Domestic commercial low- and intermediate-level radioactive waste storage containers are manufactured using 1.2 mm thick cold-rolled steel sheets, and the outer surface is coated with a thin layer of primer of 10~36 μm. However, the outer surface of the primer of the container may be damaged due to physical friction, such as acceleration, resonance, and vibration during transportation. As a result, exposed steel surfaces undergo accelerated corrosion, reducing the overall durability of the container. The integrity of storage containers is directly related to the safety of workers. Therefore, the development of storage containers with enhanced durability is necessary. This paper provides an analysis of mechanical properties related to the durability of WC (tungsten carbide)-based coating materials for developing low- and intermediate-level radioactive waste storage containers. Three different WC-based coating specimens with varied composition ratios were prepared using HVOF (high-velocity oxy-fuel) technique. These different specimens (namely WC-85, WC-73, and WC-66) were uniformly deposited on cold-rolled steel surfaces ensuring a constant thickness of 250 μm. In this work, the mechanical properties of the three different WCbased coaitng materials evaluated from the viewpoints of microstructure, hardness, adheision force between substrate and coating material, and wear resistance. The cross-sectional SEM-EDS (Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) images revealed that elements W (tungsten), C (carbon), Ni (nickel), and Cr (chromium) were uniformly distributed within the each coating layers which was approximately 250 μm thick. The average hardness values of HWC-85 and HWC-73 were found to be 1,091 Hv (Vickers Hardness) and 1,083 Hv, respectively, while the HWC-66 exhibited relatively lower hardness value of 883 Hv. This indicates that a higher WC content results in increased hardness. Adhesion force between and substrates and coating materials exceeded 60 MPa for all specimens, however, there were no significant differences observed based on the tungsten carbide content. Furthermore, a taber-type abrasion tester was used for conducting abrasion resistance tests under specific conditions including an H-18 load weight at 1,000 g with rotational speed set at 60 RPM. The abrasion resistance tests were performed under ambient temperatures (RT: 23±2°C) as well as relative humidity levels (RH: 50±10%). Currently, the ongoing abrasion resistance tests will include some results in this study.

본 연구에서는 Monopile 방식 풍력발전기 강구조물의 부식을 방지하기 위하여 S355 steel의 표면 거칠기에 따른 용사 코팅 상태에 관한 연구를 수행했다. 일차적으로는 시편별 서로 다른 표면거칠기를 부여하기 위해 밀링머신에 페이스 커터를 결합하여 시편별로 다른 조건의 Ra값 기준 표면거칠기를 부여했다. 실험 조건으로는 시편 가공 시 4가지의 회전속도(60, 400, 1200, 2000 rpm), feed rate 150(mm/min) 조건을 선정했다. 2차로는 와이어 용융 방식의 아크 용사 코팅을 실시했다. 코팅 조건으로는 분사 거리 200mm, 전압 24V, 전류 120A, 분사 압력 5bar, 와이어 삽입 속도 30g/mm, 와이어 직경 2mm이다. 용사 코팅 후 FE-SEM으로 표면을 관찰한 결과 모든 시편의 S355 면과 코팅층(아연-알루미늄) 사이에 유격이 발생하지 않고 성공적으로 안착이 되었음을 확인할 수 있었다.

3Y-TZP (3 mol% yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystals) ceramics have excellent mechanical properties including high fracture toughness, good abrasion resistance as well as chemical and biological stability. As a result, they are widely used in mechanical and medical components such as bearings, grinding balls, and hip implants. In addition, they provide excellent light transmittance, biocompatibility, and can match tooth color when used as a dental implant. Recently, given the materials’ resemblance to human teeth, these ceramics have emerged as an alternative to titanium implants. Since the introduction of CAD/CAM in the manufacture of ceramic implants, they’ve been increasingly used for prosthetic restoration where aesthetics and strength are required. In this study, to improve the surface roughness of zirconia implants, we modified the 3YTZP surface with a biocomposite of hydroxyapatite and forsterite using room temperature spray coating methods, and investigated the mixed effect of the two powders on the evolution of surface microstructure, i.e., coating thickness and roughness, and biological interaction during the in vitro test in SBF solution. We compared improvement in bioactivity by observing dissolution and re-precipitation on the specimen surface. From the results of in vitro testing in SBF solution, we confirmed improvement in the bioactivity of the 3Y-TZP substrate after surface modification with a biocomposite of hydroxyapatite and forsterite. Surface dissolution of the coating layer and the precipitation of new hydroxyapatite particles was observed on the modified surface, indicating the improvement in bioactivity of the zirconia substrate.

This research measured the change in mechanical characteristics of a sample obtained by finishing a metal coating to an engineering plastic manufactured using a 3D printer to satisfy both lightweight and quality characteristics. High-Temp material, which can be applied to space thermal environments with large temperature fluctuations, was applied as the engineering plastic material, and Stereolithography(SLA) method, which has relatively higher precision than Fused Film Fabrication(FFF) method, was selected as the manufacturing method. Electroless & electroplating were performed by metal coating on the surface to satisfy the characteristics of products requiring electrical conductivity. Tensile and bending tests were conducted to verify a change in the mechanical characteristics of a sample completed with a metal coating, and an adhesion test of the metal coating was also added.

As the demand for appropriate heat dissipation measures to improve product stability and performance continues to increase and product design becomes highly integrated, research to improve heat transfer performance while maintaining the same area or size is required. In this study, the sample-shaped aluminum plate was treated as upper-coating, and the thickness of the coating was divided into 1mm, 2mm, and 3mm, respectively, and the coating material was applied with silver, copper, and graphene. The temperature condition of the heat source was set to 473K, and heat dissipation analysis was performed under natural convection. The thermal performance was compared and analyzed through temperature distribution, flow velocity distribution, and heat flux, and it was confirmed that the high thermal conductivity of graphene compared to other materials had a dominant effect on the increase in the conduction heat transfer rate. And it was confirmed that the high surface temperature of the graphene coating also increased the heat transfer rate by convection, thereby enhancing the heat dissipation effect.

Graphene, a new material with various advantageous properties, has been actively used in various fields in recent years. Applications of graphene oxide are increasing in combination with other materials due to the different properties of graphene oxide, depending on the number of single and multiple layers of graphene. In this study, single-layer graphene oxide and multi-layer graphene oxide are spray coated on polystyrene, and the physicochemical properties of the coated surfaces are characterized using SEM, Raman spectroscopy, AFM, UV-Vis spectrophotometry, and contact angle measurements. In singlelayer graphene oxide, particles of 20 μm are observed, whereas a 2D peak is less often observed, and the difference in surface height increases according to the amount of graphene oxide. Adhesion increases with an increase in graphene oxide up to 0.375 mg, but decreases at 0.75 mg. In multi-layer graphene oxide, particles of 5 μm are observed, as well as a 2D peak. According to the amount of graphene oxide, the height difference of the surface increases and the adhesive strength decreases. Both materials are hydrophilic, but single-layer graphene oxide has a hydrophilicity higher than that of multi-layer graphene oxide. We believe that multi-layer graphene oxide and single-layer graphene oxide can be implemented based on the characteristics that make them suitable for application.

Generally, ceramic tiles for building construction are manufactured by dry forming process using granular powders prepared by spray drying process after mixing and grinding of mineral raw materials. In recent years, as the demand for large ceramic tiles with natural texture has increased, the development of granule powders with high packing ratio and excellent flowability has become more important. In this study, ceramic tile granule powders are coated with hydrophobically treated silica nanoparticles. The effects of hydrophobic silica coating on the flowability of granule powders and the strength of the green body are investigated in detail. Silica nanoparticles are hydrophobically treated with GPTMS(3-glycidoxypropyl trimethoxy silane), which is an epoxy-based silane coupling agent. As the coating concentration increases, the angle of repose and the compressibility decrease. The tap density and flowability index increase after silica coating treatment. These results indicate that hydrophobic treatment can improve the flowability of the granular powder, and prevent cracking of green body at high pressure molding.

친수성 및 소수성 나노실리카를 tetraethyl orthosilicate(TEOS)를 커플링제로 사용하여 유리 표면에 거친 스파이크 구조 형성과 반응성 hydroxyl기를 동시에 도입한 후 불소를 함유한 실란으로 2차 코팅처리하여 궁극적으로 발수성 유리 표면 형성의 최적 조건을 확립하는 연구를 수행하였다. 소수 성 나노실리카인 실리카 에어로졸을 이용한 초소수 도막의 형성은 나노실리카 표면에 반응성인 -OH기가 존재하지 않아 내구성이 있는 소수성 도막을 형성할 수 없었다. 이에 반하여 친수성기를 가진 나노 실리카와 가수분해된 TEOS를 포함하는 코팅액 이용하여 유리 표면을 1차 코팅한 후 2차로 trichloro-(1H,1H,2H,2H)perfluorooctylsilane(TPFOS) 용액으로 코팅하여 150o 이상의 수접촉각을 가지는 초소수 표면을 제조하였으며, 1o 이하의 물 슬라이딩각을 보여 초발수성도 동시에 가지고 있었다. 이에 덧붙여 친수성 나노실리카의 함량이 증가할수록 광투과도가 감소하였으며, TPFOS 용액에 의해서도 광투과도가 감소하였다. 코팅된 유리시편의 내구성 50회 문지름까지는 초소수성을 유지하였으나, 200회 문지름에서는 단지 소수성만을 유지하였다. 결론적으로 최적의 코팅액의 조건은 친수성 나노실리카의 함량이 0.3 g인 HP3 코팅액을 2회 코팅한 후 2차로 TPFOS 용액으로 코팅하는 것이었다. 이렇게 제조된 코팅액은 광투과도가 중요한 솔라셀의 표면 처리제로 사용이 가능할 것으로 판단된다.

식품의 생물학적 위해요소인 해충과 유해균 및 부패균을 제어하기 위해 실제 포장필름 생산 공정 설비를 이용하여 방충 및 항균 기능성을 갖는 식품용 다층 포장필름을 제조하였다. 우선, 효과적인 활성 물질의 스크리닝 과정을 통해 식품의 대표적 해충인 화랑곡나방 유충(Plodia interpunctella)에 대해 기피력을 나타내는 팔각회향 에센셜 오일과, 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 및 페니실리움(Penicillium roqueforti)에 대해 항균력을 갖는 티몰(thymol)을 필름내 혼입할 활성 물질로 선정하였다. 선정된 활성 물질을 혼입한 폴리우레탄계 코팅액을 polyethylene terephthalate (PET) 12 μm 필름 표면에 코팅하였으며, 방충용 필름은 polypropylene (PP) 30 μm을, 항균용 필름은 low-density polyethylene (LDPE) 30 μm을 적층하여 다층필름의 구조로 제조하였다. Large-scale 생산 공정 설비를 통해 제조된 필름을 활용하여 유충에 대한 기피 효과와 항균력을 측정하였으며, 대조군 필름은 유충에 대한 기피력 및 항균 효과를 보이지 않은 반면, 개발된 방충 및 항균 필름은 화랑곡나방 유충과 두 가지 균에 대해 각각 뛰어난 기피력과 항균 효과를 보였다. 따라서, 본 연구는 식품 포장소재의 대량생산에 활용 가능한 표면 코팅 기술을 개발하고 그 방충효과 및 항균 효과를 입증함으로써 식품 중 생물학적 위해요소의 저감화를 위한 식품 포장 신소재 개발에 기여할 것이다.

최근 우수한 유연성과 화학적 안정성 등을 가진 고분자 수지와 우수한 기계적 성질 등을 나타내는 무기 재료로 이루어진 나노 복합 시스템으로써 유-무기 하이브리드 코팅 필름에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 아크릴레이트 단량체로써 사용된 o-phenylphenoxyethyl acrylate (OPPEA)는 1.576의 높은 굴절률을 나타내고, Bisphenol A ethoxylate diacrylate (BAEDA)는 굴절률은 낮지만 경화된 고분자의 경도를 향상시킨다. 또한, 무기 소재로써 사용된 지르코니아는 산화지르코늄으로써 우수한 내구성과 광학특성 등을 나타낸다. 본 연구에서는 광학 특성을 향상시키기 위한 목적으로 아크릴레이트 단량체 중 BAEDA의 함량을 조절하여 필름을 제조한 뒤 연필 경도계와 아베굴절계를 이용하여 광학 특성 변화를 확인하였고, UV-vis spectrophotometer을 이용해 투과도를 비교하여 최적의 조건을 확립하였다. 그리고 실란 커플링제인 γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPS)를 사용하여 지르코니아를 소수화 처리하여 아크릴레이트 단량체에 대한 분산성을 향상시키고, 개질 전후의 물에 대한 분산성 변화를 조사하여 물에 대한 친화력이 감소하였음을 확인하였고, FT-IR ATR spectrophotometer를 통해 MPS에 의해 도입된 1716 cm-1에서의 에스터 C=O 결합 peak의 존재를 통해 MPS에 의한 지르코니아 표면의 개질 반응이 진행되었음을 확인하였다. 또한, 지르코니아의 표면에 도입된 규소 원자의 존재는 X 선 형광법을 이용하여 확인하였다. 그리고 화학적으로 개질된 지르코니아를 아크릴레이트 단량체에 도입하여 광경화 필름을 제조하였을 때, 굴절률은 아크릴레이트 자체 필름보다 1.2% 향상되었음을 확인하였고, SEM/EDS mapping 분석을 통해 PET 필름에 코팅된 개질 후 지르코니아가 아크릴레이트 코팅층에 균일하게 분포되어 있음을 알 수 있었다.

화랑곡나방 유충(Plodia interpunctella)에 대해 기피력을 갖는 팔각회향 에센셜 오일을 혼입한 폴리우레탄계 코팅액 제조 기술을 이용해 식품용 방충 다층필름 제작하고 유충에 대한 필름의 기피효과를 측정하였다. 방충 물질을 선정하기 위해, 총 9 종류의 에센셜 오일을 스크리닝하였으며 팔각회향이 가장 우수한 기피효과를 보였다. 이를 방충 물질로 선정하여 폴리우레탄계 코팅액을 제조하고, 제조된 코팅액을 polyethylene terephthalate 12 μm 필름 표면에 코팅하였다. 방충 물질이 코팅된 필름은 polypropylene 30 μm을 적층하여 다층필름으로 제조하였으며, 개발된 필름의 화랑곡나방 유충에 대한 기피력 측정이 진행되었다. 기피테스트 결과, 대조군 필름은 유충에 대한 기피 효과를 보이지 않은 반면 개발된 방충 필름은 보다 지속적인 기피 효과를 보였다. 따라서, 본 연구는 식품 포장재에 적용 가능한 표면코팅기술을 개발하고 그 방충 효과를 입증함으로써 식품 중 곤충 이물 저감화를 위한 식품포장기술 발전에 기여할 것이다.

In this study, an α-Fe2O3 (hematite) coated porcelain plate was sintered in a temperature range from 1100 oC to 1250 oC using ferrous sulfate. The specimens were investigated by X-ray diffractometer (XRD), scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and UV-visible spectrophotometer. It was confirmed that α-Fe2O3 (hematite) was densely fused to the surface at several tens of μm, the α-Fe2O3 (hematite) was in the form of thin platelet and polyhedra, and no other compounds appeared in the sintering process. In the specimen coated with α-Fe2O3 (hematite), the reflectance spectra show a red absorption band of 560-650 nm. The L* value decreased from 53.18 to 46.94 with the firing temperature. The values of a* and b* were at 19.03 and 15.25 at 1100 oC and gradually decreased with increasing temperature; these values decreased rapidly at 1250 oC to 11.54 and 7.98, respectively. It is considered that the new phases are formed by the phase transition of the porcelain plate (clay), and thus the a* and b* values are greatly influenced.

태양광 발전의 효율을 높이기 위한 실란 커플링제와 나노 무기산화물을 첨가한 계면활성제를 이용한 친수성 코팅액을 제조하여 태양광 모듈의 유리 표면에 도포하여 김서림 방지(antifogging) 및 내오염성(antifouling)을 부여하였다. 1% 친수성 코팅액에 나노 무기산화물인 LudoxⓇ를 첨가한 경우 LudoxⓇ의 농도에 관계없이 초친수성 과 우수한 antifogging 효과를 나타내었다. 그러나 유리에 대한 antifouling 효과는 LudoxⓇ를 10% 이상 첨가하였을 때부터 발현되었다. 또한, pH 4에서 가수분해한 TEOS를 첨가한 코팅액의 경우 TEOS를 0.7% 첨가한 경우 steam test 결과 antifogging 효과를 유지하였으며, 코팅한 유리 표면을 젖은 킴와이 프로 100회 문지른 후에도 pollution test 결과 antifouling 효과를 유지하였다. 또한, AFM을 이용하여 표면 거칠기(Rq)를 확인한 결과 TEOS를 너무 많이 첨가하면 가장 높은 표면 거칠기 값을 보였으며 코 팅된 표면의 상태도 매우 불규칙하였다. TEOS가 0.7% 첨가된 경우 비교적 높은 표면 거칠기 값과 안 정된 표면 상태를 나타내었다. 결론적으로 김서림 방지 특성만을 위하여는 나노 무기산화물인 LudoxⓇ는 필요없으나, antifouling의 효과를 나타내기 위해서는 최소 10%의 LudoxⓇ가 첨가되어야 하며, 우수한 내구성을 나타내기 위해서 는 0.7%의 TEOS를 첨가해야 한다.

Fecralloy coating layer with large surface area is suitable for use as a filter media for efficient removal of hot gaseous pollutants exhausted from combustion processes. For uniform preparation of a Fecralloy coating layer with large surface area and strong adhesion to substrate, electrospray coating and thermal treatment processes are experimentally optimized in this study. A nano-colloidal solution with 0.05 wt% Fecralloy nanoparticles is successfully prepared. Optimized electrospraying conditions are experimentally discovered to prepare a uniform coating layer of Fecralloy nanocolloidal solution on a substrate. Drying the electrospray coated Fecralloy nano-colloidal solution layer at 120oC and subsequent heating at 600oC are the best post-treatment for enhancing the adhesion force and surface roughness of the Fecralloy coating layer on a substrate. An electrospray coating system, consisting of several multi-groove nozzles, is also experimentally confirmed as a reasonable device for uniform coating of Fecralloy nano-colloid on a large area substrate