본 논문은 준등방성 적층 섬유배열된 FRP보강재로 보강된 철근콘크리트보의 휨 보강 설계에 대하여 소개하고 있다. 본 논문에서는 첫 번째로 FRP보강재의 적층설계와 그 적층부재의 물성값 해석이 수행되었다. 마지막으로 여러 개의 준등방성 적층구조로 보강된 철근콘크리트보에 대한 휨 해석이 수행되었다. 그 결과값은 직교차 적층 구조를 갖는 RC보와 비교되었다. 따라서 본 연구가 준등방성 적층구조의 FRP보강재로 보강된 노후 RC보의 휨 설계의 지침서가 될 수 있을 것이다.

The demand for materials with porosity is steadily increasing and the need for porous materials is increasing in fields such as chemical engineering and energy storage. In order to minimize trial and error, verifying design validity through finite element method at the design stage has the advantage to verify design validity with low cost. However there are limitations in finite element analysis using porous materials. In this study calculating the equivalent mechanical properties reflecting the porosity was carried out, and the first step was the isotropic elasticity in plane stress condition. The equivalent elastic modulus and the equivalent Poisson's ratio were derived through simulation. Assuming that the voids exist in a two-dimensional symmetrical shape and a constant distribution, the unit cell was defined and the equivalent mechanical properties were calculated. The specimen with same condition were measured through a universal test machine (UTM), the elastic modulus and Poisson's ratio were measured. The similarity between the value obtained through the simulation and the value measured through the experiment was under 5%, so the validity of this simulation was verified. With this result, FEM with porous materials will be used for design.

Pitch precursors affording excellent spinnability, high-level oxidation-resistance, and good carbonization yields were prepared by bromination–dehydrobromination of various ratios of pyrolyzed fuel oil and coal tar pitch. The pitches exhibited spinnabilities that were much better than those of pitches prepared via simple distillation. A pitch prepared using a 1:2 ratio of fuel oil and coal tar pitch exhibited the best tensile strength. Pitch fibers of diameter 8.9 ± 0.1 μm were stabilized at 270 °C without soaking time after heating at a rate of 0.5 °C/min and carbonized at 1100 °C for 1 h after heating at 5 °C/min. The resulting carbon fibers exhibited a tensile strength, elongation, Young’s modulus, and average diameter of 1700 ± 170 MPa, 1.6 ± 0.1%, 106 ± 37 GPa, and 7.1 ± 0.2 μm, respectively.

In this study, we tried to prepare an isotropic spinnable pitch which can be useful to prepare the general purpose carbon fiber through the co-carbonization of biomass tar with ethylene bottom oil under two different preparation methods (atmospheric distillation, pressurized distillation). The results showed that the ethylene bottom oil added co-carbonization was very effective to decrease of the oxygen contents for obtaining a stable spinnable pitch. The pressurized distillation was more effective to reduce the oxygen functional groups of pitches than atmospheric distillation. The obtained spinnable pitch by the pressurized distillation showed higher pitch yield of 42% and lower oxygen content of 9.12% than the spinnable pitch by the atmospheric distillation. The carbon fiber derived from the pressurized distillation spinnable pitch by carbonization at 800ºC for 5 min showed that the higher tensile strength of carbon fiber was increased up to 800 MPa.

Isotropic pitch-based fibers produced from coal tar pitch with the melt-blowing method were carbonized at temperatures ranging from 800 to 1600oC to investigate their crystalline structure and physical properties as a function of the carbonization temperature. The in-plane crystallite size (La) of the carbonized pitch fiber from X-ray diffraction increased monotonously by increasing the carbonization temperature resulting in a gradual increase in the electrical conductivity from 169 to 3800 S/cm. However, the variation in the d002 spacing and stacking height of the crystallite (Lc) showed that the structural order perpendicular to the graphene planes got worse in carbonization temperatures from 800 to 1200oC probably due to randomization through the process of gas evolution; however, structural ordering eventually occurred at around 1400oC. For the carbonized pitch powder without stabilization, structural ordering perpendicular to the graphene planes occurred at around 800–900oC indicating that oxygen was inserted during the stabilization process. Additionally, the shear stress that occurred during the melt-blowing process might interfere with the crystallization of the CPF.

적 : 삼각 섬유성 연골 파열환자의 자기공명영상 검사 시 3D FSPGR with Fat Saturation 기법과 Isotropic 3D FSE with Fat Saturation 기법을 비교하여 삼각 섬유성 연골 파열 환자를 관찰하기 위한 Isotropic 3D FSE with Fat Saturation 기법의 유용성에 대하여 평가하고자 하였다. 대상 및 방법 : 2015년 10월부터 2015년 12월까지 삼각 섬유성 연골 손상을 주호소로 본 기관을 내원한 환자 9명(남: 5명 여: 4명)을 대상으로 하였으며, 3D FSPGR with Fat Saturation 기법과 Isotropic 3D FSE with Fat Saturation 기법을 통해 획득한 관상면 영상과 획득한 영상을 축상면 및 시상면으로 재구성한 영상을 가지고 삼각 섬유성 연골과 월상골, 배경신호의 신호강도 값을 측정하여, SNR 및 CNR 값을 계산하고, Mann-Whitney U-검정으로 두 기법간의 통계적 유의성을 검증하여 정량적 평가를 하였다. 또한 정성적 평가는 영상의학의 2명이 각각의 영상을 관찰하여, 삼각 섬유성 연골의 형태, 영상 내 인공음영, 병변의 묘사 정도의 3가지 항목을 선정한 후 이를 4점 척도(0: 진단 불가, 1: 부족함, 2: 충분함, 3: 좋음)로 평가하였고, Kappa-Value을 이용하여 두 관찰자간의 일치도 검증을 하였다. 영상획득에는 3.0 T MR 장비와 Extremity RF Coil을 사용하였다. 결 과 : 정량적 평가 결과, SNR의 평균값은 3D FSPGR with Fat Saturation 기법의 경우 관상면, 재구성 축상면, 재구성 시상면이 각각 19.00±1.96, 17.69±1.52, 17.84±1.12의 값을 나타내었고, Isotropic 3D FSE with Fat Saturation 기법의 경우는 각각 22.62±1.00, 20.64±1.53, 20.23±1.70 의 값을 나타내었다. CNR 평균값의 비교는 3D FSPGR with Fat Saturation 기법의 경우 관상면, 재구성 축상면, 재구성 시상면이 각각 18.62±1.19, 10.41±1.30, 10.28±1.18의 값을 나타내었고, Isotropic 3D FSE with Fat Saturation 기법의 경우 각각 22.62±1.00, 17.69±1.39, 17.35±1.64의 값을 나타내었다. 모든 영상 단면에서 SNR값 및 CNR값이 Isotropic 3D FSE with Fat Saturation 기법이 높게 나타났으며, 통계적으로도 유의하였다.(p<0.05) 정성적 평가 결과에서 관찰자1의 경우, 3D FSPGR with Fat Saturation 기법에서는 삼각 섬유성 연골의 형태, 인공음영, 병변의 묘사 정도가 각각 관상면에서는 2.51±0.5, 2.33±0.5, 2.44±0.5이고, 재구성 축상면에서는 2.33±0.5, 2.22±0.4, 2.44±0.5이고, 재구성 시상면에서는 2.33±0.5, 2.33±0.5, 2.33±0.5의 값을 나타내었다. Isotropic 3D FSE with Fat Saturation 기법에서는 삼각 섬유성 연골의 형태, 인공음영, 병변의 묘사 정도가 각각 관상면에서는 2.77±0.4, 2.77±0.5, 2.77±0.4 이고, 재구성 축상면에서는 2.88±0.3, 2.88±0.3, 2.88±0.3이고, 재구성 시상면에서는 2.66±0.5, 2.88±0.3, 2.77±0.4 의 값을 나타내었다. 관찰자2의 경우, 3D FSPGR with Fat Saturation 기법에서는 삼각 섬유성 연골의 형태, 인공음영, 병변의 묘사 정도가 각각 관상면에서는 2.55±0.5, 2.33±0.5, 2.44±0.5이고, 재구성 축상면에서는 2.33±0.5 2.33±0.5, 2.55±0.5이고, 재구성 시상면에서는 2.22±0.4, 2.33±0.5, 2.55±0.5의 값을 나타내었다. Isotropic 3D FSE with Fat Saturation 기법에서는 삼각 섬유성 연골의 형태, 인공음영, 병변의 묘사 정도가 각각 관상면에서는 2.88±0.3, 2.77±0.4, 2.77±0.4이고, 재구성 축상면에서는 2.88±0.3, 2.88±0.3, 2.88±0.3이고, 재구성 시상면에서는 2.66±0.5, 2.88±0.3, 2.66±0.5의 값을 나타내었다. Isotropic 3D FSE with Fat Saturation 영상 기법의 평가 결과가 더 높게 나타났으며, Kappa-value 검증을 이용한 두 관찰자 간 평가 결과의 일치도 검증도 통계적으로 유의하였다.(p<0.05) 결 론 : 삼각 섬유성 연골 파열환자에서 3D FSPGR with Fat Saturation 기법과 Isotropic 3D FSE with Fat Saturation 기법을 이용하여 비교 분석 한 결과 Isotropic 3D FSE with Fat Saturation 기법이 삼각 섬유성 연골 병변의 감별에 보다 많은 진단적 정보를 제공 할 수 있을 것이라 생각된다.

목 적 : 족관절 염좌 환자의 자기공명영상 검사 시 전하경비인대(AITFL)와 전거비인대(ATFL)를 관찰하기 위한 사방향 관상면(oblique coronal plane) 2D FSE 영상과 Isotropic 3D FSE Cube 영상의 비교를 통하여 그 유용성에 대하여 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 2013년 10월부터 2013년 12월까지 족관절 염좌를 주 호소로 본 기관을 내원한 환자 15명(남자: 6명, 여자: 9명)을 대상으로, 사방향 관상면 2D FSE 기법과 시상면 3D FSE Cube 영상기법을 이용하여 AITFL과 ATFL의 영상을 획득하였다. 획득한 영상에서 AITFL과 ATFL, 골조직, 배경신호의 SI 및 CNR을 측정하고, Mann-Whitney U-검정으로 두 기법간의 통계적 유의성을 검증하여 정량적 평가를 하였다. 또한 영상의학의 2명이 각각의 영상에서 보여지는 AITFL과 ATFL의 형태 및 연속성, 부분용적에 의한 인공음영, 병변의 묘사정도의 3가지 항목을 4점 척도(0: 진단불가-Non diagnostic, 1: 부족함-Poor, 2: 적합함-Adequate, 3: 좋음-Good)로 평가하고, 평가결과 간의 일치도 검증을 위하여 Kappa-value(SPSS 19) 검정을 통해 통계적 유의성( p<0.05)을 검증하여 정성적 평가를 하였다. 영상획득에 사용된 장비는 3.0T MR 장비와 Extremity RF Coil을 사용하였다. 결 과 : 정량적 평가에서 CNR의 평균값은 AITFL의 경우 사방향 관상면 2D FSE영상에서는 10.72±0.01, 3D FSE Cube 영상에서는 18.66±0.52이었다. ATFL의 경우에는 사방향 관상면 2D FSE 영상에서는 5.62±0.98, 3D FSE Cube 영상에서는 8.15±0.65이었다. AITFL과 ATFL 모두 3D FSE Cube 영상에서 CNR 값이 높았으며, 두 영상기법 간의 CNR 값의 비교는 통계적으로 유의하였다( p<0.05). 정성적 평가에서 관찰자 1에 의한 AITFL의 형태 및 연속성, 부분용적에 의한 인공음영, 병변의 묘사정도의 평가결과는 사방향 관상면 2D FSE 영상의 경우 2.4±0.5, 2.5±0.5, 2.6±0.5의 순으로 값을 나타냈고, 3D FSE Cube 영상에서는 2.8±0.3, 2.9±0.2, 2.9±0.2의 순으로 값을 나타냈다. ATFL의 경우는 사방향 관상면 2D FSE 영상에서 2.5±0.5, 2.3±0.4, 2.5±0.5의 순으로 값을 나타냈고, 3D FSE Cube 영상에서는 2.8±0.4, 2.9±0.2, 2.9±0.2의 값을 나타냈다. 관찰자 2에 의한 AITFL의 형태 및 연속성, 부분용적에 의한 인공음영, 병변의 묘사정도의 평가결과는 사방향 관상면 2D FSE 영상의 경우 2.4±0.5, 2.3±0.8, 2.6±0.4의 순으로 값을 나타냈고, 3D FSE Cube 영상에서는 2.8±0.3, 2.8±0.3, 2.8±0.3의 값을 나타냈다. ATFL의 경우는 사방향 관상면 2D FSE 영상에서 2.8±0.4, 2.4±0.5, 2.8±0.5의 순으로 값을 나타냈고, 3D FSE Cube 영상에서는 2.9±0.2, 2.9±0.2, 2.9±0.2의 순으로 값을 나타냈다. AITFL과 ATFL 모두 3D FSE Cube 영상에서 평가 결과가 높게 나타났으며, 두 관찰자 간 평가결과의 일치도 검정은 통계적으로 유의하였다( p<0.05). 결 론 : 족관절 염좌 환자에서 3D FSE Cube 영상이 사방향 관상면 2D FSE 영상에 비해 AITFL과 ATFL의 손상 감별 및 기타 인대손상의 평가에 매우 유용하다는 것을 알 수 있었다

In this work, thermal treatment accompanied with different acid treatments was applied to a commercial coal tar pitch (CTP) to obtain a spinnable precursor pitch for carbon fiber. In the case of thermal treatment only, a relatively high reaction temperature of between 380˚C and 400˚C was required to obtain a softening point (SP) range of 220˚C-260˚C and many meso-phase particles were created during the application of high reaction temperature. When nitric acid or sulfuric acid treatment was conducted before the thermal treatment, the precursor pitch with a proper SP range could be obtained at reaction temperatures of 280˚C-300˚C, which were about 100˚C lower than those for the case of thermal treatment only. With the acid treatments, the yield and SP of the precursor pitch increased dramatically and the formation of meso-phase was suppressed due to the lower reaction temperatures. Since the precursor pitches with acid and thermal treatment were not spinnable due to the inhomogeneity of properties such as molecular weight distribution and viscosity, the CTP was mixed with ethanol before the consecutive nitric acid and thermal treatments. The precursor pitches with ethanol, nitric acid, and thermal treatments were easily spinnable, and their spinning and carbon fiber properties were compared to those of air blowing and thermal treated CTP.

Isotropic synthetic graphite scrap and phenolic resin were mixed, and the mixed powder was formed at 300 MPa to produce a green body. New bulk graphite was produced by carbon-izing the green body at 700°C, and the bulk graphite thus produced was impregnated with resin and re-carbonized at 700°C. The bulk density of the bulk graphite was 1.29 g/cm3, and the porosity of the open pores was 29.8%. After one impregnation, the density increased to 1.44 g/cm3 while the porosity decreased to 25.2%. Differences in the pore distribution before and after impregnation were easily confirmedby observing the microstructure. In addition, by using an X-ray diffractometer, the degrees-of-alignment (Da) were obtained for one side perpendicular to the direction of compression molding of the bulk graphite (the “top-face”), and one side parallel to the direction of compression molding (the “side-face”). The anisot-ropy ratio calculated from the Da-values obtained was 1.13, which indicates comparatively good isotropy.

Isotropic pitch fibers were stabilized and carbonized for preparing carbon fibers. To optimize the duration and temperature during the stabilization process, a thermogravimetric analysis was conducted. Stabilized fibers were carbonized at 1000, 1500, and 2000℃ in a furnace under a nitrogen atmosphere. An elemental analysis confirmed that the carbon content increased with an increase in the carbonization temperature. Although short graphitic-like layers were observed with carbon fibers heat-treated at 1500 and 2000℃, Raman spectroscopy and X-ray diffraction revealed no significant effect of the carbonization temperature on the crystalline structure of the carbon fibers, indicating the limit of developing an ordered structure of isotropic pitch-based carbon fibers. The electrical conductivity of the carbonized fiber reached 3.9×10⁴S/m with the carbonization temperature increasing to 2000℃ using a four-point method.

본 논문에서는 단일 센서와 공간집속 신호처리 기술로 시간 역전과 인버스 필터링을 이용하여 등방성 평판에 서 충격 위치를 결정할 수 있는 탐상법을 다루었다. 유한 평면에서 굽힘 파의 운동 방정식을 유도하여, 그 식을 통해 얻어진 데이터를 기반으로 해석적인 시뮬레이션을 통해 시간 역전과 인버스 필터링의 시간 집속 효과를 확 인하고 충격 위치와 그 주변에서 신호의 공간 집속 효과를 관찰하고 충격 위치 결정에 영향을 미칠 수 있는 인자 들(총 수신시간, 샘플링 주파수)에 대해 살펴보았다. 그리고 충격원의 위치에 따른 2차원 결과를 제시하고, 실제 충격 위치를 정확하게 결정할 수 있음을 확인하였다. 여기서 제안한 방법은 기존의 충격 위치 결정법에 비해 많 은 장점을 갖고 있다. 첫 번째로 단일 센서를 사용하는 것과 시험체의 형상과 물성을 몰라도 된다는 점이다. 또한 판 에서와 같이 분산성에 의한 다중모드 파동이 발생하는 경우에도 특정 모드나 주파수에 의존할 필요가 없다.

To manufacture a carbon/carbon composite the coal tar pitch was used as the matrix precursor and the PAN (polyacrylonitrile)-based carbon fiber was used as the reinforcing material to weave 3-directional preform. For pressure carbonization HIP equipment was used to produce a maximum temperature of 1000℃ and a maximum pressure of 100 MPa. The carbonization was induced by altering the dwell temperature between 250℃ and 420℃, which is an ideal temperature for the moderate growth of the mesophase nucleus that forms within the molten pitch during the pressure carbonization process. The application of high pressure during the carbonization process inhibits the mesophase growth and leads to the formation of spherical carbon particles that are approximately 30 nm in size. Most particles were spherical, but some particles were irregularly shaped. The spread of the carbon particles was larger on the surface of the carbon fiber than in the interior of the matrix pocket.

이 연구에서는 u-w 정식화에 근거하여 일반적인 3차원 문제에 적용할 수 있는 지하수로 포화된 가로등방성 층상지반에서의 3차원 전달경계를 개발하였다. 지반 원역에서의 동적거동을 Fourier 급수로 전개하고, 각 항에 대한 동적강성을 u-w 정식화에 근거하여 유도하였다. 그리고 이를 Cartesian 좌표계에서 표현된 지반 근역의 3차원 유한요소와 결합할 수 있도록 변형하여 일반적인 3차원문제에도 적용할 수 있는 방법을 개발하였다. 개발된 방법을 강체 원형 기초의 동적거동 해석에 적용하고 기존의 해석 결과와 비교하여, 이 연구에서 개발된 전달경계가 정확함을 확인하였다. 또한 다양한 형태의 강체 기초 동적거동 해석에 개발된 전달경계를 적용하였고, 지하수로 포화된 가로등방성 층상지반에서 지하수위에 따라 강체 기초 동적거동의 변화 양상을 조사하여, 이 연구에서 개발된 방법의 활용성을 입증하였다.

Among other filters such as light filter, wave filter, air filter, ultra filter and filter paper, a novel adsorption filter from thermostable polyester nonwoven fabrics immobilized with functional super activated carbon by means of quinoline soluble, activateable isotropic pitch binder were developed in this study. The activated carbon precursor is available in the market branded as coconut shell based activated carbon(CCS-AC) produced by Dongyang Carbon Co. Ltd. BET-surface area of this precursor was 1,355 m2/g, after KOH-activation it increased over 2,970 m2/g and was named as super activated carbon. In the preliminary research, this precursor was impregnated with PdCl2(0.188 wt%) KMnO4(3 wt%) and redox-agent(CuCl2, 0.577 wt%) in order to promote TOF up to 100/h and Selectivity up 99% and patented as a functional AC for the ethylene adsorption. The enhancement of the isotropic pitch binder to the AC-immobilized adsorption filter was BET-surface area upgraded by 266 m2/g and promoted the Iodine- and MB-adsorption by 1.4 times, respectively and also micro pore wide ranges 〈 5a~30 a 〉.