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지난호





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PHYSICS PLAZA

새물리 하이라이트

등록일 : 2021-07-12 ㅣ 조회수 : 159

원료물질 중의 하나인 SiO2 분말크기가 Sr3SiO5:Eu(3+/2+)(4%) 형광체의 결정성 및 Eu(3+/2+)의 광학적 특성에 미치는 효과

프레둘람 남크하이, 장기완, New Physics: Sae Mulli 71, 353 (2021).

원료물질 중의 하나인 SiO2의 분말크기가 제조된 Sr3SiO5:Eu(3+/2+)(4%)의 결정성 및 Eu(3+/2+)에 기인한 발광 및 여기 스펙트럼과 같은 광학적 특성에 미치는 효과를 비교, 분석하였다. 제조된 일부 시료들은 표준시료 Sr3SiO5의 XRD와 동일한 결정구조를 가지나, Sr3SiO5:Eu2+ (4%)의 결정성 및 Eu(3+/2+)의 광학적 특성이 SiO2의 분말 크기에 매우 민감하게 의존한다는 것을 실험적으로 처음 밝혔다.

제조된 Sr3SiO5:Eu(3+/2+)(4%) 형광체는 582 nm에서 최대 발광효과를 나타내면서 약 70 nm의 발광선폭을 가지며 240~500 nm 영역에서의 여기효율이 좋아, 자외선(U.V.) 및 청색 LED와 조합하면 따뜻한 느낌을 낼 수 있는 백색광원용 형광체로 활용 가능성이 높다고 판단된다. 특히 Sr3SiO5:Eu(3+/2+)(4%) 시료제조는 원료물질의 선택에 매우 민감하다는 것을 본 연구를 통하여 실험적으로 처음 확인하였다. 제조된 Sr3SiO5:Eu2+ 시료는 SiO2 분말의 크기가 약 300 nm 이하인 시료를 사용하여 제조할 수 있었으나, 분말크기가 35 µm 및 100~300 µm인 SiO2를 사용하는 경우에는 Sr2SiO4와 α,β-Sr3SiO5 결정이 혼합된 시료가 얻어졌다. 또한 Sr3SiO5에 광활성이온으로 첨가된 Eu2+의 발광스펙트럼은 470 nm와 582 nm 영역에서의 발광특성을 보이고 있어 Eu2+ 이온들이 2개의 서로 다른 사이트에 존재함을 알 수 있었다(그림).


초음파 기법을 이용한 CFRP 복합재의 적층 방향에 따른 신호 특성 평가

염윤택, 임광희, 권성덕, New Physics: Sae Mulli 71, 404 (2021).

재료 및 구조물을 파괴하지 않고 표면 상태 및 내·외부 결함을 탐상하는 비파괴 평가(Non-Destructive Evaluation) 중 초음파 탐상은 종파, 횡파, 레일리파 등 다양한 초음파를 이용하여 재료의 표면 물성 평가 및 표면 내·외부 결함 탐상에 특화되어, 주로 금속 재료 및 구조물에 적용되었다.

한편, 기존 금속 재료보다 경량화, 내열성, 내마모성 등 고성능을 갖추어 우주·항공 분야를 비롯하여 자동차, 철도, 조선, 의료기기 등 여러 분야에서 그 활용 범위가 확대되어 가고 있는 CFRP 복합재는 일 방향성 프리프레그 시트의 배열 각과 적층 순서의 조합으로 제작되므로 원천적으로 다양한 불균질과 이방성 특성을 보여준다. 사용 중 충격으로 인한 손상의 형태는 섬유와 모재의 계면 파괴, 박리, 파단 등 여러 결함의 형태로 매우 복잡한 양상을 보여준다. 따라서 복합재료의 실용화를 위해서는 CFRP 복합재의 안전성 및 신뢰성 평가가 매우 중요하다.

본 연구에서는 각각 0/0°, 0/90°, 0/±45/90°의 섬유 배열을 갖는 CFRP 복합재 시험편을 제작하였다. FEM 시뮬레이션을 이용하여 CFRP 복합재 내 섬유와 모재 사이에서 거동하는 초음파의 전파 특성을 분석하여, CFRP 복합재 내 플라이 경계면 효과에 따른 초음파 신호 패턴 변화를 확인하였다. 초음파 C-스캔 기법을 통해 섬유 배열 정보와 결함도 함께 보여주는 C-스캔 이미지를 그림과 같이 각각 획득하였으며, 우측 상단에 있는 0/90° 시편의 C-스캔 이미지에서 나타난 붉은 원의 결함은 CT 단층 사진을 통해 박리임을 확인하였다. 이번 연구를 통해 이방성 CFRP 복합재에 대한 초음파 전파특성을 파악하고 C-스캔 기법을 이용한 검사 신뢰도를 검증하였다.

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