화력 및 석탄가스화복합발전(Integrated Gsification Combined Cycle, IGCC)에서 발생하는 바닥회를 주요 골재로 순수유황, 유황폴리머시멘트(Sulfur Polymer Cement, SPC), 포틀랜드 시멘트 등의 다양한 결합재를 이용하여 제작된 콘크리트의 제조 및 제품 특성에 대한 연구를 수행하였다. 제품의 다양한 특성 비교를 통하여 석탄 바닥재를 주요골재로 하는 콘크리트 제작의 최적 결합재를 도출하여 산업용 건자재 생산의 기초 조건을 확립하고자 하였다.

최근 국내의 재건축, 재개발 등의 활성화로 인해 건설폐기물이 지속적으로 발생하며 그 발생량은 증가하고 있는 추세이다. 건설폐기물은 증가하는 만큼 건축자재의 수급 또한 증가하여 건축자재를 얻기 위해 강가 훼손, 채굴, 벌목 등으로 자연환경을 파괴하게 된다. 또한 건물 해체 시 불필요한 물질들이 대량으로 배출되는 등 자연과 생태환경 변화를 야기 시키고 있어 적절한 관리가 필요로 하고 있다. 발생한 건설폐기물 소각재를 재활용하는 방안으로 본 연구에서는 건설폐기물 소각재와 황토, 일라이트를 주원료로 사용하여 내장용 벽돌의 제작 가능성을 검토하고자 하였다. 기초시료인 건설폐기물 소각재, 황토, 일라이트를 분석한 결과, 소각재, 일라이트는 SiO₂, Al₂O₃ 성분이 약 70 ~ 80%로 주를 이루었고 황토의 경우, 고창 황토는 붉은 색을 띄는 철 성분이 많이 함유되어 있어 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃가 주를 이루고 있다. 소각재, 황토, 일라이트를 비율별로 혼합하여, 1100℃, 1130℃, 1200℃ 온도별로 소성하여 일반점토벽돌 기준에 명시되어 있는 압축강도와 흡수율을 측정하였다. 그 결과 15:65:20(소:황:일) 혼합율로 1130℃에서 소성시켰을 때, 압축강도는 보통벽돌 품질 2종인 150 kgf/cm² 이상을 보였으며, 흡수율은 1종의 14% 이하로 나타나 벽돌로써의 가능성을 판단할 수 있었다. 제작한 벽돌을 가지고 더 나아가 황토와 일라이트의 기능인 탈취, 흡착에 관한 실험과 원적외선, 음이온 방사에 대한 조사를 진행할 예정이다.

국내는 Carbon Capture & Storage(CCS) 기술은 일정 수준에 도달해 있으나, 대량 저장을 할 수 있는 지중 및 해양지역의 확보와 실용화가 곤란한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 액상 탄산화 반응을 통하여 이산화탄소(CO₂)를 안정하게 고정화가 가능한 알칼리 토금속인 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg) 성분을 다량 포함한 산업부산물인 석탄 바닥재 및 순환골재에 CO₂를 저장하기 위한 기초 연구를 수행하였으며, 이의 반응물인 개질된 석탄 바닥재 및 순환골재를 이용하여 건자재의 제조 가능성에 대한 연구를 수행하였다.

최근 구조물의 초고층화 추세에 따라 고강도 콘크리트의 사용이 증대되고 있다. 그러나 고강도 콘크리트는 고온에서 부재 표면이 박리 및 탈락하는 폭렬 현상이 발생하는 등 화재안전성이 저하되는 단점이 있는 것으로 보고되고 있다. 이에 고강도 콘크리트의 내화성능 및 잔존내력을 확보하기 위한 방안으로, 탄소저감형 재료(고로슬래그, 제올라이트 등)로 구성된 영구거푸집의 단열성능에 의해 내화성능을 확보할 수 있는 영구거푸집 겸용 내화시스템 기술을 개발하고 있다. 본 기술은 영구거푸집의 단열효과에 의해 화재 발생 시 콘크리트로의 열전달을 적극적으로 차단하여 폭렬을 제어하는 손상저감형 기술로서, 화재 발생 후에도 잔존내력 손실을 최소화하여 구조안전성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 영구거푸집을 적용한 80MPa 고강도 콘크리트 기둥부재 내화성능평가를 통하여 영구거푸집 겸용 내화시스템의 내화성능을 검증하였다. 공인인증 기관인 한국건설기술연구원에서 KS 2257-7에 의거하여 수행되었으며, Fig. 1과 같이 20mm 영구거푸집을 이용한 600×600×1,500mm 기둥부재를 제작하여 ISO 834-1 표준시간-가열온도 곡선에 따라 3시간 비재하 가열실험을 실시하였다. 80MPa 내화시스템 내화성능평가 결과, 주철근의 평균온도 및 최고온도는 각각 195도, 476도이며, Fig. 2와 같다. 국토해양부 고시에서 제안하고 있는 내화구조 성능기준 538도, 649도를 모두 만족하였다. 또한 내화성능평가 전후 실험체 형상을 비교･분석한 결과, 내화시험 65분 경과시점에서 미세한 폭렬로 인해 영구거푸집의 부분 탈락이 발생하였으나, 내부 콘크리트의 균열 및 파손정도는 매우 미미한 수준으로 내부 콘크리트 및 철근의 구조적 성능에는 큰 문제가 없을 것으로 사료된다. 영구거푸집을 적용한 80MPa 콘크리트 기둥부재의 내화성능을 평가한 결과, 내화성능 및 단열성능이 우수한 영구거푸집이 외부 고온이 콘크리트 내부로 전달되는 것을 차단함으로 주철근 및 콘크리트의 온도상승을 제어 가능하였으며. 이에 80MPa급 고강도 콘크리트 기둥부재에 대한 화재안전성을 충분히 확보하는 것으로 판단된다.

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.

미생물연료전지의 전극재료 중 결합제는 전극의 성능, 내구성 및 비용 등을 결정짓는 핵심 물질 중 하나이다. 전극의 결합제는 기본적으로 전극을 구성하는 기본물질들과 결합력이 좋아야 하고, 전극물질들과 집전체간의 전자전달이 가능한 물질이여야 한다. 따라서, 전극 결합제는 미생물연료전지의 성능향상을 위해 필수적인 역할을 담당한다. 좋은 결합제는 전극의 성능을 향상시킬 수 있어야 하고, 전극물질과의 접착력과 전극물질의 본성 등을 유지시킬 수 있어야 한다. 지난 수년 동안 미생물연료전지의 성능향상을 위해 다양한 결합제에 대한 연구가 이루어 졌으며, 결합제를 활용하기 위한 다양한 기술들이 연구되어 왔다. 현재, 많은 연구자들이 여러 장점들을 가지고 있는 탄소나노튜브를 미생물연료전지의 산화 및 환원전극 제조를 위한 기초물질로 이용하고 있는데, 탄소나노튜브는 가공성이 나쁘고, 용해성이 낮은 등 전극제작에 있어서 몇몇 결점들을 가지고 있다. 이러한 탄소나노튜브의 결점을 보완하면서 친수성이고, 전도성이 높은 결합제로 종종 Nafion 용액을 사용해오고 있는데 이는 고가이며, 결합력이 약하여 미생물연료전지의 실용화에 걸림돌이 되고 있다. 실리카겔은 친수성물질로 알려져 있으며, 물을 따라 이동하는 양이온의 전도성이 좋은 물질로 평가된다. 또한, 헤테로 다중산은 양이온 전도성을 향상시킨다는 많은 연구결과들이 보고된 바 있다. 따라서, 본 연구에서는 헤테로 다중산과 실리카겔을 미생물연료전지의 전극 결합제로 사용하여 고가의 전극결합제인 Nafion 용액을 대체하고자 하였다. 헤테로 다중산을 실리카겔에 도핑하여 결합제를 제조하고 이를 환원전극제작에 사용하였다. 제작된 환원전극의 성능은 3차원 공기환원전극 미생물연료전지를 이용하여 평가한 결과 전력밀도 및 내구성이 헤테로 다중산을 실리카겔에 도핑한 결합제를 이용한 환원전극의 성능이 Nafion 용액을 결합제로 사용한 환원전극보다 우수한 것으로 평가되었다. 헤테로 다중산을 실리카겔에 도핑하여 제조한 결합제는 큰 고가의 Nafion 용액을 대체할 수 있을 것으로 평가되었다.

본 논문에서는 초고압 특수 공간지를 활용한 다기능 포터블 카약을 제작하였다. 초고압 특수 공간지를 활용한 설계로 기존의 인플레터블 카약의 성능을 개선하여 하드쉘 카약의 성능에 근접하도록 제작하였다. 하드쉘 카약의 성능과 인플레터블 카약의 기능성 및 휴대성의 장점을 모두 가진 카약을 제작하였으며, 시제품 성능평가를 통해 기존 하드쉘 카약과의 성능을 비교하였다. 저항성능 검증결과는 목표속도 6knot에 대해 Hobie KONA kayak에 비해 Developed kayak이 12.33% 저항성능이 우수하였다. 경사시험결과는 동일배수량일 경우 Hobie KONA kayak 보다 Developed kayak의 무게중심이 선저를 기준으로 22.7% 낮게 분포하고 있으며, 이는 Hobie KONA kayak 보다 Developed kayak의 무게중심이 낮음으로 복원팔(GZ)에 대한 차이가 일정부분 감소된다. 선체 복원력에서는 Hobie KONA kayak이 약간 우수한 성능을 보여주었으나, 선회력과 저항계수면에서 Developed kayak이 더 우수한 결과를 보였다.

미국 오바마 대통령은 2013 국정연설에서“3차원(3D)프린팅(printing) 기술육성으로 새로운 제조업 혁명을 이룰 것”이라고 선언했다. G2인 중국 또한 3차원(D) 프린팅 기술 투자로 제조 산업을 일으키겠다고 의지를 표명했다. 대한민국은 3D프린팅에 대한 연구가 미흡한 실정으로 국가전략 및 미래 산업동력으로서 3D프린팅 모델링 연구를 제안하는데 목적이 있다. 연구방법은 국내외 3D프린팅 사례를 분석시트에 적용하여 종합적인 연구를 시도한다. 연구결과 3D프린팅은 소재별로 세부제작 방식이 광 조형공정, 분사시스템, 선택적 레이저 소결, 직접금속레이저소결, 3차원인쇄, 융합증착모델링으로 분별된다. 종합적 특징으로는 일반적인 제조공정에 비하여 제작 속도, 제품의 정확한 형태, 표면마감정도, 재료의 다양성과 색상이 우수하다. 조형적 특징은 오브젝트 내부에 오브젝트, 섬유 직접조형효과 인쇄와 개별 색상구현, 움직이는 부품의 동시구축, 복재3D 스캐닝 및 자유로운 스케치 조형구축등이며 기능적이고 혁신적인 디자인이 가능하다. 3D프린팅은 개인맞춤형, 1인 제조, 혁신적 디자인, 새로운 제조영역으로서의 가능성과 대한민국의 미래 성장 동력으로서 가치를 지니고 있다.

Prestressed concrete (PSC) members are readly available in civil engineering applications due to the convenience of construction and easy of quality control in the manufacturing process of the member. Especially, half-depth precast concrete composite slab, which is one of the PSC flexural members is developed recently using the long-line method. The half-depth precast concrete composite slabs are composed of the precast concrete and the in-situ concrete placed at the site. In this paper, we present the results of experimental investigations pertaining to the pretensioning efficiency and the flexural behavior of half-depth precast concrete composite slab which is made of precast PSC manufactured by the long-line method. In the long-line method, the pretensioned precast member is manufactured simultaneously, by tensioning tendons at once. In addition, we suggest the equation that can estimate the flexural strength of half-depth precast concrete composite slab reasonably by considering the effects of rebar embedded in the precast PSC flexural member.

본 논문은 디지털 영상매체의 발달함에 따라 주목받고 있는 3차원 입체영상 제작방법에 있어서 가장 먼저 개발되어진 애너글리프 방식을 이용하여 마야 프로그램에서 제작되어진 3D 입체영상 애니메이션 '이그드라씰'을 분석하였다. 이 작품에서 사용한 애너글리프 방식은 3D 입체영상을 비교적 쉽게 제작할 수 있으며 색상의 차이를 이용하여 분리된 영상을 통해 입체감을 효과적으로 표현할 수 있었다. 또한 시지각 이론을 적용한 공간연출은 작품에서의 필요한 거리감과 깊이감 그리고 속도감을 표현하는데 효과적 이였다.

이 논문은 공간 증강 현실 콘텐츠를 낮은 비용과 빠른 속도로 제작하기 위한 프레임워크를 제안한다. 우리의 프레임워크는 구하기 쉬운 장비인 웹캠과 프로젝터만으로 투영 기반의 증강현실 콘텐츠를 제작할 수 있는 환경을 제공한다. 콘텐츠 제작자는 웹캠과 프로젝터를 설치하고 프레임워크에서 제공하는 인터페이스를 조작하는 것으로 쉽고 빠르게 공간 증강 현실 기술을 사용한 디지털 콘텐츠를 제작할 수 있다. 기존의 솔루션들은 고가인 경우가 많고 콘텐츠 제작자가 증강 현실 기술을 스스로 적용하는 것이 쉽지 않기 때문에 우리가 제안하는 프레임워크는 콘텐츠 제작자가 콘텐츠 내용 자체에 집중할 수 있도록 돕는다. 프레임워크를 통해 웹캠과 프로젝터를 한 번 설정하면 인식 가능한 실제 물체의 이동과 회전에 따른 가상 물체의 렌더링 결과를 올바르게 투영한다. 그 결과, 우리는 사실적인 증강현실 콘텐츠를 확인할 수 있다.

In nature, many small insects are using jumping as a survival strategy. Among them, fleas jump in a unique method. They use an elastomer, 'Resilin’, an extensor muscle and a trigger muscle. By contracting the extensor muscle, the elastic energy, that makes a flea to jump, is stored in the resilin. After storing energy, the trigger muscle begins contracting and pulling the extensor muscle. When the extensor muscle crosses the rotational joint, direction of torque generated from the extensor muscle reverses, ‘torque reversal mechanism’. Simultaneously, the elastic energy stored in the resilin releases rapidly and is converted into the kinetic energy. It makes a flea to jump 150 times its body length. In this paper, miniaturized jumping robot using flea-inspired catapult mechanism is presented. This mechanism is based on the 4-bar linkage and the reversal joint and is actuated by Shape Memory Alloy (SMA) coiled springs describing the flea’s muscle. The robot prototype is fabricated by SCM process using glass fiber prepregs and a sheet of polyimide film. The prototype is 20mm link length, 34mm width and 2.0g weight and can jump 103cm.

본 연구에서는 게임의 실외 지형을 구성하는 많은 수의 다양한 나무를 효율적이고 자연스럽게 표현하기 위한 나무 성장 모델을 설계한다. 제안하는 나무 성장 모델은 (1) 다양한 종류의 나무를 보다 직관적이면서 자연스럽고 효율적으로 모델링하기 위한 성장 볼륨 및 약수 함수의 합성 곱 기반의 나무 모델링 방법, (2) 복잡한 구조의 다수 나무들의 실시간 처리를 위하여 인스턴싱 기반의 가지의 세분화 단계를 통한 렌더링 방법, 그리고 (3) 이를 조합하여 게임 배경을 효율적으로 구축하는 방법으로 구성된 나무 성장 모델이다. 제안한 나무 성장 모델을 통하여 자연스럽고 다양한 나무의 성장과 이를 통한 자연스러운 게임 배경의 구축 가능성 및 실시간 처리의 효율성을 실험을 통해 확인한다.

This paper presents test results of bending and weld joint of the HSA800. HSA800 for the high performance steel has a minimum 800MPa tensile strength. HSA800 can effectively reduce the size and thickness of structural member for high-rise building. Bending test and weld joint test of HSA800 are conducted to verify fabrication and performance of steel pile. Test results show that HSA800 is appropriate to make a heavy wall steel pipe. The fracture is occurred at the base metal of weld joint which can exhibit strength higher than its base metal.