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.

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.

본 연구는 스트론튬 이온(Sr²⁺) 처리가 수화 시멘트 복합체의 공극분포 특성에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 물- 시멘트비(w/c) 0.3, 0.4, 0.5로 제조된 시멘트 페이스트 시편을 21일간 탈 이온수에서 수중 양생한 후, 각각 두 개의 그룹 으로 나누었다. 첫 번째 그룹은 탈 이온수에서 추가로 7일간 양생하였고, 두 번째 그룹은 30% 질산스트론튬(Sr(NO3)2) 수 용액에서 동일기간 동안 추가 양생하였다. 양생기간 및 조건에 따른 각 시편에 대하여 수은압입법(MIP: Mercury Intrusion Porosimetry)을 사용하여 공극률 및 공극 크기 분포를 분석하였다. 실험 결과, 물-시멘트비가 낮을수록 공극률이 감소하는 것을 확인하였다. 21일과 28일간 탈 이온수에서 양생한 시편 간에는 공극률 차이가 유의미하지 않았으나, 21일 수중양생 후 스트론튬 이온에 7일간 처리된 시편은 공극률이 유의미하게 감소한 것으로 분석되었다. 특히, 물-시멘트비 0.3인 경우 에는 공극률이 33% 이상 감소하는 결과를 보였다. 또한, 공극 크기 분포 특성 분석 결과, 모든 물-시멘트비 조건에서 21 일 양생된 시편에 비해 7일간 추가 양생된 시편은 큰 공극의 양이 줄어들면서 작은 공극의 양이 증가하는 경향을 확인 하였다. 특히, 스트론튬 이온에 처리된 시편의 경우 50nm 이하의 매우 작은 공극의 양이 크게 증가하였다. 이로써 스트 론튬 이온 처리에 의해 수화 시멘트 복합체의 미세조직이 치밀해짐을 확인하였으며, SEM 분석을 통해 이러한 결과를 시 각적으로 확인하였다. 본 연구는 스트론튬 이온을 활용한 시멘트 콘크리트 표면처리 기법이 노후 시멘트 콘크리트 구조 물에 대하여 수분 침투 저항성을 향상시키는 유지관리 기술로서 잠재력을 지니고 있음을 보여준다.

국내에는 지형적인 조건 또는 그 외의 여러 제약에 따라 줄눈 콘크리트 포장(JCP)을 시공하는 경우가 많았다. JCP는 시공 이후 양생 제로 도포함에도 불구하고 시간이 지남에 따라 부등건조수축이 나타나, 운전자의 승차감과 안정성을 악화시킨다. 이를 해결하기 위해 포장설계 지침을 지속적으로 개정하고 있지만, 부등건조수축으로 인한 민원이 계속 발생하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 JCP의 부등건조수축량에 영향을 줄 수 있는 변수를 설정하여 변수에 따른 거동 차이를 보고자 하였다. 3D 유한요소해 석 프로그램 ABAQUS를 이용하여 유한요소법을 통한 해석을 진행하였고, 모델링은 2차로 6 슬래브를 모형화하였다. JCP의 부등건조 수축량에 영향을 주는 슬래브 깊이별 온도변화가 포장설계에 따라 어떻게 변화하는지 고려하기 위하여, 그에 대한 변수로 하부층 종 류의 영향, 슬래브 두께의 영향, 주행차로 다웰바 추가 설치 유무의 영향, 줄눈 간격의 영향을 설정하였다. 기본적인 모델의 유한요소해석 부등건조수축량 결과와 위에서 설정한 변수를 적용하여 만든 모델에 대한 유한요소해석 부등건조수축 량 결과를 각각 도출하였고, 기본 모델 결과와 변수를 적용한 모델 결과를 비교하여 각각의 인자가 어느 정도의 영향을 미치는지 확 인해 보았다. 영향이 큰 인자들을 선별하여 복합적인 변수에 대한 영향을 보고자 하였고, 복합 변수를 적용한 모델의 유한요소해석 부등건조수축 량 결과와 기본 모델의 유항요소해석 부등건조수축량 결과를 비교하여 그 차이가 어느 정도인지 확인하였다. 이에 따라 앞으로 JCP구 간 부등건조수축에 대한 해결을 위해 중점을 두어야 할 인자를 파악할 수 있었으며, 결과를 현장에 적절하게 적용한다면 도로 주행성 과 안전성을 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 유한요소해석 결과에 대한 신뢰도를 부여하기 위해 현장 데이터와도 비교 분석하였고, 계절에 따라 약간의 차이는 있었으나, 평균값 과는 유사하여 본 연구의 구조해석 모형이 다양한 조건에 따른 연직변위 발생함에 있어 비교하는데 유용하다고 판단하였다.

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.

우리나라의 도농복합시는 1995년 지방자치제도가 시행되면서 등장한 도시 유형으로, 도시와 농촌의 균형발전을 목적으로 시행되고 있다. 본 연구는 우리나라 54개 도농복합시를 대상으로 인구, 사회, 경제, 인프라의 4개 영역, 14개 지표로 구성된 도시역량 지표를 종합지수화하여 2010년과 2020년의 도농복합시 도시역량의 공간 분포 패턴 및 변화를 실증적으로 탐색한다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 인구가 많은 도시일수록 도시역량이 높은 경향이 나타났다. 둘째, 2010년부터 2020년까지 전반적으로 도농복합시 도시역량 지수의 범위가 축소되는 경향이 나타났다. 셋째, 세 집단으로 유형화한 도농복합시의 도시역량 의 차이를 비교한 결과, 유의미한 차이가 확인되었다.

In the present study, a novel pH-sensitive hydrogel composite of pectin-grafted-poly (acrylic acid-co-itaconic acid)/MWCNTs- COOH was prepared by using graft copolymerization of acrylic acid and itaconic acid on pectin backbone with incorporation of MWCNTS- COOH. The prepared hydrogel composite has been employed for the adsorption and controlled release of the diclofenac sodium (DS) drug. The hydrogel composite was characterized by the analysis methods: FTIR, XRD, SEM, and TGA to analyze structural characteristics before and after DS drug adsorption. The swelling ratio of the hydrogel composite was investigated at different pH values from pH 1.2 to 10. According to the results, the swelling ratio of the hydrogel composite was found 4195% at pH 7.4. Adsorption process parameters such as pH, contact time, adsorbent dose, and temperature were investigated and found to have a significant influence on DS drug adsorption. The maximum DS drug loading through adsorption of 91% was obtained at pH 3, adsorbent dose of 0.05 g, contact time of 150 min, and temperature of 15 °C. The adsorption isotherm and kinetic results were well-fitted to Freundlich and second-order models. Thermodynamic parameters including changes in Gibb’s free energy, enthalpy, and entropy suggested that the adsorption of DS drug onto hydrogel composite was a spontaneous and exothermic process. The in vitro drug release experiment showed that the cumulative release of DS drug from hydrogel composite after 35 h was significantly higher in simulated intestinal fluid at pH 7.4 than in simulated gastric fluid at pH 1.2.

In this work, we investigated the photo-degradation performance of MnO2-SiC fiber-TiO2 (MnO2-SiC-TiO2) ternary nanocomposite according to visible light excitation utilizing methylene blue (MB) and methyl orange (MO) as standard dyes. The photocatalytic physicochemical characteristics of this ternary nanocomposite were described by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), tunneling electron microscopy (TEM), ultraviolet-visible (UV-vis), diffuse reflectance spectroscopy (DRS), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), photocurrent and cyclic voltammogram (CV) test. Photolysis studies of the synthesized MnO2-SiC-TiO2 composite were conducted using standard dyes of MB and MO under UV light irradiation. The experiments revealed that the MnO2-SiC-TiO2 exhibits the greatest photocatalytic dye degradation performance of around 20 % with MB, and of around 10 % with MO, respectively, within 120 min. Furthermore, MnO2-SiC-TiO2 showed good stability against photocatalytic degradation. The photocatalytic efficiency of the nanocomposite was indicated by the adequate photocatalytic reaction process. These research results show the practical application potential of SiC fibers and the performance of a photocatalyst composite that combines these fibers with metal oxides.

Advancements in technology for large aircraft have led to the development of new materials for aviation. Traditional alloy-based components in aircraft, once prevalent, are now being replaced by composite materials that offer superior performance in terms of strength and operational limits. Notably, propellers have evolved from wood to composite materials, finding application in contemporary small aircraft. In this context, there is a need for research on the composite propellers of the 3-blade "W Company," based on the widely used Rotax 914 engine in South Korea. This study aims to investigate the changes in noise and thrust corresponding to variations in propeller blade angles and engine RPM, with the goal of selecting the optimal propeller pitch angle. Particularly, the "W Company's" propellers are durable and cost-effective, widely adopted in domestic aircraft. The research seeks to propose an effective method to minimize noise while maintaining the necessary thrust, contributing to the smooth operation of aircraft and promoting coexistence with local communities.

국토 대부분인 산지로 구성된 국내의 특성상 대형 산불 사례가 지속적으로 보고되고 있으며, 동해안에서 다발적으로 발생하 는 과거 대비 최근 서해안의 산림원이 확대됨에 따라 점차 전국화되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 산불 발생 주기의 증가로 인한 산지에 설치되어 있는 사방댐의 산불에 의한 영향성 평가를 수행하였다. 대상 구조물은 선행 연구에서 사용된 강재, GFRP 및 CFRP를 사용한 투과형 사방댐으로 선정하였으며, 각 재료별 구조재를 사용한 투과형 사방댐의 안전성 평가를 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 활용하였다. 해석 결과, 600℃ 수준에서 파괴가 발생한 강재 구조재에 반해 FRP 구조재는 800℃ 이상에도 파 괴되지 않음을 확인하였다. 또한, FRP 구조재는 강재 대비 10.30%∼11.20% 가량 낮은 응력 수준을 보였으며, 최대 변위는 약 73.1배, 17.9배 증가하는 것으로 측정되었다. 콘크리트로 구성된 댐체의 경우, 구조재의 설치부에 응력이 집중됨을 알 수 있으며, 압축 측은 모 든 구조재에서 안전한 것으로 나타났지만, 인장 측은 600℃ 이상에서 모든 구조재의 댐체 콘크리트가 파괴됨을 확인하였다. 따라서, 사 방댐 설계 시 이러한 강도 감소를 충분히 고려할 필요가 있을 것으로 사료된다. 댐체와 구조재가 연결되는 고정부의 경우, GFRP 및 CFRP 구조재가 강재 구조재 대비 약 82.43%, 67.63% 감소된 반력을 보이는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 FRP 구조재의 높은 변위가 하중을 소산하여 고정부에 적은 영향을 미치는 것으로 생각된다. 결론적으로, FRP 구조재를 사용하는 것은 기존 강재 구조재 대비 고온 저항성 측면에서 다양한 이점을 얻을 수 있으나, 수치해석적 접근법으로 평가된 결과이므로 향후 지속적인 연구로 신뢰성을 검증할 필요가 있다.

최근 지구온난화로 인해 발생하는 폭우 및 강설과 같은 비정상적인 기상 패턴으로 인해 도로 표면 결빙(블랙 아이스)으로 인 한 사고와 인명 피해가 증가하고 있으며, 이는 주요 문제로 대두되고 있습니다. 이러한 문제를 완화하기 위해 본 연구에서는 열저장 능력을 갖춘 상변화 물질(PCM)을 시멘트 복합재료에 포함시켰습니다. PCM은 상변화 과정에서 열에너지를 흡수, 저장 및 방출할 수 있어 온도 변동으로 인한 결빙을 최소화할 수 있습니다. PCM은 먼저 미세 캡슐화된 후 시멘트 복합재료에 강화되어 기계적 및 열적 성능 검증 연구가 수행되었습니다. 또한, 열전달 효율과 기계적 특성을 향상시키기 위해 다중벽 탄소나노튜브(CNT)와 실리카 퓸이 추 가되었습니다. 미세 캡슐화된 PCM의 열 성능은 열 거동을 측정하기 위한 재료 실험을 통해 검증되었습니다. 이후, 제조된 시멘트 복 합재의 기계적 및 열적 성능 테스트가 그 효과를 평가하기 위해 수행되었습니다. 이러한 테스트 동안 일정 온도와 습도 챔버를 사용한 열 주기 테스트가 열 성능을 검증하기 위해 수행되었습니다. 기계적 성능 실험에서는 CNT와 실리카 퓸의 포함이 미세 캡슐화된 PCM 의 포함으로 인한 강도 저하를 완화하는 것을 확인하였습니다. 더욱이, 열 주기 테스트를 통해 고효율 열저장 시멘트 복합재가 결빙 조건에서도 영하의 온도를 유지할 수 있음을 보여주었으며, 이는 효율적인 열저장 성능을 입증하였습니다.

The most significant threat to the ecosystem is emerging pollutants, which are becoming worse each year and harming the planet severely and permanently. Many organic and inorganic contaminants are present and persistent due to various world events and population growth. As a result, there is a greater need for new technology and its application to address the problems caused by developing pollutants. Carbon composite nanomaterials have significant potential in the fight against numerous environmental contaminants due to their distinctive attributes. This review discusses the reports of customized carbon composite nanomaterials to meet the need for specific elimination of emerging contaminants. Physical and chemical features such as high surface area, conductivity (thermal and electrical), and vibroelectronic properties, size, shape, porosity, and composite nature are making these tailored materials of carbon-based nanomaterials an emerging and sustainable tool to remove persistent compounds like emerging contaminants in aqueous solution. Different composite materials are well discussed in this review, along with their adsorption efficiency of diverse emerging contaminants, including Bisphenol A, estradiol, metformin, etc. This review provides insight into the recent trends limited to 2017–2023. The limitations of carbon-based nanomaterials, such as regeneration and cost-effectiveness, have also been overcome in recent years by diverse modifications in the production process, which can be further improved to make these materials well suited for an extended group of emerging contaminants.