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재활용 PP와 박리 그래핀을 이용한 3D 프린터용 원사의 제조 및 3D 프린터를 이용한 성형
이재유 ( Jaeyu Lee ),이제욱 ( Jea Uk Lee ),이경진 ( Kyung Jin Lee ) 한국공업화학회 2021 공업화학 Vol.32 No.2
본 연구에서는 1축 extruder를 원사 압출 장비로 사용하여 재활용 폴리프로필렌(rPP)으로 3D 프린터용 원사를 제조하였고, 전기화학적 박리 그래핀을 rPP 대비 10, 20 wt%로 첨가하여 그래핀 복합체 원사를 제조하였다. 전기화학적 박리그래핀은 그 분산도가 우수하여 균일한 rPP/그래핀 복합체 원사 제조를 가능하게 하였다. 그래핀의 함량이 증가할수록 열분해 속도 등 열적 성능이 향상되었다. 기계적 물성 또한 rPP 대비 그래핀 함량이 10 wt%일 때 증가하였는데, 20 wt%에서는 오히려 기계적 물성이 감소하는 것을 볼 수 있었다. 제조한 원사들을 사용하여 상용 3D 프린터를 통해 3D 성형체를 성공적으로 제조할 수 있었으며, 폐플라스틱을 재활용하여 제조하였기 때문에 환경적, 경제적으로 이점을 가질 것으로 기대된다. In this study, 3D printing filaments using recycled polypropylene (rPP) were produced by a single screw extruder. Graphene composite filament was also prepared using electrochemically exfoliated graphene (EEG) as a composite filler by adding 10, and 20 wt% of EEG to rPP. The graphene and rPP were successfully dispersed with great homogeneity, so that 3D filaments were uniformly produced, and their thermal properties increased as the graphene content increased. The mechanical property was also improved when EEG was 10 wt% but decreased when EEG was 20 wt% compared to that of rPP. 3D structures were successfully manufactured using prepared 3D filaments by a conventional 3D printer, and great advantages can be expected in terms of environmental and economical perspective by adopting plastic waste.
김태훈 ( Tae Hun Kim ),이제욱 ( Jea Uk Lee ),홍진용 ( Jin-yong Hong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회지 Vol.38 No.3
Plastic waste has become one of the most pressing environmental issues, necessitating the development of innovative recycling techniques. As such, the recycling of plastic waste for use as a construction material is a promising solution to plastic pollution. This research aims to investigate the feasibility of replacing natural aggregates in concrete with recycled plastic film. Quantitative and qualitative analysis is conducted to determine the composition of polymer waste, which is predominantly composed of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), and polyethylene terephthalate (PET). In addition, thermal analysis is employed to investigate the thermal stability of the plastic waste. An aggregate based on recycled plastic film with a cylindrical shape (diameter < 20 mm) is produced using conventional polymer extrusion processes and its physical properties examined.
광학 현미경을 이용한 산화 그래핀 이미지 분석 조건에 관한 연구
이유진 ( Yu Jin Lee ),김나리 ( Na Ri Kim ),윤상수 ( Sang Su Yoon ),오영석 ( Youngsuk Oh ),이제욱 ( Jea Uk Lee ),이원오 ( Wonoh Lee ) 한국복합재료학회 2014 Composites research Vol.27 No.5
광학 현미경 관찰을 통해 산화 그래핀의 형상, 크기 및 두께를 쉽게 파악할 수 있는 광학 관찰을 위한 최적 조건을 확보하고자 하였다. 본 연구에서는 SiO2 절연막이 300 nm 두께로 도포된 실리콘 기판 위의 산화 그래핀을 하이드라진 증기 환원을 통하여 본래의 모폴로지를 유지한 채 환원된 산화 그래핀의 이미지의 선명도를 증가시켰고, 녹색 필터를 사용한 관찰을 통해 이미지의 대비값을 보다 증대시켰다. 추가적으로 얻어진 광학 이미지를 RGB 채널별로 분리하는 방법을 제안하고 이를 통해 이미지를 분석하였다. 그 결과 하이드라진 증기 환원 처리 및 녹색 파장에서의 광원 하에서 고대비의 이미지 확보가 가능하였으며, 더불어 광학 이미지의 RGB 채널 분리만으로도 선명한 그래핀 이미지를 얻을 수 있음을 알아내었다. Experimental considerations have been performed to obtain the clear optical microscopic images of graphene oxide which are useful to probe its quality and morphological information such as a shape, a size, and a thickness. In this study, we investigated the contrast enhancement of the optical images of graphene oxide after hydrazine vapor reduction on a Si substrate coated with a 300 nm-thick SiO2 dielectric layer. Also, a green-filtered light source gave higher contrast images comparing to optical images under standard white light. Furthermore, it was found that a image channel separation technique can be an alternative to simply identify the morphological information of graphene oxide, where red, green, and blue color values are separated at each pixels of the optical image. The approaches performed in this study can be helpful to set up a simple and easy protocol for the morphological identification of graphene oxide using a conventional optical microscope instead of a scanning electron microscopy or an atomic force microscopy.
메탄의 열-촉매 분해에 의한 수소 및 탄소 제조 기술 동향
홍지수 ( Jisoo Hong ),강석창 ( Seok Chang Kang ),박수열 ( Soo-youl Park ),이제욱 ( Jea Uk Lee ),임지선 ( Ji Sun Im ),전영표 ( Young-pyo Jeon ),홍진용 ( Jin-yong Hong ),이철위 ( Chul Wee Lee ) 한국공업화학회 2020 공업화학전망 Vol.23 No.4
수소는 에너지를 방출하는 과정에서 이산화탄소와 질소산화물와 같은 유해한 물질 없이 물만 부산물로 배출하기 때문에 지속 가능한 청정에너지원 중의 하나이다. 수소를 생산하는 공정 중 메탄 열-촉매 분해는 고온에서 메탄을 분해 시켜 수소와 탄소로 전환시키는 기술로서, 가장 큰 장점은 이론적으로 이산화탄소의 발생 없이 수소를 생산할 수 있기 때문에 현존하는 수소 생산 기술에서 가장 친환경적인 공정으로 알려져 있다. 최근의 연구는 메탄의 전환율을 높이기 위한 금속 및 탄소 기반 촉매에 대하여 연구하고, 생성되는 수소의 경제성 확보를 위해 부산물인 고체탄소의 고부가화에 초점이 맞추어지고 있다. 본 보문은 금속 기반 불균일 촉매의 연구 동향을 살펴보았고 촉매의 활성과 비활성화 및 재생 기술에 대하여 검토하였다. Hydrogen is one of the sustainable clean energy sources because it produces water only as a by-product without emitting toxic gases such as carbon dioxide and nitric oxides dring combustion. Thermo-catalytic decomposition (TCD) of methane is a technology that decomposes methane at high temperatures and converts it into hydrogen and solid carbon over catalysts. Theoretically, the strong point of TCD process is that hydrogen can be produced without emitting carbon dioxide, so it is known as the most environmentally friendly process among the existing hydrogen production technologies. Recent researches have focused on the development of metal and carbon-based catalysts in order to increase the conversion of methane and on the high value added product of solid carbon for enhancing the price of hydrogen produced during TCD of mathane. In this review the research trends of metal-based heterogeneous catalysts, their activity, deactivation and regeneration techniques in the field of TCD of methane were surveyed.
적외선 분광법 및 열분석법을 활용한 폐복합필름의 정성/정량 분석
신재상 ( Jae-sang Shin ),최승용 ( Seung-yong Choi ),김영안 ( Young-ahn Kim ),구교은 ( Gyo Eun Gu ),이제욱 ( Jea Uk Lee ),홍진용 ( Jin-yong Hong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
환경부 “전국 폐기물 발생 및 처리현황”에 따르면 2017년 폐플라스틱 발생량은 790만톤 이상이며, 플라스틱 폐기물 처리는 전체 발생량의 62%가 재활용되고 33%가 소각, 매립이 5% 순임. 단일 재질 플라스틱 용기류 포장재의 경우, 분리 배출 및 재활용이 용이해 재활용률이 높은 반면 복합재질로 이루어진 필름류 포장재의 경우 발생량이 지속적으로 증가하고 있으나 경제성이 낮고, 분리 배출 및 수건, 선별과정이 어려워 매립 및 소각되는 비율이 증가되는 추세임. 또한, 2018년 4월 중국의 폐기물 수입금지 여파에 따라 재활용품 수거 업체들이 폐비닐과 폐플라스틱을 수거하지 않는 “폐플라스틱 수거 대란”이 발생함. 폐플라스틱 대란의 시작은 중국 폐기물 수입금지 여파에 따른 재활용품의 급격한 가격 하락과 함께 폐플라스틱의 수(手)선별 및 물리적 선별 공정을 거친 후 남은 종말품의 처리비용 부담에 따른 재활용 수거업체의 수익 감소에서 시작된 것으로 추정되며, 폐플라스틱 수거 대란의 재발 방지를 위해서는 현재의 노동집약적인 구조에서 탈피해 기술집약적인 산업 구조로의 전환을 통한 재활용업체의 수익 창출 방안이 시급함. 또한, 국내외적으로 폐기물 관리법이 제정되어 폐기물의 매립 등에 대한 규제가 강화되면서, 폐기물의 특히 폐플라스틱(비닐, 복합필름류)의 재활용방안에 대한 연구가 절실히 필요한 상황임. 이에 본 연구에서는 폐플라스틱(비닐, 복합필름류)의 재활용방안을 수립하기 위해 우선적으로 폐복합필름의 원료 물성분석 및 데이터화를 실시하였음. 선별(screening) 및 절단(shredding) 공정을 거친 폐복합필름의 FT-IR, 원소분석 등을 통한 순도 분석 및 재가공에 영향을 미치는 불순물을 정성/정량 평가하였으며, 정밀 TGA, DSC 열분석을 통한 폐복합필름의 연성 온도, 결정화 온도, 녹는점, 분해온도 등을 파악하여 열적 특성 및 안정화 조건을 파악하고자 하였음.