• 한국추진공학회지
• /
• 제25권6호
• /
• pp.74-86
• /
• 2021

복합재 격자구조체는 요구 하중을 최소한의 무게 및 두께로 지지하는 구조체로, 고강도 탄소섬유에 에폭시 수지를 함침시켜 필라멘트 와인딩 공법으로 제작된다. 구조적으로 반드시 필요한 부분만을 적층 및 제작하므로 항공기 동체, 위성발사체 및 유도무기 등에 적용하여 경량화를 극대화 할 수 있다. 본 논문에서는 대형 원통형 및 콘형 복합재 격자구조체의 설계, 해석, 제작 및 평가까지 전 순기에 해당하는 복합재 격자구조체 개발 및 평가를 수행하였다. 실제 발사체 및 유도무기에 적용이 가능하도록 직경 2,600 mm, 길이 2,000 mm의 원통형 격자구조체와 상단 직경 1,300 mm, 하단 직경 2,500 mm, 길이 900 mm의 콘형 격자구조체를 개발하였으며, 하중시험을 통해 대형 복합재 격자구조체의 성능을 평가하였다.

• Composites Research
• /
• 제30권6호
• /
• pp.338-342
• /
• 2017

본 논문에서는 원통형 복합재 격자구조체의 구조안전성 평가 기법에 대해 연구를 수행하였다. 구조안전성 평가는 유한요소해석을 통해 수행하였다. 구조안전성 평가를 위한 최적의 유한요소를 확인하기 위해 원통형 복합재 격자구조체 유한요소모델은 빔, 쉘 그리고 솔리드 요소를 사용해 생성하였다. 쉘과 솔리드 모델의 유한요소 해석결과는 서로 유사하게 발생되었다. 그러나 빔 모델의 경우, 쉘과 솔리드 모델의 결과와 큰 차이가 발생하였다. 이것은 빔 요소가 원통형 복합재 격자구조체 섬유 비교차부의 기계적 물성저하를 고려하지 못하기 때문이다. 원통형 복합재 격자구조체의 구조안전성 평가를 위한 유한요소해석은 쉘 또는 솔리드 요소를 사용해야 하는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.835-837
• /
• 2017

본 연구에서는 필라멘트 와인딩을 이용한 원통형 복합재 격자구조체의 제작 공정을 서술하였다. 원통형 복합재 격자구조체는 크게 네 단계의 제작 공정을 통해 제작된다. 격자 형상을 갖는 실리콘 금형을 맨드릴에 설치하고 연속 섬유를 실리콘 금형 위에 와인딩 한다. 섬유의 와인딩 후 모든 영역에서 동일한 두께를 갖도록 섬유 교차부의 압착 공정을 수행한다. 마지막으로 복합재 격자구조체를 오븐에서 경화하고 금형을 탈형한다. 제작된 제품의 치수는 설계 사양과 비교하여 2.4%의 오차가 발생하는 것을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제31권4호
• /
• pp.156-160
• /
• 2018

본 논문에서는 콘형 복합재 격자구조체의 구조안전성 평가 기법에 대해 연구를 수행하였다. 콘형 복합재격자구조체의 구조안전성 평가는 유한요소해석을 통해 수행되었다. 구조안전성 평가를 위한 유한요소모델은 솔리드 요소를 사용하여 생성하였다. 섬유 교차부와 비교차부의 물성 차이를 고려하기 위해 섬유 체적률을 고려한 기계적 물성을 적용하였다. 구조해석 기법의 검증을 위해 콘형 복합재 격자구조체의 압축 시험을 수행하였다. 시험과 해석의 비교 결과, 약 2%의 변위 오차가 발생하여 잘 일치하는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.832-834
• /
• 2017

본 논문에서는 고유진동수 시험을 통해 복합재 격자구조체의 유한요소모델을 검증하였다. 복합재 격자구조체의 유한요소모델은 빔, 쉘 그리고 솔리드 요소를 사용하여 생성하였다. 고유진동수는 자유 경계조건 하에서 충격시험법을 사용하여 측정하였다. 쉘과 솔리드 요소의 유한요소해석 결과, 고유진동수 시험과 잘 일치하는 것을 확인하였다. 빔 요소는 섬유 비교차부의 물성저하를 고려하지 못하여 오차가 발생된 것으로 판단된다.

• Composites Research
• /
• 제33권3호
• /
• pp.169-175
• /
• 2020

콘형 복합재 격자 구조체의 강성 평가를 위한 두 종류의 시편 단위 압축 및 인장 시험을 수행하였으며 유한요소해석 결과와 비교하였다. 구조체는 높이별로 반경이 변화하는 콘형이므로 단순 압축 및 인장 시험이 어려우므로 시험 수행이 가능한 형태의 시편 및 지그를 제작하여 시험을 수행하였다. 압축 시험이 가능하도록 단위 격자 구조체를 Subelement 형태로 가공하였으며, 압축 시험을 수행하여 측정된 섬유방향 압축 변형률을 유한요소해석 결과와 비교하여 헬리컬 리브의 강성을 확인하였다. 후프 리브의 강성 평가를 위해서는 구조체에서 후프 링 시편을 가공하여 인장 시험을 수행하였다. 후프 링에 인장 하중을 가하여 굽힘 변형이 크게 발생하도록 하였으며, 두께 방향 섬유체적비를 고려한 유한요소해석 결과와 비교하여 후프 리브의 강성을 확인하였다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제13권2호
• /
• pp.155-168
• /
• 1997

격자지보는 NATM에서 터널굴착 후 곧바로 설치되는 강지보재의 한 종류로서 기존의 H형강 지보재를 대체하고자 유럽에서 개발된 새로운 종류의 지보재이다. 격자지보는 강봉을 삼각형태로 엮어 만들었기 때문에 숏크리트 타설이 용이하고 지보재 배면에 생기는 공동을 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 또한 격자지보와 숏크리트 복합구조체는 결합력이 우수하여 일체화된 구조체로서 거동하기 때문에 지압을 효과적으로 지지할 수 있다. 본 연구에서는 격자지보와 숏크리트 복합구조체의 특성파악을 위해 실시한 모형벽체 시험, 모형벽체에 타설된 숏크리트의 강도특성시험, 격자지보와 숏크리트의 부착강도시험 결과를 제시하였다. 실험결과 숏크리트가 타설된 격자지보는 숏크리트가 타설된 H형강 지보재에 비해 숏크리 트 리바운드, 타설된 숏크리트의 강도, 부착특성 등이 우수한 것으로 판명되었고, 이로써 격자지로는 적절한 터널지보재로서의 역할을 할 것으로 판단되었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제42권8호
• /
• pp.629-639
• /
• 2014

강성이 우수하고, 경량으로 제작이 가능한 격자강화 복합재 구조체를 다기능 구조체의 기층구조로 적용함으로써, 전기전자회로를 용이하게 내장할 수 있으며 방사차폐 특성을 갖춘 다기능 구조체에 대한 설계 및 제작을 수행하였다. 피치계열 탄소섬유 복합재료의 적용을 통해 열전달특성을 향상시키고, 전자회로의 하우징 구조물이 없어도 우주방사환경에 충분한 내구성을 갖도록 경량 국부 강화 방사차폐 방법을 제안하고, 양성자 조사시험을 통하여 선택적 방사차폐의 효과를 검증하였다.

• Composites Research
• /
• 제31권4호
• /
• pp.161-170
• /
• 2018

원통형 복합재 격자 구조체는 필라멘트 와인딩 기법으로 제작되며 제작 공정에서 발생할 수 있는 섬유체적비 불균일과 수지응집층은 구조체의 강성도 및 강도에 영향을 줄 수 있다. 구조체의 주요 요소인 후프 및 헬리컬 리브의 단면 분석을 통해 섬유체적비 불균일 및 수지응집층의 존재 여부를 확인하였으며, 단면 분석 결과를 바탕으로 후프 및 헬리컬 리브에 대한 실험 및 이론적 접근을 통해 섬유체적비 불균일 및 수지응집층이 리브 요소의 강성도에 미치는 영향을 분석하였다. 섬유체적비 불균일이 후프 리브의 굽힘 거동에 영향을 미치는 것을 확인하였으며 헬리컬 리브의 경우 섬유체적비 불균일 및 수지응집층에 의해 강성도에 변화가 있음을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제30권6호
• /
• pp.331-337
• /
• 2017

복합재 격자 구조물은 무게가 가볍고 비강성, 비강도가 높다는 장점이 있으며 주로 압축 하중이 작용하는 발사체구조에 적용된다. 그러나 필라멘트 와인딩 기법으로 제작되므로 섬유가 겹쳐지는 부분에서 기공과 결함이 발생하게 된다. 설계 하중 도출을 위한 해석 모델 검증을 위해 구조물의 강성, 강도 확인이 필요하지만 Full scale 시험의 경우 시간, 공간상의 제약이 따르며 구조물의 형상이 복잡하므로 시험에 어려움이 많다. 따라서 강성 확인을 위한 Subelement 단위의 시험법이 필요하다. 본 논문에서는 복합재 격자 구조물을 단위격자구조로 가공하였으며 각각 압축, 굽힘 시험을 수행하여 나선 리브, 원주 리브의 강성을 확인하였다. 휘임, 비틀림 형상을 가진 원통형 복합재 격자 구조물의 강성 평가를 위한 압축, 굽힘 시험법을 제안하였으며 유한요소해석을 수행하여 시험결과와 비교하였다.