• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제15회 학술강연회논문초록집
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• pp.26-26
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• 2000

본 연구에서는 풍력발전기용 복합재 회전날개의 설계단계에서 공력 설계 후 결정되어진 공력 형상을 기초로 하여 구조적 형상설계를 수행 할 때에 여러 가지 경우의 형상을 해석하여 이중 설계요구조건에 적합한 경우를 채택하는 시행착오 방법으로 인한 비효율적인 요소를 배재 하기 위해 고전 적층판 이론을 기초로 한 해석 프로그램을 사용하여 예비설계를 수행하는 수정된 설계절차를 제안하였으며 예비설계단계에서 신속하고 신뢰성 있는 해석결과를 얻을 수 있었다.(중략)

• Composites Research
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• 제21권1호
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• pp.1-7
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• 2008

복합재 고압 용기는 우수한 기계적 강도를 유지하면서 경쟁적인 무게절감을 얻을 수 있는 복합재의 장점으로 인해 최근에 많이 사용되고 있다. 하지만 고압에서 발생하는 복합재의 기밀 문제(permeability)를 보완하기 위해 금속으로 덧대는 Type 3 형태의 구조로 많이 사용된다. 그러나 복잡한 기하학적 형상, 제조공정 변수 등으로 인해 차입 3 형태의 압력용기를 설계하는 데에는 많은 어려움이 뒤따른다. 따라서 본 연구에서는 이러한 변수들을 고려하는 준측지궤적 알고리즘(semi-geodesic algorithm)과 최적화를 위한 유전자 알고리즘을 적용하여 차입 3 복합재 압력용기의 GUI(graphic user interface) 최적설계 프로그램을 개발하였다. 또한 개발된 프로그램을 이용하여 연료 전지 자동차에 적용되는 350/700 바 수소저장용기에 대해 최적 설계를 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권4호
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• pp.321-328
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• 2021

본 연구에서는 우주 발사체의 복합재 추진제 탱크 구조의 경량 설계를 위하여 좌굴 Knockdown factor를 ABAQUS를 이용한 수치해석 기반으로 새롭게 도출하였다. 복합재 원통 구조의 다양한 두께비(R/t)와 세장비(L/R)를 적절히 고려하였으며, 기하학적 초기 결함을 Single Perturbation Load Approach를 이용하여 구현하였다. 두께비 = 500 및 세장비 = 2.04를 갖는 복합재 원통 구조의 모델의 경우, NASA의 기존 좌굴 설계 기준보다 약 84.38%만큼 좌굴 Knockdown factor가 높게 도출되어 본 연구의 좌굴 설계 기준을 이용할 경우 복합재 추진제 탱크의 경량 구조 설계가 가능함을 확인하였다. 더불어, 복합재 원통 구조의 두께비와 세장비가 각각 증가함에 따라 전역 좌굴 하중과 좌굴 Knockdown factor가 모두 감소하는 경향을 알 수 있었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권6호
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• pp.64-67
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• 2017

본 연구는 자동차 바닥 구조로 적용된 샌드위치 복합재 구조의 안전성 해석에 관한 연구이다. 본 연구에서 샌드위치 복합재 구조 적용 자동차 바닥의 구조 설계 및 해석을 수행하였다. 1차적으로 자동차 바닥 구조의 구조 설계 요구 조건이 분석되었다. 구조 설계 이후 유한 요소 해석 기법을 활용하여 자동차 바닥 구조의 구조 해석이 수행되었다. 적용 하중 조건에서 응력 및 변위 해석이 수행되었다. 최종바닥 구조의 구조 시험을 수행한 후 해석 결과와 비교하였다. 구조 해석을 통해 설계된 샌드위치 복합재 바닥 구조는 안전한 것으로 확인되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.343-346
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• 2010

형상기억합금이 삽입된 복합체는 힌지나 추가적 작동기 없이 그 자체로서 지능 구조의 역할을 할 수 있어 많은 분야에서 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 형상기억합금(Shape Memory Alloy) 선이 삽입된 $\cap$자형 복합재를 제안하고, 형상기억합금과 모재가 정해진 경우의 곡률 변화에 영향을 주는 주요 설계 변수를 복합재의 너비, 두께, 형상기억합금의 편심률을 설계변수로 가정하고 유한요소 해석과 패널 제작 및 실험을 통해 검증한다. 먼저 라고다스(Lagoudas)모델을 형상기억합금의 구성방정식으로 이용한 유한요소해석모델을 구성하여 수치해석을 수행하고, 11 종류의 형상기억합금 선이 삽입된 유리섬유강화복합재(Glass Fiber Reinforced Plastic) 패널을 제작하여 열하중에 따른 곡률변화를 관찰한다. 해석결과와 실험결과의 비교를 통해 해석모델의 타당성을 검증하며, 해석을 통해 각 설계 변수들의 곡률변화에 대한 영향을 파악한다.

• Composites Research
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• 제19권3호
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• pp.7-14
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• 2006

본 논문에서는 내압 하중을 받는 복합재 압력 용기의 신뢰도를 구하기 위해 확률적 강도 해석이 수행되었다. 이때 확률적 강도 해석은 점진적 파손 모델과 몬테카를로 시뮬레이션으로 구성된 확률 연속 파손 모델과 상용 유한 요소 해석 코드인 ABAQUS가 연계한 형태로서 복잡한 형상 및 경계 조건을 갖는 복합재 구조물의 확률적 파손 해석을 수행하게 된다. 설계확률 변수로서 복합재 층의 각 방향 별 강도가 고려되었다. 최종적으로, 확률 강도 해석을 통해 복합재 압력 용기의 파열 압력 분산 현상이 설명되었고, 복합재 압력 용기의 각 부위별 신뢰도 값이 제시되었다. 양산 중인 복합재 구조물인 경우, 재료 및 제작 공정의 불확실성이 구조물 성능에 미치는 영향이 더욱 커지게 되어 확률 강도 해석을 이용한 구조 설계가 필수적이다.

• Composites Research
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• 제32권1호
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• pp.29-36
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• 2019

본 논문의 목적은 소재대체법과 치수최적화 기법을 이용한 2층 고속열차 알루미늄 압출재 차체의 경량 설계를 제시하는 것이다. 소재대체법을 수행하기 위해 위상최적화 기법을 이용하여 차체 구조물의 샌드위치 복합재 적용 부위를 결정하였다. 해석결과, 루프와 2층 언더프레임에 샌드위치 복합재가 적용 가능함을 보여주었다. 치수최적화는 알루미늄 압출재와 카본/에폭시 복합재의 두께를 결정하는데 사용되었다. 치수최적화를 수행하기 위해, 설계변수, 제약조건, 목적함수를 정식화 하였으며 이러한 조건에 의해 유효설계를 도출하였다. 경량 설계의 결과로 2층 고속열차 하이브리드 차체의 무게를 2.18 ton(17.70%)까지 줄일 수 있음을 보여주었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권6호
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• pp.377-384
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• 2022

복합재 항공기 구조물의 설계 시 인증을 고려한 재료 허용치와 설계치의 설정이 매우 중요하다. 그리고 복합재 구조물의 재료 허용치와 설계치의 설정은 정적강도, 손상허용 요구 조건 및 환경효과가 고려되어야 한다. 빌딩블록 접근법은 오랫동안 민간 및 군수 항공 산업에 적용되어 왔으며 중요한 인증 방법론을 제공하였다. 현재의 인증 방법은 시편, 요소, 부구성품 및 전기체 시험을 포함하는 광범위한 실험을 기반으로 한다. 본 논문에서는 복합재 허용치 실험 사례가 제시되며 빌딩 블록 접근 방식의 중요한 배경 및 적용방법이 제시된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1335-1343
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• 2012

논문은 위상최적화와 치수최적화 해석기법을 이용한 샌드위치 복합재와 알루미늄 압출재로 구성되는 하이브리드 철도차량 차체 구조물의 경량 모듈화 설계에 관한 연구이다. 위상최적설계는 초기설계단계에 차체 구조물의 최적의 재료적용부위를 선정하기 위해 사용되었으며, 치수최적화설계는 하이브리드 차체 구조물의 최적 설계 변수를 찾기 위해 사용되었다. 이때, 최적화해석은 일계법과 부분문제근사법을 사용하였다. 위상최적설계해석을 통해 차체 구조물의 강성 및 제작성을 향상시키기 위한 언더프레임, 로우 사이드 패널 모듈에 1차 부재인 알루미늄 압출재의 적용이 적절하고, 샌드위치 복합재는 무게를 최소화하기 위한 2차 부재로서 루프 및 미들 사이드 패널 모듈에 적용이 적합하다는 결론을 얻었다. 또한, 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재로 구성되는 하이브리드 차체 구조물의 무게는 샌드위치 복합재로만 만들어진 차체 구조물과 비교하여 최대 17.7%까지의 경량화 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.80-85
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• 2013

본 논문은 평균값과 Allowable 값 기준의 구조 안전율과 구조 신뢰도와 관계 비교를 통해 복합재 추진기관의 확률적 구조 설계 방법을 설명하였다. 일반적으로 복합재 압력용기의 평균 값 기준의 구조설계는 1.5 이상의 구조 안전율과 0.999 이상의 구조 신뢰도 값이 요구된다. 요구 압력 기준의 0.999의 구조 신뢰도를 만족하기 위해서 평균 값 기준의 구조설계는 섬유 강도의 변동률에 따라 다른 구조 안전율을 부여해야한다. 그러나 이미 섬유 강도 변동률이 고려된 Allowable 값을 이용할 때는 고정된 안전율이 부여된다. 이상의 해석 결과로 볼 때 섬유 강도는 복합재 압력용기 구조 설계에 가장 중요한 설계 변수이고, 우수한 성능의 복합재 추진기관을 개발하기 위해서는 섬유 강도의 변동률이 최소화되어야 함을 알 수 있었다.