• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.57-62
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• 2021

조선해양산업에서 친환경 선박 및 경량화 기자재에 관한 관심이 높아짐에 따라 파이프 등의 기자재에 복합재료를 적용하고 있다. 본 연구에서는 친환경 및 내열/난연 성능을 요구하는 파이프 단열재 커버에 적용하기 위해 친환경 소재인 바잘트 섬유강화 퓨란복합재료(BFC, basalt fiber reinforced furan composite)를 제조하였다. BFC 소재의 낮은 물성을 강화시키기 위해 후경화 조건의 최적화 연구를 수행하였고, BFC 소재의 기계적강도, 내열/난연 특성 강화, 친화경 특성에 대한 실험과 평가를 진행하였다. 최종적으로 연구 결과 조선해양기자재인 파이프 단열재 커버에 BFC 소재의 적용이 가능함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.418-423
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• 2018

최근 국내에서는 해양레저 산업의 활성화와 세계 해양레저 시장 진출을 위해 고부가가치 레저선박에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 레저선박의 소재로는 물성이 우수하고 경량선체의 제작이 가능한 FRP(Fiber Reinforced Plastic) 복합재료가 널리 사용되고 있으며, FRP 복합재료로 제작되는 레저선박의 구조안전성 확보를 위한 설계기술 개발이 중요한 연구개발 목표중의 하나가 되고 있다. 본 연구에서는 RTM(Resin Transfer Molding) 공법으로 제작되는 FRP 복합재료 소재의 샌드위치 판넬을 주 구조부재로 하는 8m급 고속 활주선형 레저보트의 설계안에 대하여 구조강도를 평가하였다. 한국선급의 고속 경구조선 규칙 및 적용지침에 의거하여 선체 구조 안전성 검증을 위한 선저 슬래밍 충격하중 분포를 구하고, 샌드위치 구조의 복합재료 판을 등가의 굽힘 강성을 갖는 단일 재료의 등방성 판으로 치환하여 구조 해석을 수행하였다. 해석 결과를 실 제작 부재 시험편에 대한 강도 시험 결과와 비교한 결과 모든 내부 구조부재가 요구 강도를 충분히 만족함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.8-15
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• 2021

조선해양 산업에서 선박의 에너지 절감과 운항효율 향상을 위한 부품의 경량화 기술이 요구됨에 따라서, 고강도의 경량소재인 섬유강화 복합소재를 부품소재로 적용하는 방안이 검토될 수 있다. 본 연구에서는 LNGC 경량화를 위해 파이프 지지용 클램프의 섬유강화 복합소재 적용 가능성을 평가하였다. 탄소섬유 및 유리섬유를 강화섬유로 하여 섬유강화 복합소재를 제조하였으며, 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램을 통해 복합소재의 강화재료와 기지재료의 물성을 역계산하여 섬유 적층 패턴별 물성 변화에 따른 성능 예측을 수행하였다. 또한, 유한요소해석 프로그램를 통해 복합소재 두께에 따른 클램프의 구조해석을 수행하였다. 연구결과 경량화를 위해 클램프의 섬유강화 복합소재의 적용시 두께 선정에 주의가 필요함을 확인할 수 있었다. 향후 보완 설계 시 구조물의 형상변경 및 경량화를 위한 구조변경에 용이할 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.193-198
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• 2023

선박 경량화와 관련하여 기존 복합재료 및 3D 프린트 복합재료를 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 염수 환경에 대한 내부식성과 경량화 특성이 있는 복합재료와 우수한 생산성을 가지는 3D 프린팅 기술을 연계한 3D 프린트 복합재료의 선박 및 해양구조물 적용 가능성을 확인하기 위해 시험을 진행하였다. 본 논문에 사용된 3D 프린트 복합재료를 선박 및 해양구조물에 적용하기 위해서는 해양환경에서 노출될 수 있는 온도 환경 영향을 고려해야 한다. 따라서 해양 환경에서 노출될 수 있는 온도인 저온(-50℃), 상온(20℃), 고온(50℃) 환경에서 Carbon + Onyx, Carbon + Nylon, HSHT glass + Onyx, HSHT glass + Nylon 소재의 시편으로 인장시험을 진행하였다. 인장시험 결과, Carbon + onyx 시편이 가장 높은 인장강도를 보였고 HSHT glass + onyx 시편이 가장 높은 인장 변형률을 보였다. 또한 인장 시험 결과 시편을 분석하여 다양한 온도 환경에 노출된 3D 프린트 복합재료 시편의 파손 형상에 대해 분석하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.123-124
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• 2019

우리나라 조선업은 건조분야에서 세계최고의 위상을 자랑하면서 급속도로 발전을 해왔다. 그러나 세계적으로 수주 불황과 조선 산업의 침체로 인해서 조선 산업은 직접적인 타격으로 국내의 중견 조선소 및 기자재 공급업체들이 도산되어0 최근부터 해양플랜트 사업이 우리나라 새로운 산업으로 부상하면서 해양 ICT 융합기술을 활용한 기자재 업체들이 많이 생겨났다. 하지만 실제 해양플랜트 선박 및 기자재의 국산화율은 현저히 낮다. 해양플랜트 외에 다른 용도로 사용이 가능한 Service and Access Basket의 국산화를 위해서 각 모듈별로 임베디드를 연계하여 설계하였다. 기존의 Service and Access Basket의 미비했던 안전 사양(기울기, 하중, 경보 등)을 추가로 설계하고 신뢰성이 높은 센서(자이로, 하중센서, 초음파 거리센서)들을 활용하여 통합 설계하였다. 이러한 통합 시스템이 완성이 되면 고소차, 해양/육상용 고공 작업을 할 수 있는 장비 등에 활용할 수 있을 예정이다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2012년도 제46차 학술발표회
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• pp.17-17
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• 2012

수송용 섬유소재는 자동차, 항공기 또는 선박 등의 교통 및 운송 분야에 기여하는 사용되는 섬유소재를 말하며, 내장재, 각종 호스류, 벨트류, 타이어, 안전용품, 필터류 등을 포함하고 일반적으로 섬유, 발포체, 고무, 플라스틱, 접착제 등 유기소재가 결합된 복합체이다. 기존 섬유기술의 혁신과 더불어 IT, NT, BT, ET 등 첨단 기술과의 융합에 의한 고성능 극한 슈퍼섬유, 나노 복합섬유 등의 신소재를 개발하여 산업 전반에서 플라스틱의 금속소재 대체수요를 증가시키고 산업자재의 고성능화, 고기능화, 다양화를 이루기 위해 다양한 노력이 진행하고 있다. 현재 수송용 섬유소재 산업은 기술의 연결고리가 부족하며, 선도기업 및 원천기술이 부족하며, 자동차용 섬유부품소재 관련 기업의 역량도 부족한 실정이다. 이에 광역경제권 연계협력사업을 통해 생산기반의 대경권(대구경북)과 수요중심의 동남권(부산경남)의 네트워크를 강화하여 완성품 업체 및 수요기업과의 네트워킹을 강화하고자 한다. 따라서 본 연구에서 수송용 섬유소재개발, 수송용 친환경 oam-skin 일체형 표피재 개발, 고속성형 복합소재 및 수송용 경량부품 개발, 초경량 고내열 고강도 섬유활용 하이브리드 wire & cable 개발 등 수송용 섬유소재를 개발하고, 또한 수송용 섬유소재의 생산-수요 연계를 통한 투자활성화, 기술개발, 소재 산업 육성을 강화하여, 산학연네트워크구축, 지역 간 협력 및 국제적 협력, 생산-수요기반의 연계협력시스템을 활용한 자립형 수송용 소재 공급기지 완비하는 데 목적이 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권2호
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• pp.219-226
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• 2020

선체구조의 품질검사 중 가장 일반적인 방법의 하나는 비파괴검사이다. 하지만 복합소재 선체는 강화재와 수지로 구성된 여러가지 재료가 섞여 있고 또 생산환경과 작업자에 따라 FRP(Fiber-Reinforced Plastics) 제작품질에 차이가 발생할 가능성이 크기 때문에 정확한 검사평가는 쉽지 않은 일이다. 특히 FRP 선박의 경우에는 다른 구조물보다 두께가 매우 두껍고 주로 수척층 공법을 이용하기 때문에 더욱 그렇다. 초음파 탐상의 조건 중 검사체의 밀도가 매우 중요하기 때문에 본 연구에서는 FRP 선박 제작에 널리 사용되고 있는 소재와 유리섬유강화재 중량 비율로 제작된 선박의 외판을 검사체로 선정하고, Pulse-Echo 초음파 탐상기를 활용하여 GFRP(Glass Fiber-Reinforced Plastics) 선체 외판의 초음파 탐상을 위한 적정 조건을 조사하였다. 1.00 MHz, 2.25 MHz, 5.00 MHz 세 종류 탐촉자로 A-Scan을 실시하였으며 선체 외판의 두께 검사결과와 비교분석함으로써 적정 초음파 탐상 조건을 찾고자 하였다. 연구결과 탐촉자의 초음파 주파수가 높아질수록 수신자의 반사파 음향 속력을 감소시켜야 더 정도 높은 두께 측정 결과를 얻을 수 있었으며, 상대적으로 낮은 초음파 주파수 탐촉자에서 더 적은 오차가 발생함을 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권6호
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• pp.774-780
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• 2014

일반적으로 CFRP 레저선박의 상부구조물은 동급전장 타 선박보다 매우 작은 경향을 보이고 있는데, 이는 풍압면적에 의한 횡요저항력과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 CFRP 레저선박의 이러한 상부구조물 형상 특성을 풍압면적 변화에 따른 복원안정성 분석을 통해 파악하고자 한다. GFRP 레저선박과 CFRP 레저선박의 선체 및 상부구조물 형상 특성을 상호 비교하고, CFRP 레저선박의 상부구조물 형상변화를 통해 그 변화가 복원안정성에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 이를 위해 GFRP, CFRP 레저선박 총 10척의 형상을 비교, 분석하여 선체와 상부구조물 간의 형상 추세를 파악하였고, ISO 12217에 따른 횡요저항력 추정 및 복원안정성 평가 프로그램 개발을 통해 상부구조물의 형상 변화와 복원안정성 간의 관계를 분석하였다. 연구결과, CFRP 레저선박의 풍압면적 분포경향은 GFRP 레저선박과 비슷하였으나, 상대적으로 상부구조물 형상 비율은 절반정도 크기에 그치는 경향을 보였다. 또한 CFRP 레저선박의 상부구조물 크기를 동급전장의 GFRP 선박 상부구조물 면적 비율 이상(10%) 증가시키는 경우 횡요저항력에 의한 복원성능에 문제가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2017년도 추계학술발표회
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• pp.206-206
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• 2017

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.146-146
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• 2016

최근 국민 소득향상과 더불어, 여가시간 증가에 따라 해양레저에 대한 관심이 크게 높아지고 있으며, 그에 따라 레저용 선박 수요도 증가하고 있다. 기존 국내 소형 선박의 경우 FRP(fiber-reinforced plastic)재료로 선박을 건조해 왔다. 그러나 해양환경 규제 강화로 FRP 선박의 건조가 감소하고 있으며, 친환경 선박에 대한 필요성이 대두되고 있다. 따라서 FRP재료를 대체하는 선박용 재료로 친환경적이고 가벼운 소재인 알루미늄 합금 재료가 선박건조 분야에서 각광을 받고 있다. 특히 5000계열 Al-Mg 합금은 가공성과 용접성이 우수하여 주로 구조용으로 많이 사용되고 있으나 경량화에 따른 빠른 선속이 유체충격을 증가시켜 선체에 캐비테이션 손상을 일으킬 수 있다. Al-Mg 합금의 경우에 부식성이 대단히 큰 해양환경에서 부식과 캐비테이션 침식이 복합적으로 일어나면 손상이 빠르게 증가되는 경향을 나타내어 선박의 수명을 현저히 단축시켜 경제적인 손실을 초래한다. 따라서 본 연구에서는 해수 내에서 Al-Mg 합금의 캐비테이션 저항성을 향상시키기 위해 알루미늄 합금 표면에 내식성 뿐만 아니라 경도 및 내마모성 등의 기계적 특성이 우수한 산화피막을 형성시키는 양극산화 기술을 적용하고, 다양한 봉공처리(sealing)방법에 따른 캐비테이션 특성을 평가하였다. 캐비테이션 실험은 압전(piezoelectric) 효과를 이용한 진동발생 장치를 사용하여 $30{\mu}m$ 진폭으로 일정하게 유지하였으며, 시편과 혼 팁 사이의 간격은 1mm로 하였다. 캐비테이션 실험 후에는 시편을 초음파 세척하여 진공 건조기에서 24시간 이상 건조한 후 정밀저울로 무게를 측정하였으며, 표면 손상 형상을 분석하기 위해 주사전자현미경(SEM)과 3D현미경을 이용하여 관찰하였다.