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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정원석
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 경희대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2020
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최근 국내에서는 지구온난화로 인한 기후변화가 발생함에 겨울철 도로 살얼음으로
인한 피해가 해마다 증가하고 있다. 도로 살얼음을 해결하기 위해서는 주기적인 융
설 및 융빙 작업을 수행해야 하기 때문에 제설제를 살포하는 방법과 전열선을 설치
하는 방안 등이 활용되고 있다. 하지만 환경적, 기술적 등의 문제점이 발생하기 때문
에 다기능 시멘트 복합체가 필요하다.
다기능 시멘트 복합체는 우수한 전기적, 열적 성질을 갖는 다중벽 탄소나노튜브
(Multi-walled Carbon Nanotube, 이하 MWCNT)를 혼합한 시멘트 복합체는 발열 성능과
전기 저항 성능이 개선되어 도로의 융설 및 융빙 시스템의 열원으로 활용될 수 있다.
본 연구에서는 시멘트에 MWCNT를 혼합한 시멘트 복합체의 발열 성능과 전기 저항
성능을 분석하기 위해 매개변수에 따른 발열 성능 실험과 전기 저항 성능 실험을 수
행하였다. 매개변수는 성능에 영향을 끼칠 수 있는 MWCNT 혼합방법, MWCNT 혼합
농도, 양생일, 공급전압으로 선정하여 수행하였다. MWCNT 혼합방법은 수용액으로 혼
합하는 방법, MWCNT가 코팅된 MWCNT-film을 혼합하는 방법, 수용액과
MWCNT-film을 함께 혼합하는 방법으로 선정하였고 혼합농도는 시멘트 중량 대비
0.125wt%, 0.25wt%, 0.5wt%이다. 또한 양생일은 7일, 28일이며, 공급전압은 10V, 20V,
30V로 선정하였고 추가적으로 수용액으로 혼합한 방법은 60V를 공급하였다.
실험 결과, 발열 성능은 수용액과 MWCNT-film을 함께 혼합한 시멘트 복합체가 가장
우수하였다. 이 결과는 film 뿐만 아니라 복합체 내부에 MWCNT가 전체적으로 분산되어
있어 다수의 CNT-network가 형성된 것으로 분석된다. 하지만 30V 이상의 전압을 공급
한 경우에는 MWCNT-film이 혼합된 실험체는 최대 발열량이 발생한 이후에 감소하였다.
이는 공급전압에 의해서 MWCNT-film에 손상이 발생한 것으로 분석된다. 또한, 전기 저
항 성능도 수용액과 MWCNT-film을 함께 혼합한 시멘트 복합체가 가장 감소하였다. 시
멘트 복합체는 MWCNT 혼합농도가 증가할수록 CNT-network의 수가 증가하여 발열 성
능은 향상되고 전기 저항 성능은 감소하였다. 내부 미세구조 분석 결과, MWCNT가 혼
합된 시멘트 복합체는 일반 모르타르(OPC)와 동일한 수화반응이 진행되었으며 시멘트
복합체 내부에 CNT-network가 형성된 것을 확인하였다.
인한 피해가 해마다 증가하고 있다. 도로 살얼음을 해결하기 위해서는 주기적인 융
설 및 융빙 작업을 수행해야 하기 때문에 제설제를 살포하는 방법과 전열선을 설치
하는 방안 등이 활용되고 있다. 하지만 환경적, 기술적 등의 문제점이 발생하기 때문
에 다기능 시멘트 복합체가 필요하다.
다기능 시멘트 복합체는 우수한 전기적, 열적 성질을 갖는 다중벽 탄소나노튜브
(Multi-walled Carbon Nanotube, 이하 MWCNT)를 혼합한 시멘트 복합체는 발열 성능과
전기 저항 성능이 개선되어 도로의 융설 및 융빙 시스템의 열원으로 활용될 수 있다.
본 연구에서는 시멘트에 MWCNT를 혼합한 시멘트 복합체의 발열 성능과 전기 저항
성능을 분석하기 위해 매개변수에 따른 발열 성능 실험과 전기 저항 성능 실험을 수
행하였다. 매개변수는 성능에 영향을 끼칠 수 있는 MWCNT 혼합방법, MWCNT 혼합
농도, 양생일, 공급전압으로 선정하여 수행하였다. MWCNT 혼합방법은 수용액으로 혼
합하는 방법, MWCNT가 코팅된 MWCNT-film을 혼합하는 방법, 수용액과
MWCNT-film을 함께 혼합하는 방법으로 선정하였고 혼합농도는 시멘트 중량 대비
0.125wt%, 0.25wt%, 0.5wt%이다. 또한 양생일은 7일, 28일이며, 공급전압은 10V, 20V,
30V로 선정하였고 추가적으로 수용액으로 혼합한 방법은 60V를 공급하였다.
실험 결과, 발열 성능은 수용액과 MWCNT-film을 함께 혼합한 시멘트 복합체가 가장
우수하였다. 이 결과는 film 뿐만 아니라 복합체 내부에 MWCNT가 전체적으로 분산되어
있어 다수의 CNT-network가 형성된 것으로 분석된다. 하지만 30V 이상의 전압을 공급
한 경우에는 MWCNT-film이 혼합된 실험체는 최대 발열량이 발생한 이후에 감소하였다.
이는 공급전압에 의해서 MWCNT-film에 손상이 발생한 것으로 분석된다. 또한, 전기 저
항 성능도 수용액과 MWCNT-film을 함께 혼합한 시멘트 복합체가 가장 감소하였다. 시
멘트 복합체는 MWCNT 혼합농도가 증가할수록 CNT-network의 수가 증가하여 발열 성
능은 향상되고 전기 저항 성능은 감소하였다. 내부 미세구조 분석 결과, MWCNT가 혼
합된 시멘트 복합체는 일반 모르타르(OPC)와 동일한 수화반응이 진행되었으며 시멘트
복합체 내부에 CNT-network가 형성된 것을 확인하였다.
목차
제 1 장 서 론 ······································································································ 11.1 연구 배경 ·················································································································· 11.2 문헌 연구 ·················································································································· 41.3 연구 목적 ·················································································································· 81.4 논문 구성 ·················································································································· 9제 2 장 발열 성능 및 전기 저항 성능 실험 결과 ···································· 102.1 실험 개요 ················································································································ 102.2 제작과정 및 실험방법 ·························································································· 162.3 발열 성능 실험 결과 ······························································································ 212.4 매개변수에 따른 최대 발열량 ·············································································· 262.5 열화상 이미지 분석 ································································································ 312.6 전기 저항 성능 실험 결과 ···················································································· 36제 3 장 내부 미세구조 분석 ············································································ 413.1 실험 개요 ·················································································································· 413.2 내부 미세구조 분석 결과 ······················································································ 42제 4장 결론 ·········································································································· 45참고문헌 ·················································································································· 47Abstract ··················································································································· 52감사의 글 ·············································································································· 53
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