탄소재료는 결정구조에 따라 카본블랙(carbon black), 그라파이트(graphite), 탄소섬유(carbon fiber) 등 다양한 형태가 있으며 그 응용 또한 광범위하다. 이는 탄소재료가 화학적으로 매우 안정하고, 열 및 전기전도성이 우수하며, 기계적인 특성면에서도 고강도, 고탄성율을 가지고 있어서 구조적으로 안정하기 때문이다. 특히 (fullerene)와 탄소나노튜브(carbon naotube : CNT)등 근래 새로이 발견된 탄소물질들 은 그

Multi-walled carbon nanotubes (CNTs) were prepared by thermal chemical vapor deposition (CVD) and microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) using various combination of binary catalysts with four transition metals such as Fe, Co, Cu, and Ni. In the preparation of CNTs from acetylene precursor by thermal CVD, the CNTs with very high yield of 43.6 % was produced over Fe-Co/Al2O3. The highest yield of CNTs was obtained with the catalyst reduced for 3 hr and the yield was decreased with increasing reduction time to 5 hr, due to the formation of FeAl2O4 metal-aluminate. On the other hand, the CNTs prepared by acethylene plasma CVD had more straight, smaller diameter, and larger aspect ratio(L/D) than those prepared by thermal CVD, although their yield had lower value of 27.7%. The degree of graphitization of CNTs measured by Id/Ig value and thermal degradation temperature were 1.04 and 602℃, respectively.

열화학 기상 증착법을 이용하여 암모니아 처리에 따른 촉매 금속의 표면형태와 탄소 나노튜브의 성장을 조사하였다. 암모니아 처리의 열화학 과정의 조절에 의해 고르게 분산된 수직 성장된 탄소 나노튜브를 얻었다. 탄소 나노튜브 합성시 암모니아처리는 수직성장 및 고밀도 성장에 중요한 과정으로 그 역할에 대해 알아보았다. 고밀도의 수직 배향된 탄소나노튜브의 구조와 형태는 주사전자 현미경과 투과전자 현미경, 라만을 이용하여 관찰하였다.

열CVD법에 의하여 아세틸렌 가스를 탄소 원으로 사용한 탄소 나노튜브의 성장거동을 조사하였다. 닉켈 분말의 직경을 15nm 내지 90nm 범위로 조정하여 기판 에 촉매로 배열하였다. 탄소 나노튜브는 질소, 수소, 알곤, 암모니아 등 여러가지의 가스 분위기에서 증착되었으며 이들 가스의 혼합 분위기가 탄소나 노튜브의 성장에 미치는 영향을 조사하였다. 증착은 대기압 압력하에서 85 의 온도에서 이루어졌다. 순수한 질소 분위기에서는 탄소 나노튜브의 성장이 이루

In this study, the effect of compressive loading of carbon nanotube (CNT) mixed cement composites was investigated. To evaluate the electrical resistivity variation of 30%∼60% of compressive load of cement composites containing 1.0% CNT, 1.0% CNT was added to cement composites and compressive strength was calculated. The greater the change in electrical resistance to compressive load, the more vulnerable to internal conductive networks. Also, as the amount of CNT mixed increases, the electrical resistance to the load is more sensitive and it is expected to be mixed more than 1.0%.

This research uses carbon nanotubes (CNTs) that are actively used to develop convenient and systematic management of building blocks and structural performance monitoring, away from the difficulties of structural health monitoring such as RC structures. The change in electrical resistance was evaluated according to the amount of load and compressive load. Experiments were carried out with 1.0% and 2.0% CNT, and 30% and 60% compressive strength, respectively. Experimental results show that the compressive strength of CNT 2.0% is lower than the compressive strength of CNT 1.0% but is more sensitive to changes in electrical resistance due to compressive load.

In this research, Sensing Performance in Tensile Strain of Strain-Hardening Cement Composites by Containing of Carbon nanotube have been studied. The ultimate strength and strain were improved with increasing in amounts of CNT, and fractional change in resistivity were improved when same tensile strain. and %LE were decreased with increasing in amounts of CNT.

In this study, the rate of change of electrical resistance with respect to the strength and load of cement composites was investigated by incorporating Carbon Nanotube(CNT) at 0.25, 0.5, 0.75, 1.0% of the binder weight. Compressive strength test It was shown that the load of 30% was repeatedly applied to impart conductivity through the rate of change of electrical resistance. The incorporation rate of CNT greatly affected the compressive strength and the rate of change of electrical resistance.

미생물연료전지(Microbial fuel cells, MFCs)의 성능은 미생물이 부착 성장하는 산화전극의 활성에 의해 크게 영향을 받는다. 미생물연료전지의 산화전극 활성은 전극표면의 높은 생물친화도, 미생물이 부착성장 할 수 있는 넓은 표면적, 전기전도도 등에 의해서 결정된다. 지금까지 연구되어 온 미생물연료전지의 산화전극 재료들은 주로 다공성유리탄소, 탄소천, 탄소섬유 브러쉬, 흑연펠트, 흑연섬유 등의 탄소계열의 전도성 물질들이었다. 그러나, 이러한 탄소계열 물질들은 그 종류에 따라 비표면적이 작거나, 표면이 소수성이며, 금속과 비교할 때 전도성이 좋지 않은 특성을 가진 것들이 많다. 그러나, 서로 다른 특성을 가지는 탄소계열 물질들을 동시에 사용함으로서 각각의 재료들이 가지는 단점들을 보완함으로서 높은 활성을 가지는 미생물연료전지 산화전극을 제작하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다. 그러나, 탄소계열 물질들을 동시에 사용하기 위해서는 이러한 재료들을 서로 혼합하고 내부적으로 결합시키기 위한 결합제가 반드시 필요한데 완성된 산화전극의 활성은 결합제의 종류에 의해서 크게 영향을 받는다. 지금까지는 주로 Nafion 용액, 에폭시 등의 고분자 물질들을 결합제로 사용하여 왔는데, Nafion 용액은 전도성 높고 친수성 물질이라는 장점이 있지만 부착력이 낮고 가격이 비싼 고가의 물질이라는 한계점을 가지고 있다. 또한, Epoxy는 부착력이 강한 반면 전도성이 없는 소수성 물질이라는 단점이 있다. 본 연구에서는 콜타르 피치(Coal tar pitch, CTP)에 니켈(Nickel, Ni)을 다양한 비율로 혼합하여 결합제를 제조하고, 이를 이용하여 제작한 팽창흑연과 탄소나노튜브 산화전극의 성능을 회분식 미생물연료 전지를 이용하여 평가하였다. 산화전극 제작에 사용된 결합제의 CTP 양이 적을수록, 전기적 활성은 증가하였으나 부착력이 크게 감소하였다. 또한, CTP에 Ni 함량이 증가할수록 산화전극 표면에 부착 성장한 미생물 생체량이 증가하였으며, 내부저항이 점차 감소하였다. CTP 4g과 Ni 5.9mmol을 혼합하여 제조한 결합제로 제작한 산화전극의 경우 미생물연료전지의 최대전력밀도는 738.11 mW/m²로서 가장 큰 값을 보였으며, 내부저항은 146.19 Ω로서 가장 낮았다. 이 값은 Nafion 용액을 결합제로 사용하여 제작한 대조구 산화전극과 비교할 때 최대전력밀도는 23.68% 높았으며, 내부저항은 33.82% 낮았다. CTP와 Ni을 혼합한 물질은 미생물연료전지의 산화전극제작에 사용할 수 있는 우수한 결합제이다.

나노물질의 사용은 계속 증가하는 추세이며, 이로 인해 나노물질이 환경 내에서 미치는 영향에 대한 관심이 많아지고 있다. 다양한 나노물질들 중 탄소나노튜브(Carbon nanotubes, CNTs)는 반도체, 배터리, 스포츠용품 등 다양하게 활용되고 있는 대표적인 탄소계 나노물질로, 현재로서는 특별한 배출 기준이 없는 실정이다. 탄소나노튜브는 분산되어 자연계로 유출될 수 있으며, 특히 대부분이 매립으로 최종 처분될 가능성이 높아 매립지내 유출가능성에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 주상실험(Column test)을 통해 매립지 점토차수층에서의 유출을 모사하여 탄소나노튜브의 거동을 연구하였다. 점토차수층은 수도권매립지에서 사용하고 있는 원지반토를 이용하였다. 다짐시험을 통해 원지반토의 최적함 수율을 구한 후, 이를 컬럼 내부에 3 cm 깊이로 다짐하여 점토차수층을 모사하였다. 탄소나노튜브를 이용하여 주상실험을 진행하기 이전에 증류수를 이용해 컬럼을 안정화하였으며, 안정화된 후의 투수계수는 7.95×10-7 cm/sec로 매립지 점토차수층 기준인 10-7 cm/sec이하보다는 다소 높은 값이었다. 탄소나노튜브는 2.5-3 mg/L의 농도로 제조된 분산액을 이용하였으며, 탄소나노튜브의 농도 측정에는 UV-vis (Optizen 2120UV, Mecasys)를 이용하였다. 추가적으로 pH의 변화에 따른 탄소나노튜브의 유출영향을 분석하기 위해 분산액의 pH를 5-8의 중성범위로 조절하여 약 10 PV (pore volume)의 분산액을 통과시키면서 유출되는 탄소나노튜브의 농도를 측정하였다. 8일(10 pore volume에 해당)동안 진행된 실험에서 점토차수층을 통해 파과(breakthrough)된 다중벽 탄소나노튜브는 관찰되지 않았으며, 본 실험의 pH 조절 범위 내에서는 다중벽 탄소나노튜브의 파과가 관찰되지 않았다. 실험이 종료된 후 컬럼을 해체하여 점토차수층 시료를 관찰한 결과, 탄소나노튜브가 차수층 상부에 누적되어 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 탄소나노튜브가 점토차수층을 통과하지 못하였으나, 점토차수층에서의 나노물질 차단을 정확히 검증하기 위해서는 유기물의 존재, 나노물질의 형태 등에 따른 유출 여부 연구가 추가적으로 필요할 것으로 생각된다.

최근 나노물질의 사용량이 증가하면서 전 세계적으로 나노물질의 위해성에 대한 우려가 커지고 있으며, 이에 따라 나노물질의 독성과 환경노출 가능성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 대부분 연구가 기초연구 단계로 전반적인 정보가 부족한 실정이며, 더욱이 최종처분된 이후의 나노물질에 대한 연구는 전무하다. 나노물질은 관련 제품의 제조과정에서 발생되는 부산물과 사용 후 폐기물의 형태로 배출될 수 있기 때문에 환경노출 가능성을 평가하기 위해서는 나노물질의 이동에 대한 연구가 필요하다. 탄소나노튜브(Carbon nanotubes, CNTs)는 대표적인 나노물질로 소수성의 성질을 가지고 있지만 수계 내에서 물리화학적 영향에 의해 안정한 형태로 분산될 수 있으며, 이는 수생태계로의 유출 가능성이 있음을 의미한다. 이에 본 연구에서는 탄소나노튜브의 분산 안정성을 분석하고 실험을 통해 분산액 제조 및 정량분석을 수행하였다. 다중벽 탄소나노튜브의 초기 주입농도에 따른 분산 후의 농도를 TOC-analyzer를 통해 분석하여 주입용량 및 분산액의 농도를 결정하였으며, 길이가 상대적으로 길고 짧은 두 종류(2.5-20 μm, 1-2 μm)의 다중벽 탄소 나노튜브를 이용해 서로 분산된 정도 및 분산안정성을 비교하였다. 소수성으로 수중에서 쉽게 분산되지 않는 다중벽 탄소나노튜브는 Sonication을 통해 분산된 상태로 만들 수 있었으며, 적정농도의 분산액은 일정기간 동안 안정한 상태를 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 농도별 분산을 통해 주입용량이 결정된 두 종류의 다중벽 탄소나노튜브의 Zeta potential과 TEM(Transmission Electron Microscope) 이미지를 측정하여 탄소나노튜브의 길이에 따른 특성비교 및 정량분석을 수행하였다.