 크기, 보강전에 철근콘크리트 보의 손상정도이다. 특히 보의 손상정도는 보가 과하중에 의해 손상을 받은 경우를 대상으로 하고 있으며 손상정도는 보의 최대 휨 내력의 30%, 60%, 100%로 하고 있으며 비교를 위하여 손상받지 않은 보도 실험하였다. 얻어진 결론은 탄소섬유판으로 보강한 경우는 보강하지 않은 보에 비해 강도는 상승하나 최대하중점에서의 변형은 감소하고 있으며, 연성에 있어서는 대등한 값을 나타내고 있다.

철근콘크리트구조물은 시간이 경과함에 따라 노후화현상이 일어난다. 이에 갱생수단으로 보수 보강이 이루어지고 있다. 현재 보강재료로써 FRP가 높은 관심과 더불어 많은 활용을 하고 이에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 전단보강근이 없는 철근콘크리트보에 매립형 탄소섬유막대(CFRP)를 전단보강하여 그에 따른 효과를 파악하기 위해 시험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 전단보강근이 없는 철근콘크리트보에 매립형 탄소섬유막대(CFRP)를 전단보강하여 탄소섬유막대(CFRP)의 순수전단내력을 파악하고, 전단보강에 따른 시험체의 전단파괴거동을 파악하고자 한다. 또한 실험변수를 탄소섬유막대(CFRP)의 보강량과 보강간격으로 두어, 이에 따른 전단보강효과를 파악하고자 한다.

순수한 동적 결합반응이고 전하 누적이 없는 이온 임플란테이션, 새로운 재료 개발 등에 음이온을 직접 사용하는 새로운 연구가 진행되고 있으며, 이러한 관점에서 새로운 고체상의 Cs이온 법이 실험실 규모로 연구되고 있다. 본 논문에서는 음이온 Cs gun으로 DLC 박막을 실리콘 위에 제조하였다. 이 시스템은 가스가 필요없으므로, 고 진공에서 증착이 일어난다. C(sup)-빔 에너지는 80~150eV 사이에서 조절이 우수하였다. Raman 분석결과 박막의 DLC 지수, 즉sp3비율은 이온 에너지 증가에 따라 증가하였으며, 미소 경도값 또한 7에서 14GPa로 증가하였다. DLC박막의 표면 평균거칠기(Ra)는 ~1Å정도로 아주 매끈하였으며, 불순물이 내재되지 않는 박막을 얻을 수 있었다.

본 연구는 탄소 빔의 분할조사 후 세포생존율 (Surviving Fraction, SF) 값에 따른 Linear-Quadratic model, Incomplete Repair model, Marchese model의 결과값을 비교하기 위해 진행하였다. 탄소 빔을 4fraction까지 조사한 후 얻은 세포생존율 값을 바탕으로 mathematica 프로그램 (ver 9.0)을 이용하여 각각의 모델로 결과값을 얻어 비교 해 보았다. 그 결과 즉시 NB1RGB를 시딩한 값은 repair가 감안되지 않은 LQ 모델이 적합하였지만 fraction 시행한 후의 결과값은 오차를 보였다. 따라서 Potentially Lethal Damage Repair (PLDR)과 Sublethal Damage Repair (SLDR)의 발생을 각각 감안한 repair 모델을 이용하여 적합한지 판단하였다. 이를 바탕으로 탄소 빔의 분할 조사 시 LQ 모델에 각각의 repair의 양을 감안한 새로운 회복 관련 모델의 적용 가능성을 보고자 하였다.

In this study, experimental research was carried out to improve and evaluate the seismic performance of reinforced concrete beam-column joint using Embedded Carbon Fiber Rod and Carbon Fiber Sheet in existing reinforced concrete building. Test result shows that retrofitting specimen(LBCJ-SP45, CS2, CRUS) designed by the improvement of seismic performance of reinforced concrete beam-column joints load-carrying capacities were increased 1.34 ~ 1.54 times in comparison with the standard specimen.

In this study, experimental research was carried out to evaluate the structural performance of the reinforced concrete beam retrofitted by strengthening methods(embedded FRP rod of hexagon, metal fittings) in existing reinforced concrete buildings. Test results showed that the maximum load carrying capacity of retrofitted specimens(BCR, BCR-AC1, BCR-AC2) were increased by 55%, 47%, and 52% respectively in comparison with the standard specimen BSS.

In this study, experimental research was carried out to improve and evaluate the seismic performance of reinforced concrete beam-column joint using carbon fiber sheets in existing reinforced concrete building. Test result shows that retrofitting specimen(LBCJ-CS1, CS2) designed by the improvement of seismic performance of reinforced concrete beam-column joints load-carrying capacities were increased 1.26～1.35 times in comparison with the standard specimen.

본 논문은 탄소섬유시트로 하면을 보강한 콘크리트 보에서 온도가 상승함에 따라 서로 다른 선팽창계수를 가지는 콘크리트와 탄소섬유시트 사이에 계면전단응력이 발생함으로 부착강도 평가 시 이를 고려하여야 함을 기술하고 있다. 선형탄성거동을 가정한 계면전단응력의 이론식과 모형 보의 온도변화실험을 통하여 변형률을 측정한 결과를 비교함으로써 이론해의 적용성을 확인하였으며, 이론식으로부터 30℃의 온도변화가 발생하는 경우 탄소섬유시트 부착계면에서 최대 0.91MPa의 전단응력이 발생되는 것으로 조사되었고 변화량이 10℃인 경우에서도 에폭시에 의한 부착강도의 10~15%의 응력이 추가적으로 발생하는 것으로 나타났다. 그러므로 탄소섬유시트로 콘크리트 구조물을 보수, 보강하는 경우 부착강도 평가 시 온도의 영향이 고려되어야 하며, 온도변화에 따른 장기간의 거동을 평가하는 노력이 필요한 것으로 판단된다.

본 연구는 비부식성 및 고성능의 보강재로 많은 연구가 진행 중인 Fiber Reinforced Polymer(FRP)를 이용하여 표면매립 보강공법(Near Surface Mounted)을 통한 휨 구조거동을 분석, 보강형태에 따른 휨 성능을 규명하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 역사다리꼴 탄소막대를 이용하여 NSM 보강 보 구조물의 휨성능을 분석하였으며 Type A(15×13×6mm)와 Type B(4×3×10mm)의 2가지 보강재 형태로 각각 보강비를 달리 하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 무보강 실험체인 Control 실험체보다 20～100%의 보강성능 향상을 나타내었으며, 이를 바탕으로 휨모멘트 성능해석 및 균열, 연성지수 평가를 통해 본 NSM 보강공법의 보강효율을 분석하였다.

본 논문에서는 철근콘크리트 보에 탄소섬유시트를 부착했을 때와 부착 후 전단철근에 정착했을 때 발생하는 휨 보강 효과에 대한 연구결과를 제시한다. 이를 위해 총 6 개의 150mm×250mm×2,000 mm 크기의 철근콘크리트 보 실험체를 제작하였다. 탄소섬유시트의 부착과 정착 위치에 따라 보의 휨강도 보강효과를 연구하였고 이로부터 전단철근에 탄소섬유시트를 정착했을 때 보의 휨강도가 현저하게 증가한다는 것을 알 수 있었다. 또한 여러 가지 정착위치 중에서 다정착 시트가 가장 효과적인 보강효과를 나타내었고 무보강 보 실험체에 비해 53%의 휨강도 증진효과를 나타내었다.