음이온 교환막(AEM) 수전해용 AEM 소재 개발은 재생 에너지를 활용한 수소 생산 기술을 개선하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 소재를 설계하고 최적화하는 데 분자동역학 전산모사가 유용하게 사용되지만, 전산모사 결과의 정확도 는 사용된 force-field에 크게 의존한다. 본 연구의 목적은 AEM 소재의 구조와 이온 전도 특성을 예측할 때 force-field 선택 이 미치는 영향을 체계적으로 조사하는 것이다. 이를 위해 poly(spirobisindane-co-aryl terphenyl piperidinium) (PSTP) 구조를 모델 시스템으로 선택하고 COMPASS III, pcff, Universal, Dreiding 등 네 가지 주요 force-field를 비교 분석하였다. 각 force-field의 특성과 한계를 평가하기 위해 298~353 K의 온도 범위에서 수화 채널 형태, 물 분자와 수산화 이온의 분포, 수산 화 이온 전도성을 계산하였다. 이를 통해 AEM 소재의 분자동역학 전산모사에 가장 적합한 force-field를 제시하고, 고성능 AEM 소재 개발을 위한 계산 지침을 제공하고자 한다.

리튬이온전지는 친환경적이고 우수한 전지 성능덕분에 배터리 산업의 핵심으로 자리 잡았으며, 이에 따라 수요가 급증하고 있다. 그러나, 리튬이온전지의 수요증가는 리튬과 광물자원들의 공급문제를 초래하며, 수명이 다한 폐 리튬이온전지의 폐기방안이 아직 마련되지 않아 환경적 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 폐 리튬이온전지를 재활용하는 연구가 진행되고 있으며, 그 중에서도 폐 리튬이온전지에서 폐 양극 소재를 추출하여 재활용하는 다이렉트 리사이클링 연구가 주목받고 있다. 그러나, 폐 양극 소재는 오랜 충/방전으로 인해 구조적 붕괴(열화)가 발생한 상태로, 새로운 리튬이온전지에 적용을 위해서는 리튬이온전지 사용 전의 구조 즉, 층상구조로의 회복이 필요하다. 본 연구에서는 이를 위해 폐 양극 소재(LiNi0.6C0.2Mn0.2O2)가 열역학적으로 층상구조를 형성하는 온도를 분석하기 위해 700 ºC, 800 ºC, 900 ºC 범위에서 XRD를 통해 구조분석을 진행하였다. 폐 양극 소재는 700 ºC와 900 ºC 대비 800 ºC 열처리 시 1.44로 가장 높은 I003/I104 value를 보였다. 또한 800 ºC 열처리 시 0.1 C 기준 비 용량이 171.3 mAh/g으로 가장 높은 것을 확인하였다. 이를 통해 우리는 열역학적으로 층상구조를 형성하는 온도를 800 ºC로 도출하였으며 폐 양극 소재의 구조를 성공적으로 복원하였다.

본 연구는 대기 중 장기간 노출로 인해 열화된 Ni-rich NCM811(LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂) 양극 소재의 계면 저항 증가 및 전기화학적 성능 저하 문제를 해결하기 위해, 물리적 열처리 방법을 제안하였다. NCM811 양극 소재는 대기 중 수분 및 이산화탄소와의 반응에 의해 표면에 불순물이 형성되기 쉬우며, 이는 고체전해질과의 계면 저항을 증가시켜 전고 체전지 시스템에서의 성능 저하를 초래한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 열화된 NCM811 양극 소재를 O₂ 분위기 에서 열처리하여 표면의 불순물을 효과적으로 제거하고 양극 표면의 전도성을 향상시킴으로써, 양극-고체전해질 간의 계면 저항을 현저히 감소시키는 결과를 얻었다. SEM, XRD, ICP 분석을 통해 열화된 NCM811 양극 소재의 표면 특성 변화를 분석하였으며, 열처리 후 NCM811 소재의 계면 특성이 개선됨에 따라 전기화학적 성능 또한 상용 NCM811 소재와 유사한 수준으로 회복되는 것을 확인하였다. 특히, O₂ 분위기의 물리적 열처리 방법은 Ni-rich NCM811 양극 소재의 열화를 효과적으로 억제하고 고체전해질과의 계면 접촉을 개선하여, 황화물계 전고체전지의 전기화학적 성능 을 획기적으로 향상시킬 수 있는 유망한 기술임을 입증하였다. 이러한 결과는 전고체전지 상용화를 위한 핵심 전략으 로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

전통적인 도로건설 재료인 시멘트 콘크리트 및 아스팔트 콘크리트는 생산과정에서 이산화탄소 등 대기 유해물질을 발생시키고, 자율 주행관점에서 자율주행 및 전기차 운행을 위한 디지털 센서 기반의 첨단기술 적용이 어려워 이를 대체하기 위한 미래 지향적 도로건설 소재 및 완전자율주행을 지향하는 기술 개발이 필요한 실정이다. 세계적으로 친환경 기술 개발 수요와 동반하여 전기, 수소차 등 친환경 모빌리티 기술과 자율주행 기술에 대한 기술적 진보가 지속적으로 이루어지고 있다. 국내의 경우, 첨단 모빌리티 분야를 국가전략기술로 지정하고 단기적으로 Lv4/4+, 장기적으로 완전자율주행 개발을 목표로 많은 연구와 정책들이 추진되고 있다. 자율주행 레벨이란 미국 자 동차공학회(SAE : Society od Automotive Engineers)가 제시한 자율주행 기술 수준 단계로, Lv.1 비자동화, Lv.2 운전자 보조, Lv.3 부분 자 동화, Lv.4 조건부 자율주행, Lv.5 고등 자율주행, Lv.6 완전 자율주행의 총 6단계로 구성된다. Lv 3.의 경우 주행 중 다양한 돌발 상황 및 주변 사물들을 모두 인식하고 이에 대응할 수 있지만, 부득이한 경우 운전자가 운전할 필요가 있다고 자동차가 판단할 경우 운전자 가 개입하여 운전하는 수준이며, Lv 4.의 경우 특정 환경(구역, 날씨 등)에서는 자동차가 모든 자율주행 기능을 지원, 어떠한 상황에서도 운전자가 개입할 필요가 없는 수준을 말한다. 현재는 조건부 자율주행, Lv 3.에서 자율주행 Lv 4, 즉 고등 자율주행 단계로 넘어가는 시 점이나 영상기반의 현 자율주행 시스템은 악천후 시 자율주행차가 안전하게 주행할 수 있도록 지원하는데 어려운 한계를 가지고 있다. 이와 더불어 자율주행과 관련된 기술과 주행 안전성을 담보하기 위한 도로 인프라, 즉 도로의 재료, 기하구조 문제(노면상태, 차로상태, 도로안내표지 등을 인식하는 문제)에 대한 대안 제시 필요성도 대두되고 있다. 본 연구에서는 현 자율주행 문제의 한계 극복 및 탄소배출 저감이 가능하도록 자율주행 센서 등 다양한 첨단 센서의 적용이 용이한 재활용 플라스틱 소재에 대한 도로 인프라 적용 가능성을 검토하고 기초 실험을 통해 강도측면에서의 재활용 플라스틱의 도로인프라 적 용 가능성을 확인하였다.

본 연구에서는 온도 반응형 발열 아스팔트 포장 공법 개발을 위하여 온도 반응형 신소재의 아스팔트 적용 방안과 이를 아스팔트 재 료에 적용하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 발열 아스팔트 포장에 적합한 상변화 온도 범위에 따른 PCM 재료 선정 및 아스팔트 재 료에 적용하기 위한 캡슐화 방안을 검토하고 다양한 소재를 활용한 캡슐화된 PCM 신소재(ePCM)를 제작하였다. 이에 대한 발열 특성 및 물리적 특성 평가를 수행하였다.

We conducted a study on excessive doping of the Cr and In elements in Bi-Sb-Te materials satisfying the Hume- Rothery rule, and investigated the resulting electrical and thermal properties. From X-ray diffraction (XRD) results, we confirmed the formation of a single phase even with excessive doping. Through analysis of electrical properties, we observed the highest enhancement in electrical characteristics at y = 0.2, suggesting that the appropriate ratio of Bi-Sb significantly influences this enhancement. Using the Callaway-von Baeyer (CvB) model to assess scattering due to point defects, we calculated the experimental point defect scattering factor (ΓCvB.exp), which was notably high due to the substantial differences in volume and atomic weight between the substituted (Cr, In) and original (Bi, Sb) elements. Additionally, we conducted a single parabolic band (SPB) modeling analysis of materials with compositions y = 0.1 and 0.2, where, despite a decrease in densityof- states effective mass (md *) during the enhancement process from y = 0.1 to 0.2, a sharp increase in non-degenerate mobility (μ0) led to an 88 % increase in weighted mobility (μw). Furthermore, analyzing zT with respect to nH revealed a 51 % increase in zT at a composition of y = 0.2. This study confirmed a significant reduction in lattice thermal conductivity with the co-doping strategy, and with further compositional studies to improve electrical properties, we anticipate achieving high zT.

In this study, an attempt was made to approximate the main characteristic values of Bi0.5(Na0.78K0.22)0.5TiO3 (= BNKT) depending on the content of Fe2O3 additives, aiming to approach the values of lead(Pb) piezoelectric ceramic materials (PZT). Specifically, when the piezoelectric coefficient (d33) value of lead(Pb) piezoelectric ceramic material (PZT polycrystalline ceramic powder) is 300[pC/N] or higher, it is applied for hard purposes such as ultrasonic welding machines and cleaning machines, and when it exceeds 330[pC/N], it is applied for soft purposes like piezoelectric sensors. In this study, research and development were conducted for devices with a piezoelectric coefficient (d33) of 300[pC/N] or more for actuators. For this purpose, K+ exceeding 0.02 to 0.12 mol% was added to (Na0.78K0.22)0.5Bi0.5TiO3 to analyze structural changes due to K+ excess, and (Na0.78K0.22)0.5Bi0.5TiO3 + 8mol% K2CO3 Ti4+ was substituted with Fe3+ to manufacture lead-free piezoelectric materials. As a result, ceramics with Fe3+ substitution at x = 0.0075 yielded an average value of d33 = 315[pC/N]. Furthermore, for ceramics with Fe3+ substitution at x = 0.0075, the average values of maximum polarization (Pmax), residual polarization (Prem), and coercive field (Ec) were found to be 39.63 μC/cm2, 30.45 μC/cm2, and 2.50 kV/mm, respectively. The reliable characteristic values obtained from the research results can be applied to linear actuator components (such as the zoom function of mobile cameras, LDM for skin care, etc.) and ultrasonic vibration components.

This study aims to explore the development and current state of suppressor technology through a review of existing research and case studies, and to propose future directions for further research. Firstly, we analyze domestic and international research topics related to suppressors to determine emerging trends and research needs. Secondly, we investigate the reasons behind the discrepancies in noise reduction data from different studies that utilize identical measurement standards, proposing potential solutions to this issue. Furthermore, we examine key factors influencing suppressor performance, such as the design and shape of suppressors, including the effectiveness of baffle systems, pass-through suppressor technology, and fluid-filled suppressors. Additionally, we delve into the advancements in suppressor materials, assessing their durability, weight reduction, and thermal management capabilities, which are critical to the effectiveness and longevity of suppressors in modern warfare. This research contributes to the understanding of suppressor technology, highlighting the importance of design optimization and material innovation in enhancing both performance and practicality. The findings can guide the development of next-generation suppressors that meet the increasingly complex demands of contemporary combat environments.

As the demand for electric vehicles increases, the stability of batteries has become one of the most significant issues. The battery housing, which protects the battery from external stimuli such as vibration, shock, and heat, is the crucial element in resolving safety problems. Conventional metal battery housings are being converted into polymer composites due to their lightweight and improved corrosion resistance to moisture. The transition to polymer composites requires high mechanical strength, electrical insulation, and thermal stability. In this paper, we proposes a high-strength nanocomposite made by infiltrating epoxy into a 3D aligned h-BN structure. The developed 3D aligned h-BN/epoxy composite not only exhibits a high compressive strength (108 MPa) but also demonstrates excellent electrical insulation and thermal stability, with a stable electrical resistivity at 200 °C and a low thermal expansion coefficient (11.46×ppm/°C), respectively.

PURPOSES : As evaluation methods for road paving materials become increasingly complex, there is a need for a method that combines computational science and informatics for new material development. This study aimed to develop a rational methodology for applying molecular dynamics and AI-based material development techniques to the development of additives for asphalt mixtures. METHODS : This study reviewed relevant literature to analyze various molecular models, evaluation methods, and metrics for asphalt binders. It examined the molecular structures and conditions required for calculations using molecular dynamics and evaluated methods for assessing the interactions between additives and asphalt binders, as well as properties such as the density, viscosity, and glass transition temperature. Key evaluation indicators included the concept and application of interaction energy, work of adhesion, cohesive energy density, solubility parameters, radial distribution function, energy barriers, elastic modulus, viscosity, and stress-strain curves. RESULTS : The study identified key factors and conditions for effectively evaluating the physical properties of asphalt binders and additives. It proposed selective application methods and ranges for the layer structure, temperature conditions, and evaluation metrics, considering the actual conditions in which asphalt binders were used. Additional elements and conditions considered in the literature may be further explored, considering the computational demands. CONCLUSIONS : This study devised a methodology for evaluating the physical properties of asphalt binders considering temperature and aging. It reviewed and selected useful indicators for assessing the interaction between asphalt binders, additives, and modified asphalt binders and aggregates under various environmental conditions. By applying the proposed methods and linking the results with informatics, the interaction between asphalt binders and additives could be efficiently evaluated, serving as a reliable method for new material development.

본 연구는 D도시 소재 A 노인요양시설에서 근무중인 요양보호사를 대 상으로 왜 대부분의 요양보호사는 여성이며, 특히 연령대는 왜 대부분 50~60대인지, 그리고 요양보호사로의 삶에서 나타나는 사회적 문제들은 무엇인지 도출하고자 하였다. 이를 위해 본 연구는 질적 연구 방법 중 하나인 해석적 현상학을 활용하여 요양보호사들의 경험을 심층적으로 탐 구하였다. 이를 통해 본 연구는 최종적으로 4가지 테마를 도출하였다. 1) 대다수가 여성인 이유 2) 요양보호사의 직업적 특성 3) 직업적 현실과 사회적 기대 4) 작업환경과 사회적 인식이 이에 해당한다. 이러한 연구 결과에 기반하여 요양보호사의 근로환경 개선 및 복지향상을 위한 정책 적 지원 방안을 제안하고자 한다.

In this study, the magnetocaloric effect and transition temperature of bulk metallic glass, an amorphous material, were predicted through machine learning based on the composition features. From the Python module ‘Matminer’, 174 compositional features were obtained, and prediction performance was compared while reducing the composition features to prevent overfitting. After optimization using RandomForest, an ensemble model, changes in prediction performance were analyzed according to the number of compositional features. The R2 score was used as a performance metric in the regression prediction, and the best prediction performance was found using only 90 features predicting transition temperature, and 20 features predicting magnetocaloric effects. The most important feature when predicting magnetocaloric effects was the ‘Fe’ compositional ratio. The feature importance method provided by ‘scikit-learn’ was applied to sort compositional features. The feature importance method was found to be appropriate by comparing the prediction performance of the Fe-contained dataset with the full dataset.

본 연구는 기능성 화장품 소재로서 생태교란종으로 지정되어있는 가시박 (Sicyos angulatus L., SA)의 이용 가능성을 알아보기 위하여 항산화, 미백, 항균, 항염증 효능 평가를 수행한 후, 에멀션 안정성을 확인하였다. SA는 초순수 (SAW)와 70% EtOH (SAE)로 추출하였다. SAE는 SAW와 비교하 여 DPPH radical 및 ABTS+ radical에 대한 소거 활성과 SOD 유사 활성이 보여 항산화의 효능이 뛰어 나며, tyrosinase의 활성을 저해하여 멜라닌 생성을 억제하였다. SAW는 Escherichia coli (E.c), Staphylococcus epidermidis (S.e), Staphylococcus aureus (S.a), Pseudomonas aeruginosa (P.a), Cutibacterium acnes (C.a) 균주에 대한 항균 효과가 없는 반면, SAE는 S.a를 제외한 E.c, S.e, P.a, C.a 균주에서 clear zone이 생성되어 항균 활성을 나타내었다. LPS를 처리한 RAW 264.7 세포에서 SAE는 SAW보다 iNOS 및 COX-2의 발현량이 억제됨으로써 NO의 생성량을 억제하여 항염증에 대한 효능을 나타내었다. SAE을 첨가한 에멀션을 4℃, 25℃, 50℃의 온도에서 분리 현상이 관찰되지 않고, pH와 점 도는 수치상 큰 변화가 없었으며, 입자크기가 대조군 에멀션의 입자와 유사하므로 제형에 영향을 끼치지 않음을 확인하였다. 본 연구 결과를 기반으로, 기능성 화장품 연구에 새로운 소재로서의 활용 가능성을 제시하고자 한다.

In the development of eco-friendly vehicles such as electric vehicles, weight reduction has become a very important design target. Seat weight reduction is very important in vehicle weight reduction. In this study, the energy absorption characteristics of Almag material, an alloy of aluminum and magnesium, and mild steel SAFH440, SAFH590, SAFC780, and SAFH980 were analyzed to obtain a true stress versus true strain curve that was correlated with the test. By performing the seat frame structure analysis using the obtained analysis material property, it was possible to compare the deformation between lightweight material, Almag and mild steel materials. In addition, it was confirmed that the weight reduction effect was 25.8% when applying Almag, an equivalent lightweight material that gives the same maximum deformation as SAFH980, a high-strength mild steel.

본 논문은 최근 6년간(2018년~2023년) 한국의 주력 산업인 반도체, 디스플레이, 전 기·전자, 자동차 등 HS 6단위 기준 총 94개 품목을 대상으로 수출편향지수(EBI), 대 칭적 현시비교우위지수(RSCA), 불변시장점유율(CMS) 등 무역통계지표를 통해 한· 중 양국의 소재·부품·장비의 경쟁력과 수출증감요인을 분석하였다. 분석 결과, 반도 체 관련 품목의 대중국 수출편향이 증가한 반면 디스플레이 품목은 EBI 지수 감소 하고 있어 중국 내 품목으로 대체되고 있는 것으로 추정할 수 있었다. 또한 자동차 관련 품목의 EBI 지수가 전체 분석 기간 1 이하로 중국에 대한 수출집중도가 낮을 뿐 아니라 수입 편향에 있음을 확인할 수 있었다. 대칭적 현시비교우위지수(RSCA) 분석에서 품목별 차이는 있지만 전기·전자 품목은 세계시장에서 상대적으로 낮은 경 쟁력을 보유하고 있었다. 반면 반도체, 디스플레이 및 자동차 관련 품목은 일부 품목 을 제외하고 중국과 비교하여 비교우위를 나타내고 있었다. 불변시장점유율(CMS) 분석에서 기준년도(2018년) 대비 비교연도(2023년)의 한국의 대중국 감소 요인이 수 입규모요인보다 경쟁력요인과 수입구조요인이 더 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었 다. 이는 한국의 소재·부품·장비 관련 품목의 경쟁력 감소와 일본 등 제3국의 경쟁력 상승으로 인해 한국의 대중국 수출 감소를 가져온 것으로 추정되었다.

정책효과를 분석하는데 있어 가장 중요한 이슈 중 하나는 선택편의(selection bias)를 통제하는데 있다. 효율적으로 선택편의를 통제하기 위하여 성향점수 매칭을 통한 이 중차분분석(PSM-DID)기법이 널리 사용되어오고 있으나, 이는 수혜집단과 비수혜집단에 포 함된 표본들이 집단에 따라 동질적인 정책효과를 지닌다는 과감한 가정을 필요로 한다. 본 연구는 수혜집단 내에서 이질적으로 나타나는 정책효과를 추정해보고자 성향점수 분위에 따 라 수혜집단과 비수혜집단을 매칭하여 정책수혜여부에 따른 매출성장효과를 분석하였다. 이 를 위하여 2020년 수행된 소재부품장비 R&D지원사업에 참여한 239개 중소기업을 수혜집단 으로 선정하였으며, 이들 기업의 성향점수를 산출한 뒤 8개 분위로 나누어 비수혜집단과 성 향점수 매칭을 수행하였다. 이후 분위별 이중차분분석을 통해 정책지원으로 인한 매출성장 률을 산출하였다. 그 결과 가장 낮은 분위의 집단에서 가장 큰 정책효과가 관찰되었으며, 3개 년 매출 성장률과 특허출원건수가 높은 기업집단들이 탁월한 정책효과를 누린 것으로 나타 났다. 연구의 결과는 성향점수 분위에 따른 이질적 정책효과 분석기법이 산업정책기획을 위 한 수혜기업의 선정기준, 지원범위 등을 조정하는데 효과적으로 사용될 수 있음을 시사한다.