고분자 특성분석 지상강좌 고분자 과학과 기술 제 29 권 4 호 2018년 8월 331 박승규 2011 전북대학교 고분자나노공학과 (학사) 2012 Harvard Medical School & Bath Israel Deaconess Medical Center (인턴연구원) 2013 전북대학교 BIN융합공학과(석사) 2015 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 전문원 황준연 1997 전북대학교 재료공학과 (학사) 1999 전북대학교 재료공학과 (석사) 2007 Univ. of North Texas Materials Sci. & Eng (박사) 2007-2012 Staff Researcher at Univ. of North Texas 2012-현재 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 책임연구원 고분자 복합소재의 삼차원 구조 분석기술 : 삼차원 엑스레이 토모그래피 Three-dimensional Characterization of Polymer Composites by 3D X-ray Microscopy 박승규ㆍ황준연 | Seunggyu ParkㆍJun Yeon Hwang Institute of Advanced Composite Materials, Korea Institute of Science & Technology, Chudong-ro 92, Bongdong-eup, Wanju-gun, Jeonbuk 55324, Korea E-mail: [email protected]1. 서론 다양한 산업분야의 부품소재에서 완성품에 이르기까지 우수한 물성을 나타내는 복합재료에 대한 수요는 급 속하게 증가하고 있으며, 이와 관련된 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 현재까지 고분자, 금속, 세라믹 기지내 에 다양한 형태의 필러소재를 복합화하여 기존의 재료가 갖는 한계를 극복하기 위해 진행되어 왔다. 그러나 극 한 물성이 요구되는 우주환경뿐 만 아니라 새로운 물성이 요구되는 산업분야에 이용하기 위해서는 기존 복합소 재의 한계를 극복하고 나노수준에서의 미세구조 및 계면현상을 이해하며 그 물성을 제어하는 연구가 절대적으 로 필요하게 되었다. 이렇게 개발된 복합소재는 수송기계 분야, 항공우주 및 방산 분야, 전자산업 분야 등의 핵 심 부품으로 사용되어지고 있다. 새로운 첨단복합소재의 개발에 있어서 다양한 유/무기, 탄소/금속/세라믹, 생체/무기소재 등이 다양하게 혼합되어서 그 구조 및 계면을 관찰하는 분석 기술이 매우 중요해짐에 따라 서로 다른 이종물질 사이의 상호작용, 분산 특성등을 측정할 수 있는 분석 장비의 활용이 매우 필요하다고 볼 수 있 다. 특히 나노구조의 필러를 고분자/금속/세라믹 소재와의 복합화하려는 시도는 나노소재의 물리/화학적 성 질이 모상과 현저히 다르기 때문에 모상 기재내에 균일하게 분산이 어렵고 모상과의 계면반응을 제어하기 쉽지 않은 실정이다. 현재이종계면 현상을 이해하고 이를 제어하여 복합소재의 물리, 화학적 성질뿐만 아니라 나노 구조를 갖는 첨가제의 특성을 극대화하여 극한 물성을 구현하려는 하이브리드 타입의 복합재료를 개발하려는 시도가 진행되고 있다. 그 중 하나가 나노카본 소재의 기능기화를 통하여 기지 내에 나노카본 형태의 필러가 강한 결합을 이루게 하고, 복합재 제조 공정 중 분산특성이 저하되지 않도록 안정화시키려는 연구가 수행되고 있다. 나노소재를 이용한 나노복합소재의 물성을 극대화하기 위해서는 공정기술 개발 뿐 아니라 구조 및 계면을 정확히 관찰할 수 있는
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고분자 특성분석 지상강좌
고분자 과학과 기술 제29권 4호 2018년 8월 331
박승규2011 전북대학교 고분자나노공학과
(학사)2012 Harvard Medical School & Bath
Israel Deaconess Medical Center (인턴연구원)
2013 전북대학교 BIN융합공학과(석사)2015 한국과학기술연구원
복합소재기술연구소 전문원
황준연1997 전북대학교 재료공학과 (학사)1999 전북대학교 재료공학과 (석사)2007 Univ. of North Texas Materials
Sci. & Eng (박사)2007-2012 Staff Researcher at Univ. of
North Texas2012-현재 한국과학기술연구원
복합소재기술연구소 책임연구원
고분자 복합소재의
삼차원 구조 분석기술 : 삼차원 엑스레이 토모그래피
Three-dimensional Characterization of Polymer Composites by 3D X-ray Microscopy
박승규ㆍ황준연 | Seunggyu ParkㆍJun Yeon Hwang
Institute of Advanced Composite Materials, Korea Institute of Science & Technology, Chudong-ro 92, Bongdong-eup, Wanju-gun, Jeonbuk 55324, Korea
336 Polymer Science and Technology Vol. 29, No. 4, August 2018
3. 결론
3차원 X-ray 현미경 분석기술은 마이크로 미터에서 나노
미터의 수준까지 고분자 복합소재의 전체적인 구조 분석이
가능하다. 복합소재 내 보강재(금속, 세라믹, 탄소섬유 등)의
형태와 크기, 분산정도를 쉽게 관찰할 수 있고, in-situ 시스
템을 활용한 인장실험을 통해 파괴거동 시 탄소섬유 강화 복
합소재 및 금속/고분자 복합소재의 계면에서 나타나는 현상
을 이해할 수 있는 강력한 기술이다. 따라서 향후 고분자 복
합소재의 구조 분석의 이해에 있어 중요한 역할을 담당하고,
세라믹, 금속 소재의 연구에서도 새로운 분석기술 방향을 제
시될 것으로 기대된다.
감사의 글
본 연구는 한국과학기술연구원 전북분원 기본 연구장비
도입사업을 통해 지원받아 진행되었으며 이에 감사드립니다.
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