탄소섬유로 보강한 에폭시 복합재료를 필라멘트 와인딩 공법으로 제조하고 이의 기계적 및 전기적 특성을 연구하였다. 사단자법으로 제작한 UD-CFRP의 전기비저항을 유리전이 온도 부근에서 온도의 함수로서 알아보았다. 실온에서 세로 전기비저항 ρa와 가로 전기비저항 ρc는 방향에 따른 강한 이방성을 보였으며 이들의 비는 약 1:3000이었다. UD-CFRP 시편의 세로 및 가로 전기비저항은 처리된 에폭시 물질의 유리전이 온도 Tg 아래에서는 온도에 선형으로 감소하는 거동을 보였다. 그러나 Tg 위에서 UD-CFRP의 가로 전기비저항은 금속과 같은 거동을 나타내며 온도의 지수승에 비례하여 증가하였다. 전기비저항이 양의 온도 계수를 갖는 메커니즘은 Tg 위에서 온도가 증가함에 따라 탄소섬유 사이의 접촉이 끓어져서 전하운반자의 깡총뛰기나 터널링이 감소하기 때문으로 생각된다. 세로방향의 dc 전도에 관한 활성화 에너지는 Tg 아래에서 0.005 eV이고, Tg 위에서는 0.08 eV이었다.

Effect of dispersion methods for Vapor Grown Carbon Fibers (VGCF) in epoxy caused the change in mechanical properties of VGCF/epoxy nanocomposites, such as tensile modulus and tensile strength. The influence of VGCF types - atmospheric plasma treated (APT) VGCF and raw VGCF - and their contents was discussed in detail. Treating VGCF with atmospheric plasma enhanced the surface energy, therefore improved the bonding strength with epoxy matrix. Two different methods used to disperse VGCF were ultrasonic and mechanical homogenizer methods. When using dispersion solutions, the VGCF demonstrated good dispersion in ethanol in both homogenizer and ultrasonic method. The uniform dispersion of VGCF was investigated by scanning electron microscopy (SEM) which showed well-dispersion of VGCF in epoxy matrix. The tensile modulus of raw VGCF/epoxy nanocomposites obtained by ultrasonic method was higher than that of one obtained by homogenizer method. APT VGCF/epoxy nanocomposites showed higher tensile strength than that of raw VGCF/epoxy nanocomposites.

동일 운전 조건에서 폴리이서술폰 중공사 분리막을 이용하여 혼합 기체로부터 이산화탄소 분리 실험과 수치해석으로 얻어진 결과를 비교하였다. 순수한 기체의 투과도로부터 구한 이상 선택도를 활용한 예측값과 실험값이 많은 차이 가 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 이산화탄소 투과도와 선택도를 혼합 기체 분리 실험 결과로부터 구한 후 공급 이산화탄소 몰 분율, 공급 압력과 투과측 압력의 함수로서 투과도와 선택도를 얻을 경우 수치해석 예측값과 실험값이 잘 일치하는 것을 확인하였다.

탄소섬유관으로 구속된 원형 무근콘크리트 부재는 콘크리트에 효과적인 횡구속을 제공하며, 섬유의 우수한 역학적 성질로 인하여 기존의 철근을 대체할 수 있는 우수한 합성부재이다. 본 논문에서는 탄소섬유관으로 구속된 원형 무근콘크리트 보에 관한 실험 및 해석연구를 실시하였다. 실험연구에서 시험체는 두께 1.5mm(3장), 2.0mm(4장), 2.5mm(5장) 및 3.0mm(6장)를 변수로 하여 실험을 실시하였다. 구속된 콘크리트의 압축강도를 예측하는 식을 이용하여 본 연구에서는 탄소섬유 관으로 구속된 원형 무근 콘크리트 보의 휨성능을 예측하는 실험식을 제안하였다.

Carbon/Carbon composite was been manufactured by the technology of warmer-molding process of clutter chopped carbon fiber, using phenolic resin as an adhesive. The degree of graphitization, the microstructure and the friction properties were studied. The results show that the clutter chopped carbon fiber fully scatter in the Carbon/Carbon composite and the degree of graphitization of phenolic resin can reach up to 86.2%, this matrix carbon can form the continuous and stable graphitic thin film on the friction surface during braking process so that the composite has fine friction properties and low wear rate.

배기가스로부터 폴리이서술폰 분리막을 이용하여 이산화탄소 분리 특성을 수치해석 방법으로 분석하였다. 공급 기체와 투과 기체가 서로 다른 방향으로 흐르는 향류 흐름 시스템에 대한 분리막 공정 지배 방정식을 유한 차분법으로 전개하였으며 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어를 이용 공정 모사하였다. 개발된 프로그램을 사용하여 수치해석을 수행한 결과 이산화탄소 투과특성에 영향을 주는 가장 중요한 인자로는 이산화탄소 투과 구동력과 체류시간임을 알 수 있었다. 동일한 조건에서 향류 흐름 공정모사에 의한 투과 측 이산화탄소 농도와 투과량은 병류 흐름 공정모사 결과보다 소폭 증가함을 확인하였다.

Activated carbon fiber could be prepared at 973 K by catalytic activation using potassium hydroxide. Phenol resin fiber (Kynol) was impregnated with potassium hydroxide ethanol solution, carbonized and activated at 973 K, resulting in activated carbon fibers with different porosities. The potassium hydroxide accelerated the activation of the fiber catalytically to form narrow micropore preferentially in carbon dioxide atmosphere. The narrow micropore volume of 0.3~0.4 cc/g, total pore volume of 0.3~0.8 cc/g, mean pore width of 0.5~0.7 nm was obtained in the range of 20~50% burnoff.

이산화탄소에 대한 가소화 안정성 및 이산화탄소/질소의 분리특성이 탁월한 폴리이서술폰(PES)중공사 분리막에 의한 이산화탄소 분리특성을 수치해석으로 알아보고자 하였다. 공정변수에 따른 이산화탄소 분리 거동을 예측하기 위하여 공급 기체와 투과기체가 같은 방향으로 흐르는 병류 흐름에 대한 분리막 공정 지배 방정식을 5차 Runge-Kutta-Verner 방법을 사용하여 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어를 이용 공정모사 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램을 사용하여 수치해석을 수행한 결과, 이산화탄소 투과특성에 영향을 주는 가장 중요한 인자로서 공급 이산화탄소 분압, 투과측과 분리막 내부의 압력비 그리고 공급 기체가 분리막 내부에 머무르는 체류 시간임을 알 수 있었다.

Isotropic pitch-based carbon fiber has been activated by steam diluted in nitrogen in order to characterize the microporosity. Especially, 40 wt% burn-off ACFs were prepared from different conditions to compare the pore structure and size. The ACFs were thinly sliced to investigate the inside pores by TEM and image analyzer. As expected, the adsorption characteristics of these ACFs were quite different from one another because of different pore structure and size. Most pores are not slit-shaped but rather round. Small round micropores become broad and irregular as increasing the activation time and temperature.

Bioaerosols are airborne particles of biological origins including viruses, bacteria, fungi, and all varieties of living materials. In suitable hosts, bioaerosols are capable of causing acute or chornic diseases that may be infectious, allergenic, or toxigenic. Bioaerosols from outdoor air accumulate on filters of heating, ventilating and air conditioning (HVAC) system in large quantities and are able to multiply there under certain conditions. In this study, silver was coated on activated carbon fiber (ACF) filters by an electroless plating method, and their efficacy for bioaerosols removal was tested. Physical filtration and biological antimicrobial test were performed. SEM and XRD analyses were used to characterize the morphology and components of ACF filters. Electroless silver-plated ACF filters showed antimicrobial efficiency, whereas pure ACF filters did not. It was found that electroless silver plating did not influence the physical filtration efficiency of ACF filters.

In this study, AR (aromatic resin) pitch was employed as the matrix-precursor for carbon/carbon composite because it exhibits much higher coke yield than coal tar pitch. As a result, a fabrication process of carbon/carbon composites can be shortened. It has been known that the pitches may cause swolling problem during the carbonization process. In order to restrain the swelling occurrence, a small quantity of carbon black was added to the AR pitch. Due to addition of carbon black the swelling was decreased largely and the perform can be infiltrated with the AR pitch. The densification efficiency of the performs was compared with various matrix-precursors. The coke yield of matrixprecursors, the morphology and the degree of graphitization of carbon matrix were analyzed.

본 논문에서는 강도를 향상시키기 위하여 탄소섬유쉬트를 압축하여 제작된 탄소섬유 판재을 이용하여 철근 콘크리트 보의 휨내력 향상과 이력거동에 미치는 영향을 규명하기 위하여 실험을 수행하였다. 실험의 주된 변수는 탄소섬유판재의 단면의 크기, 보강전에 철근콘크리트 보의 손상정도이다. 특히 보의 손상정도는 보가 과하중에 의해 손상을 받은 경우를 대상으로 하고 있으며 손상정도는 보의 최대 휨 내력의 30%, 60%, 100%로 하고 있으며 비교를 위하여 손상받지 않은 보도 실험하였다. 얻어진 결론은 탄소섬유판으로 보강한 경우는 보강하지 않은 보에 비해 강도는 상승하나 최대하중점에서의 변형은 감소하고 있으며, 연성에 있어서는 대등한 값을 나타내고 있다.

Carbon composites were prepared with pitch-based round, C, hollow-type carbon fibers and pitch matrix. The thermal conductivities parallel and perpendicular to the fiber axis were measured by steady-state method. It was found that the thermal conductivities depended on the cross-sectional forms of the reinforcing fibers as well as the reinforcing orientation and carbon fiber precusors. Especially, mesophase pitch-based hollow carbon fiber-carbon composites had the most excellent thermal anisotropy, which was above 100.

최근 노후화된 철근콘크리트 구조물에 대한 FRP를 이용한 보강공법의 적용이 증가하고 있다. 하지만 휨 보강에 대해서는 연구로 인해 정량적인 평가로 인해 효율적인 설계가 가능하지만, 전단보강의 경우에는 파괴메카니즘을 완전히 규명하지 못하는 상태이다. 본 연구에서는 전단보강근이 있는 철근콘크리트보에 매립형 CFRP를 전단보강하여 보강효과를 파악하고자 실험을 수행한 후, 실험결과를 토대로 분석 및 고찰을 통해 정량적인 보강효과를 도출하고자 한다. 시험체 제작시 실험변수로는 전단보강근의 간격과 보강방향으로 하여 시험체를 10개 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 전단보강근 간격과 보강방향에 따라 CFRP의 보강효과는 다소 차이를 보였다.

철근콘크리트구조물은 시간이 경과함에 따라 노후화현상이 일어난다. 이에 갱생수단으로 보수 보강이 이루어지고 있다. 현재 보강재료로써 FRP가 높은 관심과 더불어 많은 활용을 하고 이에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 전단보강근이 없는 철근콘크리트보에 매립형 탄소섬유막대(CFRP)를 전단보강하여 그에 따른 효과를 파악하기 위해 시험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 전단보강근이 없는 철근콘크리트보에 매립형 탄소섬유막대(CFRP)를 전단보강하여 탄소섬유막대(CFRP)의 순수전단내력을 파악하고, 전단보강에 따른 시험체의 전단파괴거동을 파악하고자 한다. 또한 실험변수를 탄소섬유막대(CFRP)의 보강량과 보강간격으로 두어, 이에 따른 전단보강효과를 파악하고자 한다.

탄소 섬유강화 에폭시기지 복합재의 경면 가공한 스테인리스강 상대재와 마찰과 마모에 바탕을 둔 연구에서는 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 복합재의 비마모율은 하중이 증가하면 N방향와 P방향에서는 증가하는 경향을 보이며,AP방향에서는 감소한다. 이것은 마모 메카니즘의 영향으로 속도가 증가하면 마모 이착막의 생성이 빨라져 이착막 속의 탄소섬유가 윤활제의 역할을 하기 때문이다. (2) 복합재의 마찰계수는 하중이 증가하면 N방향과 AP방향에서는 하중 39.2N까지 증가하다가 그 이상의 하중에서는 감소되며 AP방향에서는 하중이 증가함에 따라 서서히 증가하며, 또한 그 값은 N방향에서 가장 크고, AP방향이 가장 적다. (3) 일방향 탄소섬유 강화 복합재의 마모 거동에 미치는 하중의 효과는 다르며 마찰초반에 발생한 섬유에 의한 쟁기질과 섬유 굽힘 및 미소크랙에 의한 섬유 균열과 파괴에 따른 마모 메카니즘의 형태에 의한 것이다.

탄소 섬유강화 에폭시기지 복합재의 경면 가공한 스테인레스 강 상대재와 마찰과 마모에 바탕을 둔 연구에서 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 일방향 탄소섬유 강화 복합재의 마모 거동에 미치는 미끄럼 방향의 효과는 다르며 작용하는 마모 메커니즘의 형태에 의존한다. (2) 상온에서 경면 가공한 스테인리스 스틸에 대하여 미끄럼이 일어나면 AP 방향에서 높은 마모 저항과 낮은 마찰계수가 관찰되었다. (3) 복합재의 비마모율은 미끄럼 속도가 증가하면 N방향과 P방향에서는 감소하는 경향을 보이며, AP 방향에서는 증가하다가 감소한다. 이것은 마모 메카니즘의 영향으로 속도가 증가하면 마모 이착막의 생성이 빨라져 이착막 속의 탄소섬유가 윤활제의 역할을 하기 때문이다. (4) 복합재의 마찰계수는 미끄럼 속도가 증가하면 3방향 모두 증가하다가 일정한 값에 수렴하면 N방향이 가장 크며, P방향과 AP방향 순이다. 이는 N방향에서 마찰초반에 발생한 섬유의 쟁기질에 의한 상대재 표면의 손상과 돌기변형에 따른 것이며, AP방향의 마찰계수가 가장 낮다.

The effects of fiber surface-treatment and sizing on the dynamic mechanical properties of unidirectional and 2-directional carbon fiber/nylon 6 composites by means of dynamic mechanical analysis have been investigated in the present study. The interlaminar shear strengths of 2-directional carbon/nylon 6 composites sized with various thermosetting and thermoplastic resins are also measured using a short-beam shear test method. The result suggests that different surface-treatment levels onto carbon fibers may influence the storage modulus and tan δ behavior of carbon/nylon 6 composites, reflecting somewhat change of the stiffness and the interfacial adhesion of the composites. Dynamic mechanical analysis and short-beam shear test results indicate that appropriate use of a sizing material upon carbon fiber composite processing may contribute to enhancing the interfacial and/or interlaminar properties of woven carbon fabric/nylon 6 composites, depending on their resin characteristics and processing temperature.

탄소섬유쉬트는 경량, 고강도, 우수한 내식성, 그리고 간편한 시공성 때문에 많은 종류의 철근콘크리트 부재의 보강에 사용되고 있다. 그러나 탄소섬유쉬트에 의해 보강된 철근콘크리트 부재의 파괴거동은 탄소섬유쉬트와 콘크리트 표면의 부착특성에 따라 크게 달라진다. 본 연구에서는 탄소섬유쉬트와 콘크리트 사이의 경계면에 링크요소를 이용함으로써 탄소섬유쉬트와 콘크리트 사이의 부착거동의 변화를 고려한 부착응력-미끄럼 모델을 제안하였다. 또한 이 방법의 유효성을 알아보기 위하여 탄소섬유쉬트로 보강된 철근콘크리트 보의 파괴거동에 대한 해석을 실시하여 실험결과와 비교하였다. 그 결과 본 연구에서 제안된 모델을 이용한 해석결과는 실험결과와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다.

장섬유 CF/에폭시 복합재료를 사용하여-50℃에서 60℃ 사이의 범위에서 스팬길이를 변화시켜 충격시험으로 얻어진 임계파괴에너지의 거동을 고찰한 결과는 다음과 같다. 1. CF/에폭시 복합재료의 온도 변화에 따른 임계파괴에너지 GIC는 동일한 스팬길에서는 실온의 경우가 가장 높고, 60℃, -15℃ 그리고 -50℃의 순으로 낮게 나타났다. 2. CF/에폭시 복합재료의 스팬길이의 변화에 대한 임계 파괴에너지 GIC는 동일한 온도조건하에서는 스팬길이가 20mm인 경우가 가장 높게 나타났으나 불안정하며, 스팬길이는 40mm인 경우 임계파괴에너지 GIC는 가장 낮게 나타났으나 실험치의 흩어짐을 고려할 때 40mm인 경우의 시험편이 더 적절한 조건이라 생각된다. 3. 본 실험에 사용한 재료의 파괴기구는 섬유의 풀아웃, 섬유와 매트릭스 사이의 디본딩 그리고 매트릭스의 변형을 관찰할 수 있었으며, 이와 같은 파괴기가구 종합적으로 상호작용한다고 생각된다.