선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 군용 도포직물의 품질은 내후성에 대한 품질기준으로 Table 1에서 보는 바와 같이 대부분 일정시간 인공 광원 하에서 폭로 후 인장강도의 변화를 보는 것이 일반적이다. 이때 인공광원에 의한 물성은 도포 부위와 기질 부분인 직물 부위의 구조적 변화에 따라 달라질 수 있는데, 도포 부위의 두께에 따라 기질 부위에 미치는 영향이 차이가 있을 수 있어, 이에 대한 영향을 검토해 보았다.
제안 방법
- 5종의 도포직물 및 3종의 접착물에 적용되는 썬샤인 카본 아크법(KS K 0706)을 크세논 아크법(KS K ISO 4892-2)으로 대체하기 위하여 각 방법별 내후성 시간처리를 100, 150 및 200 시간 동안 3수준으로 하여 인장강도를 측정하고 분산분석한 결과 다음과 같이 결론지을 수 있었다.
- 내후시험은 시료의 표면을 100, 150 및 200 시간으로 구분하여 썬샤인 및 크세논 아크 램프의 인공광원에서 다음의 조건으로 내후 처리한 뒤 인장강도(경사)를 5회 씩 시험할 수 있도록 시료를 채취하였다. 이 때, 내후성 시험기는 썬샤인 아크의 경우 S80HB(Japan, SUGA TEST INSTRUMENTS Co.
- 1의 IBS, KM7 및 K21용 도포직물과는 다른 경향을 보일 것으로 예상되었다. 따라서 동일한 조건으로 노출시킨 후 물성의 변화를 검토해 보았다.
- 따라서 본 연구에서는 군용 도포직물의 내후성시험법에 대한 신뢰성 확보 및 램프 수급 중단에 따른 추후 대체시험법 적용에 대한 문제를 사전 해소하기 위해 국방규격에서 썬샤인 카본 아크법(KS M 0706)이 적용되는 도포직물을 사용하는 품목 중 공기주입식 보트(IBS, KM7), 공기주머니(K21), 방독면용 보호두건(MH), 모듈식 천막(TENT)에 대하여 사용재료, 시험항목, 요구조건 등 제원을 발췌하여 Table 1에 나타내었으며, 이들 품목에 대한 처리방법을 2 수준(썬샤인 카본 아크법, 크세논 아크법), 처리시간은 3 수준(100, 150, 200 시간)으로 하여 시험하고, 그 결과를 통계적 방법으로 고찰함으로써, 인공광원의 전환 가능성을 검토하였다.
- FTIR-ATR법은 복사선의 굴절률이 다른 두 매질의 경계를 지날 때, 두 매질이 갖는 굴절률의 차이에 의해 일어나는 Total Reflection의 원리를 이용한 방법으로 플라스틱, 고무의 고장원인 분석과 평가에 많이 쓰이고 있다. 본 연구에서도 내후 처리 후 도포직물의 구조적인 변화를 확인하기 위해 미처리 시료와 썬샤인 카본 아크 및 크세논 아크로 200 시간 내후 처리한 시료를 FTIR-ATR으로 분석하였는데, 그 결과를 Figure 7에 나타내었다. 이때 Figure 7의 (A)는 IBS의 CR고무로 2917, 2849 cm-1 (C-H stretching), 1654 cm-1 (C=C), 1100~1050 cm-1 (C-O) 및 800~600 cm-1 (C-Cl)에서 CR고무의 전형적인 피크가 확인되었는데, 내후 처리 후에는 2917, 2849 cm-1에서 감소가 보이고, 1016 cm-1에서 C-O 피크는 증가되고 있어, 광분해 메카니즘에 기인한 라디칼 형성과 불안정한 라디칼이 주위에 존재하는 산소의 결합으로 나타나는 광산화 현상으로 추정된다.
- 시료 중 보호두건의 경우 국방규격에 규정된 내후 후 시험은 화학작용제 시험이고 분대천막은 내수도시험이나 두 재료 모두 인장강도 시료를 추가로 준비하였다. 원단의 경사방향으로 5 m인 시료를 5 등분하고 위치에 따른 편차를 동일하게 분산시키기 위하여 각 등분에서 시료를 1개씩 채취하여 5개를 한조로 구성하였다.
- 이 때, 내후성 시험기는 썬샤인 아크의 경우 S80HB(Japan, SUGA TEST INSTRUMENTS Co., Ltd.)을 이용하여 온도는 (70 ± 5) ℃, 1Cycle은 120분으로 102분 조광 후 18분 조광 및 물 분무하여 시험하였다.
- 이 시료를 72 시간동안 표준 조건하에서 방치시킨 후, 규격에 정해진 조건에 의해 내후 처리 한 뒤, 시편의 폭을 5 cm로 절단하여 물성변화를 측정하게 된다. 본 연구에서도 광원 및 시간에 따른 접착부위의 변화를 확인하기 Figure 2와 같이 동일한 조건하에서 접착물을 내후처리 한 뒤 인장강도를 측정하였으며 그 결과를 Table 6에 나타내었다.
- 따라서 본 연구에서는 군용 도포직물의 내후성시험법에 대한 신뢰성 확보 및 램프 수급 중단에 따른 추후 대체시험법 적용에 대한 문제를 사전 해소하기 위해 국방규격에서 썬샤인 카본 아크법(KS M 0706)이 적용되는 도포직물을 사용하는 품목 중 공기주입식 보트(IBS, KM7), 공기주머니(K21), 방독면용 보호두건(MH), 모듈식 천막(TENT)에 대하여 사용재료, 시험항목, 요구조건 등 제원을 발췌하여 Table 1에 나타내었으며, 이들 품목에 대한 처리방법을 2 수준(썬샤인 카본 아크법, 크세논 아크법), 처리시간은 3 수준(100, 150, 200 시간)으로 하여 시험하고, 그 결과를 통계적 방법으로 고찰함으로써, 인공광원의 전환 가능성을 검토하였다. 이때 결과의 분석은 인장강도를 이용한 물성과 FT-IR ATR과 SEM을 이용한 특성변화로 구분하여 분석하였다.
- 이때 블랙패널온도는 (65 ± 3) ℃, 상대습도 (50 ± 5) %, 1Cycle은 120분으로 102분 조광 후 18분 조광 및 물 분무하여 시험하였다.
대상 데이터
- 시험시료의 종류는 썬샤인 카본 아크를 적용하는 IBS, KM7, K21, MH(보호두건), TENT(분대천막)의 원자재인 도포직물 5종과 Figure 3과 같이 접착제로 접착한 IBS, KM7, K21 접착력 시험편 3종에 대해 준비하였다. 시료 중 보호두건의 경우 국방규격에 규정된 내후 후 시험은 화학작용제 시험이고 분대천막은 내수도시험이나 두 재료 모두 인장강도 시료를 추가로 준비하였다. 원단의 경사방향으로 5 m인 시료를 5 등분하고 위치에 따른 편차를 동일하게 분산시키기 위하여 각 등분에서 시료를 1개씩 채취하여 5개를 한조로 구성하였다.
- 시험편은 도포직물을 생산하는 S사 및 기타 업체로부터 직접 공급 받았으며, 각 시편은 시험항목을 참고하여 취급하고 썬샤인 및 크세논 내후성 시험기에 일정시간 폭로하였다. 시험시료의 종류는 썬샤인 카본 아크를 적용하는 IBS, KM7, K21, MH(보호두건), TENT(분대천막)의 원자재인 도포직물 5종과 Figure 3과 같이 접착제로 접착한 IBS, KM7, K21 접착력 시험편 3종에 대해 준비하였다. 시료 중 보호두건의 경우 국방규격에 규정된 내후 후 시험은 화학작용제 시험이고 분대천막은 내수도시험이나 두 재료 모두 인장강도 시료를 추가로 준비하였다.
- 시험편은 도포직물을 생산하는 S사 및 기타 업체로부터 직접 공급 받았으며, 각 시편은 시험항목을 참고하여 취급하고 썬샤인 및 크세논 내후성 시험기에 일정시간 폭로하였다. 시험시료의 종류는 썬샤인 카본 아크를 적용하는 IBS, KM7, K21, MH(보호두건), TENT(분대천막)의 원자재인 도포직물 5종과 Figure 3과 같이 접착제로 접착한 IBS, KM7, K21 접착력 시험편 3종에 대해 준비하였다.
데이터처리
- 실제로 처리시간에 따라 데이터간의 유의적인 차이가 있는지 확인하기 위해 변동요인을 처리시간과 광원으로 하여 이원분산분석을 진행하였으며, 그 결과를 Table 3~5에 정리하였다. 여기서 보면 처리방법(인공광원), 처리시간 및 교호작용의 p-Value가 0.
이론/모형
- )을 사용하여 재료에 따라 KS K 0520 또는 KS K 0521 방법으로 측정하였다. FT-IR은 Spectrum GX(Perkinelmer)장비를 사용하였으며 resolution 16, scan 32, scan range 600 ~ 4000 cm-1으로 하여 ATR 방법으로 측정하였다. SEM은 S-3000N(Hitachi co.
- 군용 섬유 제품의 관련규격은 대부분 KS K 0700 카본 아크법을 적용하고 있었다. 그러나 인공광원을 내는 재료의 수급이 원활하지 않으며 태양광과 유사하지 않아 신뢰성이 낮아 이에 대한 대책으로 비교시험에 대한 연구를 진행하였으며 통하여, 그 결과를 이용하여 15년부터 크세논 아크( KS K ISO 105-B02)방법으로 전환하여 적용하고 있다.
- 군용 섬유 제품의 관련규격은 대부분 KS K 0700 카본 아크법을 적용하고 있었다. 그러나 인공광원을 내는 재료의 수급이 원활하지 않으며 태양광과 유사하지 않아 신뢰성이 낮아 이에 대한 대책으로 비교시험에 대한 연구를 진행하였으며 통하여, 그 결과를 이용하여 15년부터 크세논 아크( KS K ISO 105-B02)방법으로 전환하여 적용하고 있다.
- 전처리 전, 후 시험편에 대한 인장강도는 UTM-1(INSTRON Co.)을 사용하여 재료에 따라 KS K 0520 또는 KS K 0521 방법으로 측정하였다. FT-IR은 Spectrum GX(Perkinelmer)장비를 사용하였으며 resolution 16, scan 32, scan range 600 ~ 4000 cm-1으로 하여 ATR 방법으로 측정하였다.
성능/효과
- 결론적으로 내후성시험 후 인장강도, SEM image의 분석결과로 광열화에 대한 재료의 물리적 성질 및 표면 변화를 확인할 수 있었다. 그러나 FTIR-ATR의 경우에는 각 재료들이 다양한 원료가 혼합된 공업재료이고 표면의 오염물질 등에 의해 차이 변화를 확인하기 어려웠으며 단계적으로 검증이 필요하다.
- 또한 인장강도 값을 이용하여 분산분석을 진행한 결과에서도 처리방법 및 처리시간에 따른 수준간의 차이는 없는 것으로 나타났다. 이때 착안할 사항은 시료의 파단이 접착부위에서 나타난 것이 아니라 원단부위에서 나타난 것으로 접착부위의 강도가 더 강한 것으로 정리할 수 있으며, Figure 2에서와 같이 코팅부위가 두꺼운 직물의 경우 내후 조건에 노출되더라도 물성의 차이가 없는 것으로 보아 접착부위에는 인공광원에 의한 영향이 거의 없을 것으로 판단되며, 이로부터 원단 부위의 변화를 측정한 것과 유사한 결과를 나타낸 것으로 판단할 수 있다.
- 셋째, SEM image에서도 광열화에 의한 변화를 확인할 수 있었는데 썬샤인 카본 아크 램프로 200 시간 처리된 IBS는 표면에 균열이 발생하였으며, MH는 표면에서 입자가 탈락한 것이 보이는데 이는 광열화에 의한 결합력의 약화로 추정되며, 크세논 아크 램프에 비해 썬샤인 카본 아크 램프에 의한 광열화가 더 촉진되는 것을 확인 할 수 있었다.
- 22 mm 되도록 단면 코팅한 원단으로 제작되는데, 처리방법 및 시간에 따른 인장강도 측정결과를 Table 7에 나타내었고 측정 평균값을 Figure 5에 나타내었다. 여기서 보면 크세논 아크 램프 하에서는 시간에 따른 변화가 없는 것으로 나타났으며, 썬샤인 카본 아크 램프 하에서는 시간이 지남에 따라서 인장강도가 감소하는 것으로 나타났다. 이때 내후처리 100시간 후의 인장강도 20.
- 첫째, 물리적 특성 변화인 인장강도의 경우 IBS, KM7, K21와 같이 두께가 두꺼운 도포직물은 썬샤인 카본 아크와 크세논 아크의 처리시간에 따른 인장강도는 유의수준 5 %로 차이가 없었으며, 내후처리에 따른 영향이 거의 없음을 알 수 있었다. 그러나 MH와 TENT와 같이 두께가 얇은 도포직물은 처리방법과 처리시간에 따라 유의수준 5 %로 차이가 발생되어 내후처리에 따른 물성변화가 유도되었다.
- 이는 광열화의 영향으로 생긴 것으로 추정되며 그 외는 특이한 변화가 없었다. 표면의 변화도 크세논 아크 보다 썬샤인 카본 아크의 광열화 효과가 큰 것으로 확인되었다.
후속연구
- 그러나 썬샤인 카본 아크법에 사용되는 인공광원은 Figure 1의 (a)와 같이 태양광과 파장이 유사하지 않아, 최근에는 Figure 1의 (b)와 같이 태양광과 유사한 파장을 갖는 크세논 아크 램프의 사용이 신뢰성 측면에서 많이 선호되고 있어 군수품의 도입도 검토가 필요한 시점이다. 더욱이 카본 아크 램프의 생산도 점차 중단되고 있어, 추후 품질보증 업무의 지속적 수행을 위해서도 크세논 아크 램프를 이용한 내후성 시험의 도입에 대한 검토가 필요하다.
- 그러나 FTIR-ATR의 경우에는 각 재료들이 다양한 원료가 혼합된 공업재료이고 표면의 오염물질 등에 의해 차이 변화를 확인하기 어려웠으며 단계적으로 검증이 필요하다. 추후 시험 중단을 사전에 방지할 수 있도록 조속히 썬샤인 카본 아크를 적용하는 대상을 식별하여 전환 대상마다 비교 시험을 통한 분석이 필요한 것으로 판단되었다.
- 그러나 측정에 사용된 시료가 일반적인 연구목적용으로 정제된 것이 아니라, 실제 산업용으로써 다양한 원료와 첨가물이 포함되고 있으므로, 추가적인 요인에 의한 피크 변화일 수 있다. 화학구조의 변화를 판단하기 위해서는 추후 다른 공업재료를 사용하거나, 연구를 목적으로 첨가물의 양이 배제된 시료를 이용하여 분석하는 것이 필요하다고 판단되었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.