리튬이온배터리는 높은 에너지 저장 효율과 환경 지속 가능성으로 점점 더 많은 관심을 받고 있다. PU 기반 리튬이온배터리에 사용되는 기존의 고분자 (polyurethane, PU) 바인더는 높은 유연성과 기 계적 강도를 제공하여 전극의 부피 변화를 감소시키고 구조적 안정성을 확보하는데 효과적이지만, 이와같 은 고분자 계열의 바인더는 전기전도도가 낮고 생산 및 폐기 과정에서 환경 문제를 야기할 수 있다. 따라 서, 본 연구에서는 이러한 고분자계 바인더의 단점을 해결하고자 고분자계 바인더로 많이 사용되는 PU 기 반 리튬이온배터리에 비해 향상된 전기화학적 성능과 안정성을 가진 새로운 바인더로서 석유계 피치 (SM260)/고분자 (polyurethane, PU) 복합소재 기반 바인더를 개발하였다. 특히, PU 바인더가 적용된 리튬 이온배터리는 100 사이클 후 가역 용량이 80 mAh/g으로, 초기 용량의 25%의 용량 유지율을 나타낸 반면, 본 연구에서 개발한 석유계 피치 (SM260)/고분자 (polyurethane, PU) 복합소재 복합 바인더가 적용된 리 튬이온배터리는 100 사이클 후 가역용량이 208 mAh/g으로 유지되고, 초기 용량의 68% 용량 유지율을 나 타내었다.

Composites of carbon fiber-reinforced silicon carbide (Cf/SiC) with ultra-high temperature ceramics (UHTCs) exhibit superior resistance to oxidation and ablation under high temperatures. Components in large-scale applications often have complex geometries, making it crucial to understand the oxidation and ablation behaviors of curved and non-uniform surfaces. In this study, a Cf/SiC-ZrB2 composite was fabricated into a 300 mm cylindrical shape using filament winding and liquid silicon infiltration processes. The resulting specimens exhibited a uniform microstructure, with SiC and ZrB2 crystals evenly distributed across the top and bottom surfaces, demonstrating the feasibility of producing large-scale composites. The specimens underwent an oxyacetylene torch test at 2,100 K for 5 min to assess their ablation and oxidation performance. The results revealed significant variation in the oxide layer due to the non-flat surface, with the layer thickness gradually decreasing as the oblique angle was reduced. Additionally, the presence of high-melting-point ZrO2 in the oxide layer near the torch center was attributed to the migration and solidification of molten SiO2. This suggests that large and complex Cf/SiC incorporating UHTCs can effectively form a protective oxide layer, even under conditions where SiO2 displacement occurs. The findings underscore the importance of integrating geometric considerations into the design of ultra-high temperature ceramic composites to achieve the thermal and ablation resistance required for advanced high-temperature applications.

본 연구는 강재 보행자용 방호 울타리 고정부 부식에 따른 유효단면적 감소로 인한 강성 저하를 해결하기 위해 내부식성이 뛰어난 GFRP, CFRP를 볼트에 적용하여 설계하중에서의 적용성을 검증하였다. 강재에서 유효단면적은 부식이 20년 진행 되었을 때 1.4mm 감소하여 기둥 변위는 28.65mm로 측정되어 부식의 심각성을 인지하였다. FRP 적용 시 평가는 파손 지수(DI)를 통하였고 CFRP 고정부 앵커에서 최대 성능의 30% 수준을 사용하여 설계하중에 만족함을 보였다. 또한, 콘크리트 연석에 가하는 쪼갬 인장응력 이 강재 대비 0.93배로 확인되었다. 이는 FRP 볼트 적용 시 강재와 동일한 방법으로 연석을 검토할 수 있을 것으로 판단된다. 결론적 으로 강재 부식에 따른 강성 저하는 구조물의 심각한 영향을 주어 부식 저항성이 높은 재료의 대체는 필수적이며, 동시에 보행자용 방호 울타리의 설계하중에 대한 연구가 추가적으로 수행 되어야한다.

노면결빙에 따른 전도사고 및 블랙아이스에 의한 사고 등이 증가하고 있으며 이를 해결하기 위한 발열 시멘트 복합체에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 리튬이차전지 산업에서 발생되는 폐 CNT 폐 음극재 등 탄소계 산업부산물을 활용하여 고상탄소 캡슐을 제조 하고 이를 혼입하여 레미탈 및 모르타르 실험체를 제조하여 전기 인압에 따른 중심부 표면 온도 측정 및 열화상 카메라를 통하여 발열 성능을 평가하였다. 고상탄소캡슐 혼입량이 증가할수록 발열 성능이 우수하게 나타났으며 레미탈 실험체의 경우 DC 24 V에서 모든 실험체가 35분 내 표면온도 60℃ 이상 나타내었다. 모르타르 실험체의 경우 전기 인압 DC 24 V에서 고상탄소캡슐을 19% 이상 혼입 시 소요시간 30분 내 30℃ 이상의 발열 상승 목표를 만족하는 것으로 나타났다.

The study aimed to enhance quality characteristics of prune juice added with Schisandra chinensis and optimize mixing ratios of its components. Prune juice was prepared using varying proportions of prune concentrate and medicinal herbal plant extracts. Results showed that the pH of the medicinal herbal plant complex extract containing Schisandra chinensis decreased significantly, while the content of soluble solids increased with increasing concentration of prune concentrate. Results of analyzing antioxidant activity of individual component revealed that both prune concentrate and Schisandra chinensis extract demonstrated significantly higher antioxidant activities than other extracts, with Cinnamomum cassia extract showing the lowest antioxidant activity. As a result of antioxidant component analysis, total polyphenol contents, total flavonoid contents, and total tannin contents were all the highest in MSS but the lowest in the control. Regarding antioxidant activity, DPPH radial scavenging activity, ABTS DPPH radial scavenging activity, and SOD-like activity were the highest in MSS but the lowest in the control. In conclusion, findings suggest that incorporating higher proportions of both Schisandra chinensis and prune concentrate can synergistically improve the antioxidant activity and overall quality characteristics of prune juice.

As the pace of technological advances accelerates, the role of electrical energy storage has become increasingly important. Among various storage solutions, supercapacitors are garnering significant attention. Their unique attributes, including high power density, rapid charge/discharge capabilities, and extended lifecycle, position them as a promising alternative to conventional batteries. This study investigates the synthesis of a nickel oxide (NiO) and nickel oxide/graphene oxide (NiO/GO) composite using a single-step hydrothermal method, to evaluate their potential as supercapacitor electrode materials. The synthesized NiO, graphene oxide (GO), and NiO/GO composite were comprehensively characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and Raman spectroscopy to analyze their crystal structures and chemical bonding. The XRD analysis confirmed the formation of an NiO phase with a rhombohedral crystal structure, and no change after GO incorporation. SEM analysis revealed the formation of spherical NiO particles and porous morphology of the NiO/GO composite, which also exhibited a spherical shape. The GO displayed a randomly arranged wrinkled sheet-like structure. Electrochemical analysis of the NiO/GO composite exhibited a remarkable specific capacitance of 893 F g-1 at a current density of 1 A g-1, surpassing that of NiO and GO alone, demonstrating NiO/GO has promising performance for supercapacitor applications. The charge transfer resistance, derived from the Nyquist plot, suggests that the reduction in charge transfer resistance contributed significantly to the improved capacitance. Additional stability studies of over 5,000 cycles at 5 A g-1 revealed an 85 % initial capacitance retention, confirming the advantages of GO inclusion to improve material retention for superior long-term performance. The asymmetric supercapacitor (ASC) assembled using an electrode with the configuration NiO/GO//activated carbon (AC) showed a specific capacitance of 77.8 F g-1 obtained at a current density of 0.5 A g-1.

본 연구는 합성 아질산염 대체 천연보존료로 개발하고자 천연물 유래 복합추출물(NP-NAP, NP-NAMR)의 성분 특성 과 소시지에의 적용 시 품질 특성을 규명하였다. NP-NAP 와 NP-NAMR 0.5-1.0% (w/v)는 90.1-100%의 ABTS 라디 칼 저해능과 10 mg/mL에서 각각 811 μM 및 770 μM trolox 상당의 FRAP 활성을 보였다. NP-NAP와 NP-NAMR은 S. aureus와 L. monocytogenes, E. coli 및 S. Typhimurium에 대 해 0.1% (w/v)에서 99.99-100%의 감소율을 보였고 C. perfringens에 대해 1%와 2% (w/v)에서 각각 89.0-91.4%와 84.7-100% 이상의 감소율을 보였다. 천연 복합추출물 첨가 소시지 시제품의 냉장 중 품질 특성에서 4주 차 pH (6.43- 6.57)와 NP-NAMR 첨가 시 높은 a 값(23.54% 및 28.81)을 확인하였다. Springiness와 cohesiveness는 NP-NAP 1%가 높 았으나 다른 모든 시험구는 양성 대조구와 유의적 차이가 없었다(P<0.05). 냉장 중 평균 MDA (0.87-1.183 μM)는 양 성 대조구(0.93-0.96 μM)와 유사하였으며(P<0.05) 총 증가 균수(log CFU)는 1% 첨가(1.10-1.32) 시 nitrite pickling salt (NPS) 0.08% (1.31)과 유사하였고 2% 첨가 시(0.17-0.49)는 commercial product from Spain (CPS) 1% (0.53)보다 적었 다. 종합적 기호도는 NP-NAMR 2% 제외한 모든 시험구는 통계적 유의차가 없었다. 이상의 결과, 과채 추출물 유래 NP-NAP와 NP-NAMR은 항산화, 항균 활성과 안정적인 적 색도와 함께 식약처 고시 소시지류의 기준 및 규격을 만족 하여 합성 아질산염과 시판 수입품을 대체하는, 유효한 소 재가 될 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 유기계 산화 방지제인 가려진 페놀이 그래프팅된 산화 그래핀(hindered phenol-grafted graphene oxide, HP-GO)을 합성하였고, 이를 도입한 나피온(Nafion) 기반의 복합 막을 제조하여 고분자 전해질 막 연료전지에 응용하 였다. HP-GO는 3,5-디-tert-뷰틸-4-히드록시페닐프로피오닐 클로라이드에 존재하는 염화 카보닐기(carbonyl chloride)와 GO에 존재하는 히드록시간의 치환 반응을 통해 합성되었으며, 합성된 HP-GO를 고분자 기지체 대비 0.01~0.5 wt%까지 포함하는 복합 막을 제조하여 순수 Nafion과의 물성 차이를 비교하였다. 특정 함량의 HP-GO가 첨가된 복합 막은 순수 Nafion에 비해 우수한 인장강도와 수분 흡수율 및 치수안정성을 나타내었다. 특히 HP-GO의 산화 방지 특성으로 인해 HP-GO가 첨가된 복 합 막은 장시간의 펜톤 평가(Fenton’s test) 이후 순수 Nafion 대비 높은 산화 안정성을 나타내었다. 또한 HP-GO에 의한 향상 된 수분 흡수율에 의해 복합 막은 전 습도 구간에서 순수 Nafion 대비 우수한 수소 이온 전도도를 나타내었다.

본 연구에서는 산화 방지 특성이 있는 가려진 페놀기를 도입한 산화 그래핀(hindered phenol-grafted graphene oxide, HP-GO)을 합성한 후 탄화수소계 고분자인 sulfonated poly(arylene ether sulfone) (SPAES)을 기지체로 사용한 복합 막을 제조하여 고분자 연료전지 시스템에 응용하고자 하였다. HP-GO는 GO 표면의 하이드록시기(hydroxy group)와 HP의 염화 카 보닐(carbonyl chloride) 간의 친핵성 아실치환 반응을 통해 합성되었으며, HP-GO의 비율을 다르게 첨가한 복합 막을 제조한 후 선형 SPAES 막과의 비교를 통해 성능 특성 변화를 확인하였다. 특정 함량의 HP-GO를 첨가한 복합 막의 경우 선형 SPAES 막에 비해 체적 안정성과 기계적 강도 및 수소 이온 전도도가 증가된 것을 확인할 수 있었으며, 펜톤 평가(Fenton’s test) 진행 후 막 분해 시간 및 잔여 막 무게 비율이 증가되는 경향을 통해 화학적 내구성 역시 증가한 것을 확인할 수 있었다.

고체전해질은 높은 에너지 밀도와 안전성을 갖춘 차세대 리튬이온전지에 꼭 필요한 핵심 요소다. 이러한 고체전 해질의 제작을 위해서 기존 고체전해질의 낮은 이온전도도와 높은 계면저항 문제를 해결해야 한다. 본 연구에서는 강화된 이 온 전도성과 계면 안정성을 지닌 PVDF-HFP 고분자에 분산된 Li7La3Zr2O12 (LLZO) 나노와이어 복합체를 기반으로 하는 새 로운 전해질(PVDF-HFP/LLZO/SN, PHLS membrane)을 제안한다. PHLS에 용매 열압착(Sovlent heat press, SHP)을 통해 계 면 저항과 내부 공극이 감소된 PHLS-(SHP)는 30°C에서 2.06 × 10-4 S/cm의 높은 이온 전도도, 4.5 V (vs. Li/Li+)의 넓은 전 기화학적 전위 창, 리튬 금속과 전해질 사이의 안정된 계면 안정성을 나타냈다. 0.2 mA/cm2에서 수행된 Li 대칭 셀을 사용한 전기화학적 테스트에서 150 시간 이상 안정성을 유지하는 것으로 확인되었으며, 이는 당사의 복합 기반 고체 전해질을 활용 하여 전기화학적 성능이 향상되었음을 시사한다.

본 연구는 수소 탱크를 고정하는 강재 볼트의 부식으로 인한 성능 저하 문제를 해결하기 위해 내부식성 복합재료로 알려진 Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) 및 Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP)를 활용한 앵커 시스템을 제안하고, 이를 지진 하 중 하에서의 안전성 평가를 통한 적용 타당성 검토를 수행하였다. 연구에서는 현장 조사를 통해 실제 사용 중인 수소 탱크의 설계 제 원을 확보한 후 이를 바탕으로 유한요소해석을 수행하였으며, AC 156 인공 지진파를 적용하여 FRP 앵커 볼트와 기존 강재 앵커의 성 능을 비교 분석하였다. 주요 분석 결과, FRP 앵커 볼트를 적용한 수소 탱크는 강재 앵커 볼트에 비해 고유 진동수가 21% 증가하여 구 조적 강성이 향상됨을 확인하였다. 또한, 가속도 응답 분석 결과 FRP 앵커 볼트는 상부 가속도를 감소시켜 지진 하중에 대한 저항성을 증진하는 것으로 나타났다. 응력 해석에서는 FRP 앵커 볼트가 강재 앵커 볼트에 비해 유효 응력이 약 91% 감소하여, 구조적 안전성이 크게 개선되었다. 그러나, FRP 앵커 볼트 적용 시 기초 콘크리트에 가해지는 쪼갬 인장 응력이 강재 앵커 대비 최대 3.5배 증가하는 것으로 나타났으며, 이에 따라 FRP 앵커 볼트 사용 시 기초 콘크리트의 보강이 필요할 것으로 사료된다. 이러한 연구 결과는 수치해석 에 국한된 결과로, 향후 실제 지진 하중을 모사한 실험적 검증이 필요하다. FRP 앵커 볼트의 적용 가능성은 향후 연구를 통해 광범위 하게 평가될 것이며, 이를 통해 수소 인프라의 내구성과 안전성을 더욱 강화할 수 있을 것으로 기대된다.

In this study, a performance evaluation was conducted on a composite elastic asphalt precast expansion joint developed to replace steel expansion joints that frequently suffer from various damages, such as blow-up owing to increased traffic volume and abnormal weather. Two types of elastic asphalt binders were prepared by mixing a latex-based modifier, and their basic properties and performance were evaluated. Elastic asphalt binders were mixed with 8–13 and 13–19 mm aggregates to prepare elastic asphalt joint mixtures, and their permanent deformation and adhesive performance were evaluated using Hamburg wheel-tracking and direct-shear tests. Elastic asphalt joint blocks and internal reinforcement for crack prevention were applied to produce the elastic composite expansion joints, and their performance was evaluated through contraction–extension tests to determine fatigue cracking, maximum load during contraction– extension, and repeated contraction–extension tests. As a result of the performance evaluation of the developed elastic asphalt binder, both the high- and low-temperature performances were improved, and the temperature sensitivity was superior to that of general asphalt binders, exhibiting high resistance to cracking. In addition, the joint block specimens manufactured by mixing the elastic asphalt binder with 13–19 mm aggregates exhibited excellent permanent deformation in the dynamic stability and Hamburg wheel-tracking tests, and they had higher adhesive performance than the method of repairing with rapid-hardening concrete materials at low and room temperatures, where significant contraction of the concrete joint occurs. We confirmed that when a compression spring-type reinforcement was applied, the compressive force for contraction decreased significantly compared with the unreinforced state, and the tensile force for extension increased, thereby reducing the stress applied to the mixture itself. The composite elastic asphalt precast expansion joint developed in this study is expected to have superior durability against cracks and secure continuity with the road surface through the tensile force dispersing effect using expansion reinforcement. Thus, it has better drivability than the existing steel expansion joint and can absorb shocks such as vibrations and noise applied to a structure.

This study investigates the development of risedronate (RSD)-incorporated polycaprolactone (PCL)/chitosan composite films for potential use in drug delivery systems aimed at bone repair. PCL and chitosan were blended in varying ratios (25 %, 50 %, 75 % PCL), and their miscibility, morphology, and hydrophilicity were analyzed. The effects of incorporating RSD at different concentrations (10-7 to 10-4 M) on MG63 preosteoblast cell proliferation and differentiation were also evaluated. The results demonstrated that blending of the hydrophobic PCL with hydrophilic chitosan was challenging, due to poor miscibility and phase separation. Optimal blending conditions and drying temperatures were essential for homogeneous film formation. The incorporation of RSD influenced cellular behavior, with 50 % PCL showing the most effective cell proliferation and moderate hydrophilicity. However, higher RSD concentrations (10-4 M) inhibited proliferation, while lower concentrations (10-7 M) promoted it. RSD also enhanced osteoblast differentiation, as evidenced by increased alkaline phosphatase (ALP) activity, particularly in 75 % PCL films. These findings suggest that adjusting the PCL/chitosan ratio and RSD concentration can optimize drug release and cellular responses, making this composite system a promising candidate for bone tissue engineering applications.

This study delves into the potential application of whisker carbon nanotube (w-CNT) in terms of electrical heating performance, with a particular emphasis on its significance in high-efficiency electrothermal conversion applications. Meanwhile, a comparative study was conducted on traditional carbon nanotubes (T1 and T3) with different aspect ratios. A uniform and dense carbon nanotube paper (BP) was prepared using a vacuum filtration method, including single-layer (T1, T3 and w-CNT BP), double-layer gradient composite (T1/T3-g, w-CNT/T3-g), and mixed composite (T1/T3-m and w-CNT/T3-m). The thickness of each type of BP is approximately 100 μm. The results demonstrated that electrical conductivity and electrical heating performance of single-layer BPs follow the order of T1 > T3 > w-CNT. While, mixed composite BPs are superior to double-layer gradient composite BPs in electrical conductivity and thermal performance. Notably, w-CNT/T3-m BP exhibits excellent electrothermal performance. Under an applied voltage of 5 V, the surface temperature of w-CNT/T3-m BP reaches 190 ℃. When the voltage is increased to 6 V, the surface temperature rises by 150℃ within 10 s, reaching a steady-state temperature of 318 ℃. This excellent electrothermal performance can be attributed to the introduction of w-CNT, which has a perfect and defect free structure according to Raman analysis. In-depth analysis using X-ray diffraction (XRD) indicated a more complete and higher degree of crystallinity in the w-CNT structure. In summary, this study not only provides experimental and theoretical basis for the application of high-performance electrothermal materials based on carbon nanotubes, but also foreshadows their broad application prospects in the field of macroscopic materials.

Silicon-based anode materials have attracted significant interest because of their advantages, including high theoretical specific capacity (~4,200 mAh/g), low working potential (0.4 V vs Li/Li+), and abundant sources. However, their significant initial capacity loss and large volume changes during cycling impede the application of silicon-based anodes in lithium-ion batteries. In this work, we propose a silicon oxide (SiOx) anode material for lithium-ion batteries produced with a magnesio-thermic reduction (MTR) process adopting Boryeong mud as a starting material. Boryeong mud contains various minerals such as clinochlore [(Mg,Fe)6(Si,Al)4O10(OH)8], anorthite (CaAl2Si2O8), illite [K0.7Al2(Si,Al)4O10(OH)2], and quartz (SiO2). The MTR process with Boryeong mud generates a mixture of amorphous silicon oxides (SiOx and SiO2), and magnesium aluminate which helps to alleviate the volume expansion of the electrode during charge/discharge. To observe the effects of these oxides, we conducted various analyses including X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier-Transformation infrared spectroscopy (FT-IR), Brunauer-Emmett-Teller (BET) and cyclic voltammetry (CV) galvanic cell testing. The amorphous SiO2 and MgAl2O4 suppressed the volume expansion of the silicon-based anode, and excellent cycle performance was achieved as a result.

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.

본 논문에서는 초기 압축 성형 공정 조건들이 단섬유 강화 복합소재 구조물의 기계적 거동 특성에 미치는 영향을 효과적으로 반영 할 수 있는 압축 성형-구조 연계 해석 방안을 제안하였다. 압축 성형 해석을 바탕으로 초기 charge의 형상 및 배치에 따른 부위별 단섬 유 배향 특성을 분석하였으며, 평균장 균질화 이론을 통해 단섬유 배향 특성에 따른 등가 이방 물성을 도출하였다. 나아가, 단섬유 배 향 정보가 Mapping된 유한요소 모델을 기반으로 초기 공정 조건들에 의해 야기되는 부위별 거동 특성 변화를 고려할 수 있는 압축 성 형-구조 연계 해석을 진행하였다. 관련 수치 예제 검증을 통해 제시된 해석 방안은 압축 성형을 통해 제작된 단섬유 강화 복합소재 구 조물 설계 과정에서 효과적인 솔루션을 제공함을 확인하였다.

본 논문에서는 3D 프린팅 공정을 통해 제작된 단섬유 강화 복합소재 구조물의 기계적 거동을 효과적으로 예측하기 위한 AM 공정 연계 구조 해석 기법을 제안하였다. 복합소재 3D 프린터(Mark Two, Markforged)를 활용하여 다양한 노즐 경로를 갖는 인장 시편을 출력하였으며, 출력물에 대한 인장 시험을 진행하였다. 또한, 노즐 경로에 따른 부위별 이방 물성을 도출하기 위해 실험적 데이터를 기반으로 역공학 기법을 적용하였다. 제안된 AM 공정 연계 구조 해석 방안의 타당성을 검증하기 위해 실험 결과와의 비교/분석을 병 행하였으며, 부위별 이방 물성이 반영된 FE 모델을 바탕으로 AM 공정 연계 구조 해석을 수행함으로써 복합소재 3D 프린팅 출력물의 거동 양상을 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다.