This study investigated the structural performance of Cast-in-Place (CIP) pile-integrated composite basement walls (CIP-CBW) featuring socket-type shear connectors (SSCs) in both steel and RC applications through finite element analysis. The results demonstrated that while the height and spacing of SSCs significantly influenced the ultimate load and corresponding displacement of the CIP-CBW, their impact on initial stiffness was negligible. Due to the leverage effect, shear forces along the interface between the CIP pile and the basement wall were resisted by both the front and rear bolts of the SSC. The failure mechanism of the SSC joint was characterized by concrete crushing and cracking around the connector, followed by the formation of plastic hinges in both bolts. Bending moment analysis revealed that the rear bolt is particularly susceptible to flexural yielding. Furthermore, the slip tendency at the interface was more pronounced in the steel scheme than in the RC scheme. Notably, the effect of SSC spacing on slip was significant, whereas SSC height exhibited minimal influence.

본 연구는 재생 플라스틱을 이용한 폴리머 복합소재 전철주의 구조적 거동을 해석적으로 규명하고 그 적용 타당성을 검증하 였다. 강재의 부식 및 탄소 배출 문제를 해결할 대안으로 주목받는 폴리머 복합소재는, 강재 대비 현저히 낮은 탄성계수로 인해 구조물 적용 시 과도한 변형을 제어하는 것이 기술적 핵심 과제이다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 본 연구에서는 재료의 강도보다 변형을 우선으로 제어하는 ‘강성 지배 설계(Stiffness-Governed Design)’를 채택하였다. 유한요소해석을 통해 국내 전철주 규격(KR E-03080)의 요구조건 만족 여부를 평가하여 폴리머 복합소재 전철주의 단면 강성 요구수준을 분석하였다. 매개변수 연구 결과, D302mm 단면에 탄성계수 16,000 MPa 이상의 폴리머 복합소재를 적용했을 때, 전철주 허용 처짐 기준을 안정적으로 만족하였다. 본 연구에서는 이처럼 비전통적 소재인 재생 플라스틱을 이용한 폴리머 복합소재가 어느 정도의 탄성계수를 확보한다면 철도 구조물로 서 요구되는 구조적 성능을 충분히 확보할 수 있음을 공학적으로 입증하였으며, 이는 폐자원의 고부가가치 재활용을 통한 순환 경제 및 탄소중립 실현에 기여할 수 있는 기술적 토대를 마련했다는 점에서 중요한 의의가 있다.

This study investigates the seismic performance of beam-column connections using Thin-Walled Steel Composite (TSC) beams and Prestressed Reinforced Concrete (PSRC) columns. TSC beams are constructed from U-shaped thin steel plates that are filled with concrete, allowing for composite action with slabs through the use of shear connectors. They are widely applied in industrial buildings due to excellent strength, stiffness, and constructability. However, slender web plates are prone to local buckling, which may compromise their performance during seismic events. To mitigate this issue, internal supports have been introduced to enhance web stability and concrete confinement. Cyclic loading tests on three specimens—with and without internal supports—demonstrated that the supports increased moment capacity, improved energy dissipation, and effectively reduced buckling. Even slender sections demonstrated performance comparable to that of compact sections. All specimens reached peak strength at a 2.44% rotation angle, with damage localized near the supports. A practical connection detail was also proposed, taking into account constructability and structural reliability. The results provide valuable guidance for the seismic design of composite systems in large-scale structures.

This study prepared a (TiO2-CeO2)/Sr4Al14O25: Eu2+,Dy3+ heterojunction photocatalyst by coating (TiO2-CeO2) nanoparticles on a Sr4Al14O25:Eu,Dy phosphor substrate using a hydrothermal reaction method. The fabricated (TiO2- CeO2)/Sr4Al14O25: Eu2+,Dy3+ composites were characterized with X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray photo electron spectroscopy (XPS), UV-visible diffuse reflectance spectroscopy (UV/Vis DRS), Brunauer-Emmett-Teller (BET), and Raman spectroscopy. The photocatalytic performance of the (TiO2-CeO2)/Sr4Al14O25: Eu2+,Dy3+ composites was investigated through the decomposition of toluene gas for various ratios of TiO2 to CeO2 (3:7, 5:5, and 7:3) and heat treatment ranging from 300 to 700 °C. The coupling between (TiO2-CeO2) and the highly persistent Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ phosphor reduced the energy band gap and enhanced visible light absorption. In particular, the 5:5 ratio of TiO2 to CeO2 on Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ showed excellent photocatalytic performance, decomposing over 85 % of the toluene gas within 150 min even under visible-light irradiation. The results suggest that the CeO2 particles might increase the specific surface area, and effectively suppress the recombination of electrons and holes generated from TiO2, thereby enhancing the photocatalytic reactivity.

최근 지구온난화로 인한 피해가 심각해짐에 따라 화석연료 사용을 줄이고자 친환경 수소 에너지의 활용이 증가하고 있다. 이에 따라 수소의 저장 및 운송을 위한 수소 저장 용기의 수요가 확대되고 있으나, 현재 널리 사용되고 있는 강재 기반 저장 용기는 부식과 같은 내구성 저하 현상에 취약하다. 따라서 선행 연구는 지지부 부식에 따른 내진 성능 저하 문제를 해결하기 위해 부식 저항성 이 뛰어난 CFRP를 지지부 기둥을 적용하여 설계 하중에서 적용성을 검토하였다. 이때 본 연구는 CFRP의 강도-중량비가 높음을 고려 하여 기존 강재 구조물 지지부 ㄱ 단면 대비 높은 강성을 가진 H 단면과 ㅁ 단면을 지지부 기둥에 적용하여 연구를 수행하였다. 이때 실제와 가까운 해석 결과를 도출하기 위해 고유진동수 추출해석을 진행하여 감쇠 계수를 적용 시켰고, AC 156 인공 지진을 설계 하중 으로 적용한 결과, ㅁ 단면을 적용한 강재 기둥의 접합부 응력은 222.34 MPa로 기존 ㄱ 형강 대비 78.93%로 설계 하중에 만족함을 보였다. ㅁ 단면 적용 CFRP 기둥은 파손 지수(DI)를 통해 평가하였고, 이때 최대 DI는 수지 인장에서 발생하였으며, 그 값은 0.708로 파괴 기준 대비 29.2% 낮아 설계 하중에 만족함을 보였다. 또한, 기초 슬래브에서 쪼갬 인장 응력과 휨 인장 응력을 통한 평가를 진행 하였고, 현장 실험 결과와 마찬가지로 설계 하중에 휨 인장 파괴가 발생하는 것으로 확인하였다. 하지만 파단 시점은 CFRP에서 1.54배 오래 설계 하중에 견디는 것을 확인하여, 그 적용성을 확인하였다. 결론적으로 지진의 발생 빈도가 높아짐에 따라 수소 저장 용기의 안전성 확보가 시급하다. 따라서 기존 강재 대상 구조물의 부식으로 인한 강성 저하 문제를 해결하기 위해, 높은 내구성 및 부식 저항성 재료의 적용은 필수적이다. 동시에 기초 슬래브의 안전성 확보에 대한 연구가 추가적으로 수행되어야 한다.

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.

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.

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 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.

최근 지구온난화로 인해 폭우, 눈 등 이상기후가 발생하면서 노면 동결(블랙아이스)로 인한 사고 및 인명피해가 늘어나고 있 는 것이 문제가 되고 있다. 이를 최소화하기 위해 본 연구에서는 다공성 골재인 팽창점토에 열저장이 가능한 상변화물질(PCM)을 적용 하였다. PCM은 상변화 과정에서 열에너지를 흡수, 저장, 방출할 수 있는 소재로 온도에 따른 결빙을 최소화할 수 있다. 따라서 본 연 구에서는 시멘트 복합재에 적용되는 PCM 함침이 가능한 경량골재에 진공함침을 실시하고 기계적, 열적 성능 검증 연구를 수행하였다. 열적 성능을 향상시키기 위해 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)와 실리카흄을 첨가하였다. 본 연구에서는 물체의 열적 성능을 측정할 수 있는 DSC 실험을 통해 PCM 함침 경량골재 및 콘크리트 복합체의 열적 성능을 검증하였다. 콘크리트 복합체 제작 후 압축강도 시험 과 열적 성능시험을 실시하였다. 이때 열적 성능을 검증하기 위해 항온항습 챔버를 이용하여 시험을 진행하였다. 압축강도 실험을 통 해 MWCNT의 분삭액을 혼입한 PCM 함침 팽창점토가 적용된 콘크리트 복합체의 평균 압축강도는 24MPa 이상으로 구조물에 적용이 가능함을 확인하였다. 열적 성능시험을 통해 PCM 함침 팽창점토가 적용된 콘크리트 복합체는 영하의 외기온도에서도 영상의 온도를 유지할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해 주거 및 상업 건물 및 다양한 구조물에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

건축물의 대공간 및 고층화에 대한 요구가 증가함에 따라 부분매입형합성보의 연구가 진행되고 있다. 부분매입형합성보는 휨 성능을 증대시키기 위해 내부에 철근을 보강하여 시공한다. 이는 철근의 부식으로 구조물의 내력 저하를 유발한다. 이를 보완하고자 내 부식성이 우수하고 고강도인 CFRP 보강근에 대한 연구가 진행 중이다. 하지만 CFRP 보강근은 임계온도가 250℃로 낮기 때문에 적절 한 내화피복과 철근량이 필요하다. 따라서 하부철근의 종류와 SFRM 두께를 변수로 표준화재에 노출된 부분매입형합성보의 열전달 해 석을 수행하였고 화재에 의한 저감계수를 고려하여 휨내력을 산정하였다. 또한, 열전달해석과 동일한 사이즈의 실험체를 통해 비재하 수평가열로 실험을 진행하여 열전달 해석 결과와 비교 분석하였다. 해석 결과 SFRM 30 mm 적용 시 1시간의 내화성능을 확보할 수 있다. 또한, 화재 시 하중 조합에 의한 내화성능 평가 시, 무피복임에도 2시간의 내화성능을 가지는 것으로 평가되었다.

Cu-Ti thin films were fabricated using a combinatorial sputtering system to realize highly sensitive surface acoustic wave (SAW) devices. The Cu-Ti sample library was grown with various chemical compositions and electrical resistivity, providing important information for selecting the most suitable materials for SAW devices. Considering that acoustic waves generated from piezoelectric materials are significantly affected by the resistivity and density of interdigital transducer (IDT) electrodes, three types of Cu-Ti thin films with different Cu contents were fabricated. The thickness of the Cu-Ti thin films used in the SAW-IDT electrode was fixed at 150 nm. As the Cu content of the Cu-Ti films was increased from 31.2 to 71.3 at%, the resistivity decreased from 10.5 to 5.8 × 10-5 ohm-cm, and the density increased from 5.5 to 7.3 g/cm3, respectively. A SAW device composed of Cu-Ti IDT electrodes resonated at exactly 143 MHz without frequency shifts, but the full width at half maximum (FWHM) values of the resonant frequency gradually increased as the Cu content increased. This means that although the increase in Cu content in the Cu-Ti thin film helps to improve the electrical properties of the IDT electrode, the increased density of the IDT electrode deteriorates the acoustic performance of SAW devices.