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고무 재료의 분석기술 동향과 산업적 적용에 관한 총설 - 조성 분석, 열적 거동 및 고장원인 규명을 중심으로 -
이수경 한국고무학회 2025 고무기술 Vol.26 No.2
고무 재료는 고유의 점탄성 거동과 가교 구조에 기인한 우수한 기계적·물리적 특성으로 인해 자동차, 에너지, 산업기계, 안전·보호장비 등 다양한 산업 분야에서 핵심 소재로 활용되고 있다. 그러나 고무 제품은 사용 환경에 따라 열, 산소, 화학물질, 반복 하중 등에 노출되며, 이로 인한 성능 저하 및 조기 고장이 빈번히 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 고무의 화학적 조성, 배합 구조, 가교 상태 및 열화 메커니즘을 종합적으로 이해할 수 있는 분석기술의 적용이 필수적이다. 본 총설에서는 고무 재료 분석의 이론적 배경과 함께 FT-IR, 열분해 GC, TGA, DSC, SEM-EDS 등 주요 분석기법의 원리와 특성을 정리하고, 산업 현장에서의 적용 사례를 중심으로 고무분석기술의 활용 가능성과 한계를 고찰하였다. 또한 고무제품의 고장원인 분석 관점에서 각 분석기법의 역할을 비교·정리함으로써, 향후 고무 분석기술의 발전 방향을 제시하고자 한다.
강신영,홍창국 한국고무학회 2010 고무기술 Vol.11 No.1
각종 산업제품의 주요 부품으로 사용되고 있는 고무재료는 사용 중 온도변화에 의해 체적 또는 길이변화를 수반할 수 있어 결과적으로 고무제품의 성능이나 효율이 영향을 받게 된다. 특히 고온에서 고무 제품의 치수변화를 제한하거나 일정치수를 강제할 경우 열수축이나 열팽창에 의해 응력이 발생하게 된다. 따라서 온도 변화에 따른 열응력의 측정은 고무제품의 정밀성과 성능을 평가하는 중요한 수단을 제공한다. 본 연구에서는 고무소재의 열응력 측정을 위한 새로운 측정방법을 개발하였고 이와 관련 새로운 시험장치를 설계, 제작하였다. 고무시편에 일정 변형의 인장을 준 상태에서 가열하면 열응력이 발생한다. 이 때의 열응력은 고무분자 사슬들의 운동성에 기인하며 배향된 고무분자 사슬들이 열역학적으로 랜덤 사슬형태로 돌아가려는 엔트로피적 힘이다. 따라서 온도가 높을수록 그 수축력은 증가하게 된다. 또한 고무분자 사슬의 사전 변형이 증가하면 그 열응력은 증가한다. 이때 열응력은 측정시간이 지남에 따라 최대치에 도달한 후 완화되며 그 완화속도는 설정온도에 의해 영향을 받는다. 여기서는 온도변화에 따른 고무시편의 열응력 측정결과를 소개하고, 고무분자 사슬의 엔트로피 변화와 점탄성적 흐름, 그리고 가열에 따른 고무 시편의 팽창 또는 수축이 열응력에 미치는 영향 등을 논의하였다. 특히 천연고무와 SBR고무시편의 열응력 차이를 분자사슬의 운동과 연관하여 검토하였고, 가교밀도와 가교시스템이 각각 다른 고무시편에 대해 열응력 발생과에 따른 상관관계를 고찰하였다. 또한 시편의 형태와 두께가 열응력 발생에 미치는 영향도 검토하였다. 충전 배합고무의 경우 열응력에 영향을 미치는 인자로 고무분자 사슬의 운동성과 가교밀도 외에 고무재료와 충전제 사이의 물리·화학적 상호작용도 매우 중요한 요소가 된다. 배합고무에서 충전제의 영향을 검토하기 위해 실리카와 카본블랙을 선택하였고 배합고무의 열응력을 각각 측정하여 이들의 보강효과가 열응력에 미치는 영향에 대해 논하였다.
충현,김성수 한국고무학회 2020 고무기술 Vol.21 No.1
일반적으로 R&D는 경쟁기관 내지 경쟁기업 또는 성장기업에 의해 동기를 부여받아 수행된다. 그러나 수많은 R&D 연구자들에게 시간과 비용을 고려하였을 때 위험 부담이 크기 때문에 R&D에 당장 착수하는 것은 어려운 것이 현실이다. 최근 한국지식재산연구원이 국가 R&D를 수행하는 390개 연구소들을 대상으로 R&D 수행 전 특허조사 여부에 대하여 설문조사한 결과, R&D 수행 전에 특허조사를 한다는 비율이 44.6%, 특허조사를 하지 않는다는 비율이 55.4%로 나타나 국가 R&D를 수행하는 연구소의 절반 이상이 R&D 수행 전에 특허조사를 하지 않는것으로 드러났다. 또한, 이들 연구소의 연구자들에게 연구동향을 파악하는 방법을 물었을 때, 대부분 학술논문을 접하거나 학회 등에 참석하여 R&D 동향을 습득하는 것으로 조사되었고, 특허문헌을 통하여 연구동향을 파악하는 비율은 20%에도 미치지 않는 것으로 집계되었다. 한편, 한국전산원이 특허행정정보화 성과측정을 통하여 밝힌 바에 따르면, R&D 투자 시 특허정보를 적절히 활용하면 연구개발기간을 21.2% 단축하고, 연구개발 비용을 11.2% 절감할 수 있는바, 이는 우리나라 연간 R&D 투자액 중 2조원의 절감효과를 기대할 수 있는 것으로 분석된 바 있다. 따라서 본 호에서는 특허관점의 R&D[IP(intellectual property)-R&D] 전략에 대하여 전반적으로 서술하고, 이러한 IP-R&D 전략을 수립하는데 기여하는 정부의 지원 사업 등에 관하여도 간략히 살펴보기로 한다.