Refractory materials, such as molybdenum and niobium, are potential candidates for cladding material due to their high melting temperatures and desirable mechanical properties at higher temperatures than those of zirconium alloys. However, refractory materials have low resistance to oxidation at elevated temperatures. Therefore, this study examined silicide or aluminide surface coatings as protection against rapid oxidation of refractory materials at elevated temperatures for a potential accident-tolerant fuel cladding. Silicide or aluminide layers were formed on refractory metal substrates by using the pack cementation method. The steam oxidation behavior of both coated and uncoated samples was compared by thermogravimetric analysis at 1200°C. The weight changes of the coated samples were greatly reduced than those of uncoated samples. Microstructural analyses demonstrated that the silicide and aluminide layers were oxidized to form a protective surface oxide that prevented rapid oxidation of the refractory substrate at elevated temperatures.

This study investigated whether calcium (Ca) addition improved the recovery of neodymium (Nd) and dysprosium (Dy) from Nd-Fe-B magnet scrap using magnesium (Mg)-based liquid metal extraction (LME). Traditional LME processes are limited to temperatures up to 850 °C due to oxidation issues, reducing the efficiency of rare earth element (REE) recovery, especially for Dy. By adding 10 wt.% Ca to Mg and increasing the processing temperature to 1,000 °C, we achieved nearly 100% Nd and approximately 38% Dy recovery, compared to 91% and 28%, respectively, with pure Mg at 850 °C. However, excessive Ca addition (20 wt.%) decreased the recovery efficiency due to the formation of stable intermetallic compounds. These results highlight the critical role of Ca in optimizing REE recycling from Nd-Fe-B magnet scrap.

Light-weight ceramic insulation materials and high-emissivity coatings were fabricated for reusable thermal protection systems (TPS). Alumina-silica fibers and boric acid were used to fabricate the insulation, which was heat treated at 1250 °C. High-emissivity coating of borosilicate glass modified with TaSi2, MoSi2, and SiB6 was applied via dip-and-spray coating methods and heat-treated at 1100°C. Testing in a high-velocity oxygen fuel environment at temperatures over 1100 °C for 120 seconds showed that the rigid structures withstood the flame robustly. The coating effectively infiltrated into the fibers, confirmed by scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, and X-ray diffraction analyses. Although some oxidation of TaSi2 occurred, thereby increasing the Ta2O5 and SiO2 phases, no significant phase changes or performance degradation were observed. These results demonstrate the potential of these materials for reusable TPS applications in extreme thermal environments.

고온 구동형 고분자 전해질 막 연료전지(high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell, HT-PEMFC)는 구동 중 발생되는 불순물에 대한 내성이 높고 물관리가 용이하며 고순도의 가스를 연료로 사용하지 않아도 되는 장점을 갖는 다. HT-PEMFC는 인산이 도핑된 막을 통해 수소이온이 전도되기 때문에 전해질 막의 높은 인산의 유지율이 요구된다. 본 총 설에서는 인산의 침출을 방지하여 고성능의 HT-PEMFC용 고분자 전해질 막을 개발하기 위해 1) 인산이 도핑된 전해질 막의 인산 침출에 영향을 미치는 요소를 파악한 후, 이를 개선하기 위해 2) 폴리벤즈이미다졸 기반 막과 인산과의 상호작용을 강 화하여 인산 침출을 방지할 수 있도록 고분자 구조 설계를 진행한 연구와 3) 이오노머의 이온교환 작용기와 인산과의 이온 쌍 상호작용을 통해 인산의 침출을 방지할 수 있도록 이오노머 구조 설계를 진행한 연구들에 대해 살펴보고자 한다.

최근 지구온난화를 동반한 기후변화가 가속화되고 있으며, RCP 8.5 시나리오에 따르면 21세기 말까지 연평균 기온은 4.8℃ 상승할 것으로 예상된다. 고온 환경은 식물체의 생장, 개화시기, 동화산물 함량에 영향을 미치는 것으로 알려졌다. 본 연구는 고온 환경에서 감자의 생장과 대사산물 변화를 Soil-Plant-Atmosphere-Research (SPAR) 챔버와 온도구배하우스를 사용하여 2018년부터 2020년까지 조사하였다. 그 결과, 고온 조건의 SPAR 챔버 및 온도구배하우스에서 개화시기가 약 5∼9일 빨라지는 것을 확인하였다. 고온 조건은 감자 생장을 촉진하며 동화산물 함량에 영향을 줄 것으로 생각되어 개화 3일 전(Days Before Flowering 3, DBF 3)과 개화 21일 후(Days After Flowering 21, DAF 21)의 엽록소, 카로티노이드, 당 및 전분 함량을 분석하였다. 생육 초기인 DBF 3에 엽록소와 카로티노이드 함량은 감소하였고, 자당 및 전분 함량은 유의하게 증가하였다. 하지만 생육 후기인 DAF 21에는 자당 및 전분 함량이 감소한 것으로 나타났다. 또한 개화와 관련 있는 유전자 발현을 qRT-PCR로 분석한 결과, 고온 조건에서 SP6A, PhyB, SP5G, COL1, COL2 유전자 발현이 증가한 것을 확인하였다. 결과적으로, 고온 환경은 개화 전 감자 잎의 자당 및 전분 함량과 개화 관련 유전자의 발현에 영향을 미쳐 감자의 개화시기를 앞당기는 것으로 판단된다.

Coal tar pitch is a raw material that can be made from various carbon materials such as activated carbon, carbon fiber, and artificial graphite through heat treatment. In particular, it is an important raw material used as a binder and impregnated pitch when manufacturing carbon composite materials. In order to improve the physical properties of such a carbon composite material, the content of β-resin is an important factor. Although β-resin plays the role of a binder, it also corresponds to fixed carbon, so it can determine the physical properties after carbonization. In this study, we compared the physical properties of coal tar pitch various temperature ramping rate, and found through Py-GC/MS analysis that intermediate materials were generated by heteroatoms such as oxygen and nitrogen. MALDI-TOF/MS analysis revealed that these intermediate materials overlapped with the molecular weight region of β-resin. Therefore, the content of β-resin is in the following order: 430–5 (12.8 wt%), 430–10 (10.2 wt%), and 430–2 (6.3 wt%), and when 430–5 is used as a binder, the highest density appeared at 1.75 g/cm3. However, such intermediate materials undergo thermal decomposition even at temperatures above 900 °C. As a result, after carbonization, 430–5 had a density of 1.60 g/cm3, which was similar or lower than that of 430–2 (1.72 → 1.63 g/ cm3) and 430–10 (1.73 → 1.61 g/cm3). From these results, it is expected that if the heteroatom content is distributed in an appropriate amount and the heating rate is well controlled, it will be possible to maintain a high density even after carbonization while ensuring a high beta-resin content.

In this paper, we address the issue of temperature uniformity in high-power antenna systems by proposing and analyzing various design strategies. Specifically, when there is significant spatial freedom in the internal coolant pathways of the cooling plate, a counterflow approach is implemented to achieve temperature uniformity. Conversely, in scenarios where spatial constraints exist, a differential fin area design is proposed to effectively manage heat distribution. Additionally, in cases where the design of coolant pathways is restricted and fin design is not feasible, we suggest minimizing temperature variations by adjusting the thermal conductivity of the carriers located beneath the heat-generating components. This comprehensive approach aims to enhance the thermal management of high-power antenna systems, ensuring improved system stability and performance.

Hot section components of gas turbines are exposed to a high operating temperature environment. To protect these components, thermal barrier coatings (TBC) are applied to their surfaces. Yttria-stabilized zirconia (YSZ), which is widely used as a TBC material, faces limitations at temperatures above 1200 °C. To mitigate these issues, research has focused on adding lanthanide rare earth oxides and tetravalent oxides to prevent the phase-transformation of the monoclinic phase in zirconia. This study investigated the effects of varying TiO2 content in Nd2O3 and Yb2O3 co-doped YSZ composites. Increasing TiO2 content effectively suppressed formation of the monoclinic phase and increased the thermal degradation resistance compared to YSZ in environments over 1200 °C. These findings will aid in developing more thermally stable and efficient TBC materials for application in high-temperature environments.

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.

This study was conducted to secure basic data for developing technologies to reduce the generation of odor substances by investigating the effects of environmental temperature on growth performance and the generation of odor substances from feces in growing pigs. A total of 16 pigs (Landrace × Yorkshire × Duroc, average body weight 56.49±0.47kg) were randomly assigned to two treatments: thermal-neutral (TN) and heat stress (HS) conditions. The experiments were conducted for two weeks, with average temperature-humidity indices of 68.91±0.09 for TN and 85.98±0.08 for HS. The results showed that HS significantly decreased average daily feed intake (ADFI, 33.3%) and average daily gain (ADG, 25.8%) compared with TN (p<0.05). Non-esterified fatty acid in serum was lower (36.2%) in HS compared with TN (p<0.05). However, protein, blood urea nitrogen, cholesterol, triglyceride, glucose, and IgG in serum showed no difference between HS and TN. Phenol (350.0%) and skatole (416.3%) were significantly higher in HS than in TN (p<0.05). The decrease in growth performance is attributed to reduction in ADFI. The increase in phenol and skatole in HS is presumed to be due to the effect of HS on the metabolism of intestinal microbial composition. Digestion rate, intestinal microbial composition, and urine emissions are known to affect odor substances. Further research on the content of odor substances in urine, nutrient digestion rate, and intestinal microbial composition is considered necessary to determine the exact associations.

In this study, we explored the potential of the Maillard reaction-based time-temperature indicators (TTI) as a tool for predicting and visualizing moisture variations during high-temperature drying. Using activation energy analysis, we found that the Maillard reaction-based TTI could not only visualize but also predict changes in moisture contents during high-temperature drying of 60-80oC. The color changes of the Maillard reaction solutions were distinct enough to be discerned with the naked eye, transitioning from colorless to black via the shift of yellow, light brown, brown, and dark brown. The dynamic characteristics for the color change in the Maillard reaction solutions and the moisture changes in the drying of thin-layer apples could be expressed with high suitability using a logistic model. This suggests that the Maillard reaction-based TTI can potentially be a practical and reliable tool for predicting the moisture changes for the high-temperature drying of thin-layer apples, offering a promising avenue for future research and applications.

FRP 복합재료 중 CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱)는 현재 RC 구조물의 내부 및 외부 보강재로서 그리드 형태로 활용되고 있다. 그러나 CFRP 그리드에 대한 성능평가 기준은 매우 미흡하여 FRP 보강근 기준을 사용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 그리드 가닥 수와 경계조건과 변수를 고려하여 CFRP 그리드의 인장 성능을 평가하기 위한 실험이 수행되었다. 가닥 수는 1, 2, 3가닥에 대한 인장시험이 수행되었으며, 경계조건의 경우 모르타르, 에폭시, 에폭시 + 모르타르로 변수를 지정하였다. 인장시험을 통하여 최적 가닥 수 및 최적 경계조건으로 개발한 시편을 토대로 고온 노출 시간에 따라 CFRP 그리드의 인장 성능 평가가 수행되었다. 온도는 130°C 로 유지되었으며, 5개의 시편을 각각 70분(Case 2), 100분(Case 3), 120분(Case 4), 150분(Case 5) 고온에 노출하여 비 고온 노출 시편 과 비교하였다. 실험 결과, 비 고온 노출 시편과 비교하여 Case 5에서는 인장강도와 탄성계수가 각각 최대 51.32% 및 44.4% 감소한 것으로 나타났다.

씨고자리꽃파리(Delia platura)는 온대지역의 해충으로 콩과, 백합과, 십자화과 작물뿐만 아니라 옥수수, 감자, 당근 등 기주범위가 매우 넓 은 해충으로 알려져 있다. 씨고자리꽃파리는 여름철 이후 발생이 급격히 감소하거나 사라지는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 이러한 씨고자리꽃 파리의 특이한 연간 발생양상을 이해하기 위하여 몇 가지 온도와 광조건에서 발육실험과 야외에서 성충발생양상을 조사하였다. 광조건(16L:8D, 12L:12D)과 관계없이 처리온도 21, 24, 27°C에서 하면증상 없이 성충까지 성공적으로 발육하였다(번데기 생존률 : 93.5~100.0%). 고온(광조 건 16L:8D)인 30 및 33°C에서도 하면이 유도된 발육단계는 관찰되지 않았다. 따라서 씨고자리꽃파리의 여름철 후 감소현상은 하면가설로 설명 이 어려웠다. 2021년과 2022년 포장조사(제주)에서 7월 중순부터는 성충이 점착트랩에 거의 유살되지 않는 양상을 보였다. 고도별 트랩을 설치 한 2023년 조사에서 높은 고도인 620미터 트랩에서는 전체적으로 발생량이 적었고 연간 특별한 양상을 보이지 않았다. 저고도 70미터와 중간고 도 300미터는 2개의 발생최성기(peak)가 관측되었으며, 보다 서늘한 지점의 300미터 트랩의 발생최성기는 70미터 트랩과 비교하여 약 40일 정 도 지연되어 나타났다. 특히 300미터 트랩에서는 여름철 이후 9월 중순까지도 트랩에 유살되는 성충이 관찰되었다. 아직은 완벽하지 않지만 고온 회피설이 씨고자리꽃파리의 후기 발생을 부분적으로 설명할 수 있었다. 더 정확한 해석을 위해서는 앞으로 고온 산란임계온도와 더불어 생식적 휴면(하면)의 여부, 고온회피행동의 구체적 양상 등에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

탄소보강근(Carbon Fiber Reinforced Polymer)은 탄소섬유를 에폭시로 결합한 것으로 높은 인장강 도와 강한 내부식성으로 철근대체재로 각광받고 있다. 하지만 결합재인 에폭시의 특성상 고온에 취약 하다. 따라서 고온에 노출된 탄소보강근의 인장 시험을 통해 인장강도 및 탄성계수의 변화를 관찰하고 온도별 거동특성을 파악하고자 한다. 사용된 탄소보강근의 직경은 10mm이며 나선모양의 GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer) 리브로 구성되어있다. 인장 시험체는 ASTM D 7205에 따라 강관으로 구 성된 그립부 700mm, 자유단 500mm 총길이 1,900mm로 제작하였다. 시험체 중앙부를 고온에 노출시 키기 위해 가열부 200mm의 퍼니스를 배치하였으며, 온도범위는 50~550℃이다. 시험결과 유리전이온 도인 150℃까지는 고온에 노출된 시험체가 상온 시험체에 비해 인장강도가 2.7~3.1% 감소하였으며, 탄성계수는 15.7~18.7% 감소하였다. 이후 250~550℃에서는 인장강도가 8.9~54.3% 감소하였고, 탄성 계수는 17.2~20.1% 감소하였다. 따라서 인장강도의 경우 550℃에서 최대 인장강도의 절반 이상으로 감소하는 것을 확인 하였고, 탄성계수는 인장강도에 비해 크게 감소하지 않는 것을 확인하였다.

FRP 복합재 중 CFRP(Carbon Fiber Reinforcement Plastic)는 현재 Rebar, Plate, Grid 등 다양한 형태로 RC 구조물에 내‧외부 보강재로써 사용되고 있다. 이 중 CFRP Grid의 경우 국내에서 상용화가 되지 않아 다른 형태의 보강재보다 성능 분석 및 평가 기준이 미흡한 실정이다. 이에 따라 본 연구에 서는 Grid의 Strand, 경계조건, ASTM 고정장치의 유무 등 다양한 실험을 통하여 CFRP 그리드의 인 장 성능평가를 진행하였다. 선행 연구에서는 CFRP Grid의 인장시험 고정단의 경계조건에 따른 영향 성 분석을 위해 ASTM D7205 및 ASTM D6637에 따라 Tap-Tap (Type 1), Tap-Mortor (Type 2) 로 구성하여 인장시험을 수행하였으며, 시편의 파단 형상 및 시험 결과값이 가장 안정적인 Type 2를 CFRP Grid의 고정단 경계조건으로 설정하였다. 이러한 선행 연구를 바탕으로 고온 노출에 따른 CFRP 그리드의 인장 성능시험 평가를 진행하였으며, 인장시험은 만능재료시험기 및 고성능 카메라를 활용하여 최대 응력과 탄성계수를 도출하였다. 온도는 FRP의 전이온도인 150℃ 이내의 130℃에서 각 Case 별 5개의 시편을 70분(Case 2), 100분(Case 3), 120분(Case 4), 150분(Case 5) 노출한 후, 고온 에 노출하지 않은 시편(Case 1)과 비교하였다. 실험 결과, Case 5와 Case 1을 비교하여 인장강도와 탄성계수는 각각 최대 51.32%, 44.4% 감소하였다. 결론적으로 고온 환경에서 지속적으로 노출될 경 우, CFRP Grid의 성능이 최대 절반 수준으로 감소 되며 RC 부재 내‧외부에 보강 시에 고온 조건을 면밀히 검토하여 성능 감소를 최소화할 필요가 있다고 판단된다.

The aerospace and power generation industries have an increasing demand for high-temperature, highstrength materials. However, conventional materials typically lack sufficient fracture toughness and oxidation resistance at high temperatures. This study aims to enhance the high-temperature properties of Nb-Si-Ti alloys through ball milling. To analyze the effects of milling time, the progression of alloying is evaluated on the basis of XRD patterns and the microstructure of alloy powders. Spark plasma sintering (SPS) is employed to produce compacts, with thermodynamic modeling assisting in predicting phase fractions and sintering temperature ranges. The changes in the microstructure and variation in the mechanical properties due to the adjustment of the sintering temperature provide insights into the influence of Nb solid solution, Nb5Si3, and crystallite size within the compacts. By investigating the changes in the mechanical properties through strengthening mechanisms, such as precipitation strengthening, solid solution strengthening, and crystallite refinement, this study aims to verify the applicability of Nb-Si-Ti alloys in advanced material systems.

본 연구의 목적은 컨테이너 육묘 시스템을 활용한 참외 접목 묘의 안정적인 생산 가능성을 평가하는 것이었다. 이를 위해, 컨테이너 육묘 시스템과 고온 조건의 플라스틱 온실에서 육묘 한 접수와 대목, 접목묘의 생육을 비교 분석하였다. 접목활착 후 육묘 환경에 따른 참외 접목묘의 생육과 묘소질을 0일, 4일, 7일, 11일, 14일째에 비교하였다. 컨테이너 육묘 시스템에서 는 주야간 온도를 25/20°C, 상대습도를 70%로 설정하여 재 배기간 동안 안정적으로 유지하였으며, 플라스틱 온실 내의 주야간 평균온도는 28.1/15.4°C로 주야간 온도차(DIF)가 더 크게 나타났다. 조사기간 동안 참외 접목묘의 초장은 플라스 틱 온실 육묘 처리구에서 컨테이너 육묘 시스템 처리구보다 더 길게 나타났다. 참외 접목묘 조직의 충실도는 지상부 건물 중을 초장으로 나누어 계산하였다. 육묘장에서 접목한 묘는 접목 후 7－10일 경과하여 활착이 완료되고 초장이 10cm 내 외일 때 출하하여 정식에 이용되게 된다. 본 연구에서 접목활 착 후 7일째에 컨테이너 육묘 시스템에서 재배된 묘의 충실도 는 44.9±2.64mg/cm으로 나타났으며, 플라스틱 온실 육묘 처 리구에서는 24.4±1.56mg/cm로 나타났다. SPAD 평균은 플 라스틱 온실 육묘에서 30.5, 컨테이너 육묘 시스템에서 41.1 로 측정되었다. 이러한 결과는 컨테이너 육묘 시스템의 활용 이 고온기 또는 저일조 시기와 같은 육묘 환경에서도 고품질 모종을 안정적으로 생산할 수 있는 것을 확인하였고, 인공광 을 이용한 육묘 시스템의 활용 범위가 앞으로 더 확대될 것으 로 기대된다.