This research introduces an innovative approach for evaluating the degree of densification of carbon nanotube (CNT) sheets produced through direct spinning and subsequently treated with organic solvent (specifically ethanol). Analysis of the morphological features of the CNT sheets from the FE-SEM image affirms that the sheet’s structure becomes more densified following the treatment. Based on this, the treated CNT sheet was comprehensively evaluated using Raman spectroscopy. The results indicate a downward shift in the G′ band, signifying the densification of the CNT sheet’s structure due to the C–C bond weakening by the cohesive force. Following ethanol treatment, the CNT sheet exhibited enhanced electrical conductivity and tensile strength, measuring approximately 1.7 × 105 S m− 1 and 138.7 MPa, respectively, a remarkable improvement of roughly 300% compared to the untreated CNT sheet. This study underscores the efficacy of Raman spectroscopy as a powerful tool for assessing the densification of CNT sheets.

이 연구는 탄소섬유시트의 보강겹수와 보강위치에 따른 I형 PFRP 휨부재의 휨보강 효과에 대해 조사하였다. 또한, 탄소섬유시트로 보강한 PFRP 휨부재의 실험적, 이론적으로 확인하기 위해 유한요소해석을 실시하였으며, 휨실험 결과와 이론적 해석결과를 비교분석하였다. 휨실험 결과와 유한요소해석 결과는 이론적인 결과와 비교한 결과 일치하는 경향을 보였고, 휨보강 효과가 큰 탄소섬유시트 2겹을 보강한 시편에서 결과에서 오차가 가장 크게 발생하였다.

Carbon nanotube (CNT) structures reported in the literature often have a black color with low reflectance and matt surface appearance. Only a few papers reported the high reflectance and glossy appearance of the CNT surface on a substrate. To our knowledge, no one has reported the glossy appearance of freestanding CNT. Herein, we have successfully fabricated a freestanding multi-walled CNT sheet with a glossy or mirror-like surface appearance. Raman spectroscopy confirmed that both matt and glossy freestanding CNT sheets have the same chemical composition. We found that the glossy freestanding CNT sheet has a relatively flat surface morphology compared to matt freestanding CNT sheet, as seen in the atomic force microscopy results. We attributed the glossy appearance due to a relatively flat surface morphology of the freestanding CNT sheet.

A simulation based (DFT) study is performed on activated 2D-carbon sheet without and with vacancies of central carbon atoms, and explored the electronic properties. The inter-atomic distance at the center of activated carbon sheet is gradually increased with increasing number of vacancies. We get lower binding energy with three vacancies, and higher without a vacancy. A covalent bond is found between C–C atoms, density of states exhibit a semiconductor nature of a system without vacancy, and metallic nature in the presence of vacancies. There are higher peaks of resultant anti-bonding states with three vacancy system and it exhibits higher amorphous nature which causes higher electron concentration, mobility and higher electrical conductivity.

이 연구는 탄소섬유시트의 보강겹수에 따른 I형 PFRP 휨부재의 휨보강 효과를 조사하기 위해 길이 600mm의 PFRP 휨부재와 상하부 플랜지에 1mm 두께의 탄소섬유시트로 보강하여 휨실험을 수행하였다. 또한, 탄소섬유시트의 보강겹수와 보강 위치에 따른 I형 PFRP 휨부재의 휨보강 효과와 단면 감소량에 대해 조사하였다. 그 결과 2겹으로 보강하였을 때 휨강도와 휨강성이 증가함을 확인하였다.

탄소섬유는 인장강도와 내구성이 우수하므로 구조물의 표면에 탄소섬유시트를 부착하는 보강공법은 콘크리트 구조물의 보수 및 보강에 사용되는 대표적인 방법이다. 그러나 탄소섬유시트 부착공법은 시공 후 보강성능의 확인이 어려운 단점이 있다. 탄소섬유시트에 광섬유를 매입하여 계측이 가능한 보강재로 사용하는 경우 미부착이나 탈락된 부위를 찾아내어 구조물의 보강수준을 평가할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 제작된 센싱보강재의 기본적인 가능성을 확인하기 위해 센싱보강재의 크기와 매립된 광섬유의 간격을 변인으로 두고 센싱보강재 실험체를 제작하였다. BOTDR (Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)을 사용하여 시편의 변형에 따른 광섬유의 산란광으로부터 변형률을 계측하고 응답을 분석하였다. 분석 결과로부터 보강수준 정량화를 위한 센싱보강재의 적용성 및 BOTDR의 최소요구성능을 확인하였다.

PURPOSES : This paper aims to develop a road pavement de-icing system using carbon sheet to replace the older snow de-icing method. Carbon sheet is a light and high-strength metal. Hence, various bodies of research for its applications in many industries have progressed. METHODS : The experiment was conducted in a laboratory. The carbon sheet supplied voltage through a power supply system, and produced heat transfers to the concrete surface. Various factors, such as pavement material, carbon sheet width, penetration depth, and freezingthawing resistance, were considered in the conducted experiments to confirm the heating transfer efficiency of the carbon sheet. RESULTS : The carbon sheet used was a conductor. Therefore, it produced heat if voltage was supplied. The exposed carbon sheet on the atmosphere did not affect the carbon sheet width when it provided constant voltage. However, the sheet showed different heating behaviors by width change when the carbon sheet penetrated into the concrete. Moreover, the freezing-thawing resistance was decreased by the carbon sheet with increasing width. CONCLUSIONS : The experiments confirmed the possibility of developing a road snow melting system using a carbon sheet. The antiicing system using the carbon sheet to replace the traditional anti-icing system has disadvantages of environmental pollution risk and electric leakage. The pavement also improved its toughness resistance. The utilization value will be very high in the future if carbon sheet heat loss can be minimized and durability is improved.

본 연구에서는 높은 이산화탄소 분리성능을 가지는 폴리이미드의 제조를 위해 2,2-bis(3,4-carboxylphenyl) hexafluoropropane과 두종류의 아민인 2,3,5,6-tetramethyl-1,4-phenylenediamine, Poly(ethylene glycol) bis(3-aminopropyl) terminated을 이용하여 합성을 진행하였다. 합성된 고분자를 비용매 상전이법으로 비대칭 분리막을 제조하기 위하여 고분자의 용 해도 지수 추정 값과 비용매 상전이 계수 측정을 통해 용매를 선정하였고, 고분자 용액 점도 측정을 통해 분리막 제조를 위 한 도프용액 중의 고분자의 함량을 결정하여 질산리튬을 첨가제로 사용하여 최종적으로 분리막을 제조하였다. 제조된 평판형 비대칭 분리막은 전자주사현미경(SEM)을 통해 질산리튬과 휘발성 용매 함량에 변화에 따른 모폴로지의 변화를 확인하였으 며, 이의 변화에 따른 기체 투과도 변화를 확인하였다. 분리막 제조를 위한 도프용액 중의 휘발성 용매 함량이 작을수록 선택 도 변화가 없으면서 이산화탄소 투과도가 증가하는 것을 확인하였다.

In recent years, fiber reinforced polymer plastic composites are readily available in the construction industry. Fiber reinforced polymer composite has many advantages such as high specific strength and high specific stiffness, high corrosion resistance, light-weight, magnetic transparency, etc. In this paper, we present the result of investigation pertaining to the flexural behavior of flange strengthened I-shape pultruded fiber reinforced polymer plastic (PFRP) member using carbon fiber sheet (CFRP sheet). Test variable is consisted of the number of layers of strengthening CFRP sheet from 0 to 3. From the experimental results, flexural strengthening effect of flange strengthened I-shape PFRP member using CFRP sheet is evaluated and it was found that 2 layers of strengthening CFRP sheet are appropriate considering efficiency and workability.

In recent years, fiber reinforced polymer plastic composites are readily available in the construction industry. Fiber reinforced polymer composite has many advantages such as high specific strength and stiffness, high corrosion resistance, light-weight, magnetic transparency, etc. In this paper, we present the result of investigation pertaining to the flexural behavior of flange strengthened I-shape pultruded fiber reinforced polymer plastic (PFRP) member using carbon fiber sheet (CFRP sheet). The number of layers of strengthening CFRP sheet, with a value of 0 to 3 was the test variables. From the experimental results, flextural strengthening effect of flange strengthened I-shape PFRP member using CFRP sheet is evaluated and it was found that 2 layers of strengthening CFRP sheet is appropriated considering efficiency and workability.

Recently, strengthening and repairing concrete structures are increasing due to the deterioration of concrete infrastructures. Carbon Fiber Reinforced Polymer Plastic (CFRP) system for strengthening concrete structures have emerged as an alternative to traditional strengthening techniques, such as steel plate bonding, section enlargement, and external post-tensioning. CFRP systems offer advantages over traditional strengthening techniques such as lightweight, noncorrosive, and relatively easy to install. In this paper, we present the structural design algorithm for the RC beams strengthened with CFRP sheet based on ACI 440. In addition, structural behavior of strengthened RC beams is investigated by varying the amount of CFRP sheets.

본 연구에서는 기존 원형 CFT기둥 실험체와 탄소섬유쉬트로 추가구속된 원형 CFT기둥 실험체의 단조압축거동 및 압축내력평가에 관한 실험을 수행하였다. 실험변수는 탄소섬유쉬트 보강겹수와 직경-두께비이며, 실험변수에 따라 총 10개의 실험체를 제작하여 단조압축실험을 수행하였다. 실험을 통하여 기존 CFT 실험체와 탄소섬유쉬트로 구속된 CFT 실험체의 파괴거동, 하중-축변위 곡선, 최대내력, 변형성능을 비교한다. 끝으로 탄소섬유쉬트의 추가구속을 통해 기둥의 국부좌굴을 지연시켰으며 구속효과로 인해 내력은 상승하는 것으로 나타났다.

TR-CFT(Transversely Reinforced Concrete Filled Steel Tube) 기둥은 CFT 기둥의 국부좌굴부위를 탄소섬유쉬트로 보강을 하여 국부좌굴을 방지하거나 지연시키는 기둥부재이다. 본 연구에서는TR-CFT 기둥의 휨내력 산정을 위한 설계식을 제안하였다. CFT 기둥의 ACI 설계식은 강관내부에 발생하는 콘크리트의 구속효과를 고려하지 않아 저평가 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 구속효과를 고려한 콘크리트의 응력-변형률 곡선를 이용하여 CFT 기둥과 TR-CFT 기둥의 휨내력 산정식을 제안했으며 해석에 의한 예측 값들은 실험값과 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

The reinforced concrete wall type apartments built before 1988 in Korea, which are rarely seen in other countries, were constructed using tunnel form method for convenience of construction. Tunnel form method, however, do not arrange bearing walls in the direction of long side of the apartment, and this results in little resistance capability against lateral loads in that direction. Consequently, there exists significant collapse possibility due to the formation of plastic hinge at the joints of wall and slab during earthquake. This study experimentally investigates the reinforcement methods using carbon sheet and L-shaped steel which were not seismically designed. The reinforcement method using carbon sheet and L-shaped angle, has following advantages; construction workability, usage of light-weight material, and little requirement for the installation room. The specimen with steel bar fill up using modified epoxy mortar in the mid-span of the slab shows the same stiffness as the standard specimen without reinforcement and the stiffness of the specimen reinforced by carbon sheets without L-shaped steel was increased by only about 13%, implying that those existing methods cannot provide significant reinforcement effects. For the specimens of which wall-slab joints were reinforced using both carbon sheet and L-shaped steel, the increase of stiffness ranges from 43% to 496% and the increase of energy dissipation amount ranges from 120% to 233%. Also it was identified that the linkage method using penetration bolts was more efficient than the one using expansion anchors in increasing stiffness, strength and energy dissipation capacity.

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.

본 연구에서는 각기 다른 각도와 시트장수(3T, 5T 및 7T)로 제작된 카본시트 튜브로 구속된 원형 콘크리트 기둥의 압축강도 실험을 수행한 후 압축강도 실험실과 강도감소계수를 제안하였다. 실험체는 300 mm x 600 mm 크기로 제작하였으며, 탄소섬유의 각도는 90 ° ± 0 °, 90° ± 30°, 90° ± 45°, 90° ± 60°, 90° ± 75° 및 90° ± 90°이다. 압축강도 실험은 10,000 kN UTM을 이용하여 0.01 mm/sec 가력속도의 변위 제어법 으로 실험을 수행하였다. 실험결과의 회귀분석을 통하여 각도별 압축강도 및 극한변형률을 예측하는 실험식을 제안하였으며, 국내 콘크리트 부재의 설계법인 극한강도 설계법 적용을 위한 강도감소계수를 제안하였다. 강도감소계수는 Monte Carlo Analysis를 이용하여 해석을 수행하 였으며 그 값은 0.64로 제안하였다. 탄소섬유시트를 이용하여 카본튜브를 제작하는 것은 시공자의 기술력에 따라 구조성능이 좌우될 수 있으 므로 카본튜브 제작 및 시공 시 각별한 현장관리가 요구된다.

The present study was conducted to appraise tow theoretical models for reinforced concrete members strengthened with carbon fiber reinforced polymer(CFRP) sheets. Predicted values using two models by ACI 440.2R-08 were compared with ones obtained from experiment. For this, two flexural specimens were tested: one unstrengthened specimen and the other strengthened with CFRP sheets. Based on the test results, the wow models are reliable by showing good agreement with the test results.