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정영훈(Y. H. Jeong),김정화(J. H. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
탄소섬유는 강도와 탄성이 좋고, 기존 금속보다 가벼운 장점을 가지고 있어, 항공기, 자동차 및 기계공학 등 많은 분야에서 다양한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 다양하고 복잡한 형상을 가공하기 위하여 절삭하기에 어려운 단점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위하여 여러가지 가공법이 개발되고 있으며, 본 연구에서는 전기방사법을 이용하여 PAN 계 탄소섬유를 제작하였다. 전기방사법은 소재의 선택의 제한이 적고 간단한 장치구성으로 나노섬유를 제작할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 다양한 소재를 이용하여 섬유의 직경을 나노미터에서 마이크로 미터 단위로 조절할 수 있으며, 이러한 섬유의 표면도 조절하여 제작할 수 있어 이에 따른 다양한 연구가 진행되고 있다. 탄소섬유를 제작하기 위하여 폴리아크릴로나이트릴(Polyacrylonitrile) 고분자를 전기방사 하였으며, 0.3 ml/h 의 일정한 유량으로 미세노즐을 통해 토출시켰다. 원통형의 집적판을 일정한 저속도로 회전시켜, 균일한 두께를 가지는 나노섬유 매트를 제작할 수 있도록 하였으며, 전기방사된 PAN 나노섬유는 증기처리와 탄화처리를 이용하여 다양한 형상을 가지는 탄소섬유를 제작하였다. 각 조건에 따른 섬유의 형상 변화 및 기계적 물성치를 조절할 수 있음을 확인하였으며, 탄화시 메쉬의 형상의 특성에 따라 PAN 계 탄소섬유의 탄화 형상을 분석하였다.
김정화(J. H. Kim),최재원(J. W. Choi),박철우(C. W. Park),정영훈(Y. H. Jeong) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
최근 인공장기를 대체 하기 위한 다양한 제작 방법들이 개발되고 있다. 특히 인공장기를 제작하기 위하여 3 차원의 복잡한 형상뿐만 아니라 소재 및 표면 개질 등의 부분에서 정밀하게 모사할 수 있는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 3D 프린팅으로 제작되는 인공장기는 다양한 형상 제작이 가능한 장점을 가지고 있으나, 프린팅의 종류에 따라 소재의 선택이 제한적이며, 형상의 표면을 정밀하게 조절하기에 어려운 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 전기방사법을 이용하여 혈관을 모사하여 제작하는 방법을 개발하였다. 다양한 전기방사법 중 원통형 집적판을 가지는 드럼형 전기방사장치를 사용하였으며, 원통형 집적판의 직경을 조절하여 혈관의 크기에 맞게 제작할 수 있도록 하였다. 또한 생체적합성 소재인 폴리카프로락톤(Polycaprolactone)을 클로로폼(Chloroform) 에 용융시켜 사용했으며, 전기방사에 사용되는 용액의 농도를 조절하여 혈관모사에 구성되는 섬유의 직경을 조절하였다. 또한 일정한 습도, 온도 조건에서 일정한 혈관 두께를 모사하기 위하여 용액이 토출되는 노즐을 이송스테이지에 부착하여 일정한 속도로 움직이며 전기방사하여 제작하였다. 제작된 인공혈관의 직경, 구성된 섬유의 직경 및 표면을 확인하기 위하여 주사전자현미경(SEM)으로 이미지로 촬영하여 확인하였다. 또한 인공혈관의 기계적 물성치는 만능시험기으로 측정하여 평가하였다. 따라서 이를 바탕으로 본 연구에서 전기방사를 이용하여 인공혈관의 제작이 가능하고, 기계적 물성치의 조절이 가능함을 보였다.