본 연구에서는 반복 횡하중을 받는 콘크리트충전 탄소섬유튜브기둥의 휨성능 평가실험을 수행하였다. 시험체의 단면형상은 각형과 원형이며 탄소삼유튜브의 두께 및 와인딩각도(winding angle)를 실험변수로 채택하였다. 모든 시험체는 건물의 한 층 높이와 유사한 높이를 갖는 full scale 크기로 제작되었으며 3대의 가력기(actuator)를 동시에 가동시켜 축하중과 횡하중을 가력하였다. 실험결과를 분석하여 기둥의 휨강도, 변형능력 및 에너지소산능력을 평가하였으며, 횡하중에 대한 기둥의 연성거동 또한 평가되었다.

반복 횡하중을 받는 콘트리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨거동을 분석하기 위하여 실험을 수행하였다. 콘크리트 충진 각형 탄소섬유 튜부 기둥의 휨거동에 영향을 미치는 탄소섬유의 와인딩 각도와 두께를 변수로 선택하여 거동을 평가하였다. 콘트리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨거동 보다 정확하게 분석하기 위하여 설정된 두 변수를 동시에 고려하였다. 실험의 결과에서 얻어진 하중-변형 곡선을 이용하여 콘크리트 충진 각형 탄소섬유 튜브 기둥이 휨강도, 변형능력 및 에너지 소산능력을 조사하였다. 또한 기존 구조물과의 비교를 위하여 철근콘크리트 조적벽과 콘크리트를 충진한 각형 탄소섬유 튜브 기둥과의 연성 능력을 비교 평가하였다.

반복 횡하중을 받는 콘크리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨 거동을 분석하기 위하여 여섯 개의 시험체에 대한 실험을 수행하였다. 콘크리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨 거동에 영향을 미치는 탄소섬유의 와인딩 각도와 두께를 변수로 선택하여 거동을 평가하였다. 콘크리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨 거동을 보다 정확하게 분석하기 위하여 설정된 두 변수를 동시에 고려하였다. 실험의 결과에서 얻어진 하중-변형 곡선을 이용하여 콘크리트 충진 탄소섬유 튜브 기둥의 휨강도, 변형능력 및 에너지 소산능력을 조사하였다. 또한 기존 구조물과의 비교를 위하여 철근콘크리트 조적벽과 콘크리트를 충진한 탄소섬유 튜브 기둥과의 연성 능력을 비교 평가하였다.

탄소섬유튜브는 기존의 콘크리트 기둥에 강도와 연성을 제공하여 길이방향 및 횡방향 철근을 대신할 수 있다. 본 연구에서는 탄소섬유튜브에 의해 구속된 각형 콘크리트의 축하중에 대한 실험 및 해석적 연구를 수행하였다. 탄소섬유튜브는 길이방향에 대하여 90^{\circ}\pm30^{\circ}, 90^{\circ}\pm45^{\circ}로 섬유의 방향을 조합하여 필라멘트 와인딩 방법으로 제작하였다. 10,000kN UTM을 이용하여 단조축하중을 재하하였다. 섬유의 방향, 튜브의 두께에 따른 횡구속된 콘크리트 기둥의 응력-변형률 관계를 고찰하였다. 탄소섬유튜브에 의해 횡구속된 콘크리트의 압축강도와 연성을 예측하기 위하여 제안된 실험식은 실험결과를 적절히 예측하는 것으로 나타났다.

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.