• Composites Research
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• 제37권2호
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• pp.76-85
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• 2024

본 논문에서는 보수를 위해 생성된 혼합물을 손상부위에 자동으로 분사하여 보수하는 탄소섬유 분사형 복합재 유지보수 로봇을 개발하였다. 로봇 개발을 위해 불연속 탄소섬유와 에폭시 수지(Epoxy resin) 및 경화제가 혼합된 보수용 혼합물을 손상부위에 분사한 뒤 경화시키는 보수공정을 개발하였다. 이후, 개발된 보수공정의 자동화를 위해 협동로봇(Collaborative robot)을 기반으로 보수용 혼합물을 손상부위에 자동으로 흡입 및 분사하는 말단장치(End of arm tool, EOAT)를 개발하였다. 개발된 로봇의 보수성능평가를 위해 복합재 인장시험 규정 ASTM D3039에 의거하여 0° 및 90°일방향 시편 제작 및 시험을 수행하였다. 시험은 손상되지 않은 시편, 손상된 시편, 그리고 손상 후 로봇에 의해 자동으로 보수된 시편에 대해 수행되었다. 시험 결과, 0와 90° 시편에 대해 각각 보수 후 약 10%와 90%의 인장강도 회복율이 확인되어 개발된 탄소섬유 분사형 복합재 보수 로봇의 보수성능을 검증하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권spc호
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• pp.22-30
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• 2020

복합재 헬리콥터 로터 블레이드는 두께방향으로의 강도가 부족한 구조적인 특성으로 인해 외부 물체의 충돌에 의해 내부 구조물에 손상이 발생하기 쉬운 단점을 지니고 있다. 따라서 복합재 블레이드의 피로 평가 시 외부 물체의 충돌에 의해 발생하는 결함과 강도저하 현상을 함께 고려해야 한다. 이를 위해 내결함 안전 수명(flaw tolerant safe-life) 및 파손안전(fail-safe) 개념을 이용한 피로평가 방안이 1980년대부터 적용되었으며, 최근에는 회전익 항공기의 감항기준에 위의 두 개념이 손상허용(damage tolerance) 평가 방안으로 대체되었다. 본 논문에서는 회전익 항공기에 사용되는 섬유강화 복합재 로터 블레이드를 중심으로 피로수명을 평가하기 위한 관련규정을 분석하고, 국내 헬기 개발사업 등을 통해 적용된 사례들을 검토함으로써 충격손상을 고려한 섬유강화 복합재 로터 블레이드의 피로 평가 방안을 제시하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.109-115
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• 2012

허본 논문에서는 도상자갈 비산에 의한 GFRP 복합재 대차프레임의 구조안전성을 평가하기 위해 대차프레임의 스킨부를 구성하는 유리섬유/에폭시 적층 복합재의 충격시험과 충격 후 잔류압축시험을 수행하였다. 충격시험은 충격시험장비를 사용하여 5J, 10J, 그리고 20J의 충격에너지에 대해 수행하였고, 선로상의 도상자갈 비산을 모사하기 위해 구형, 육면체형, 그리고 원뿔형의 충격체를 설계하여 충격시험을 수행하였다. 충격손상을 갖는 적층 복합재의 잔류압축강도를 평가하기 위해 충격 후 압축시험을 수행하여 충격에 의한 재료의 물성저하 여부를 판단하였다. 본 연구를 통하여 충격에너지가 증가함에 따라 적층 복합재의 충격손상영역과 압축강도저하가 증가하는 것을 확인하였으며, 원뿔형 형상의 도상자갈이 다른 형상에 비해 재료의 손상을 가중시키는 것을 확인하였다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2002년도 추계 학술논문발표회 논문집
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• pp.101-104
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• 2002

직물구조 복합재료는 일방향 섬유강화복합재료에 비해 변형능력이나 인장강도가 우수하므로, 항공우주, 첨단 산업 기기에 적용될 뿐만 아니라 다른 광범위한 분야에서 사용되고 있으나 복잡한 강화구조를 가지기 때문에 그 역학적 손상거동은 파악하기가 쉽지 않다. Uetsugi 등은 직물구조 CFRP 복합재에 대하여 미세구조를 고려한 유한요소모델을 제안하여 손상진전 해석하였고, 지금까지 많은 연구자에 의해 여러 가지 수법이 제안되어져 왔으나, 아직까지 명확한 파괴거동 해석수법이 확립되어 있지 않다.(중략)

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1999년도 제12회 학술강연회논문집
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• pp.29-29
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• 1999

낙하추 방식의 저에너지 충격시험기는 일정한 질량을 가진 충격체를 금속재/복합재 구조재에 낙하시켜 줌으로써 인위적인 충격에너지를 금속재/복합재 구조재에 가하여 주는 장치로서 금속재/복합재 구조재의 충격으로 인한 손상 거동과 충격특성을 평가하기 위한 용도로 널리 활용되고 있다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2010년도 춘계학술 발표회
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• pp.43-43
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• 2010

국내에 천연가스버스가 보급된 이래 5차례의 용기파열 사고가 발생하였는데 그중 2005년 8월 전주 덕진충전소에서 발생한 용기파열사고는 CNG용기의 라이너를 감싸고 있는 복합재료가 손상되어 발생한 사고로 보고되었다. 복합재료용기의 외피손상이 원인이 되어 발생한 사고사례는 해외에서 약 13건이 보고되었다. CNG용기 외피손상은 용기룰 고정하는 스트랩과 밀접한 관련이 있다. 용기고정이 불완전하면 슬립이 발생하고 이는 복합재의 손상으로 이어진다. 본 연구에서는 ISO 19078, CGA C6.4 등 국제코드의 규정을 고려하여 국내에서 제조된 Type 2, 3, 4 용기와 외국에서 생산된 Type 3 용기를 대상으로 결함깊이, 길이, 넓이에 따른 복합재료 결함 내구성시험을 수행하여 CNG용기의 내구성능을 평가하였고, 시험과 동일한 조건으로 복합재료 손상결함 조건을 컴퓨터로 전산모사하여 시험결과의 타당성과 유효성을 비교 검증하였다. 실험결과, Type 2 용기의 경우, 11,250회의 최소반복가압 회수를 충족하였으나 외피손상부와 반복가압에 따른 실제누출부위가 일치하지 않아 실험조건을 달리한 추가실험이 요구되었다. Type 3 용기의 경우에는 복합재 결함부위와 누수부위가 일치된 시험용기의 수는 67%정도로, 복합재료 용기의 수명을 저하시키는 원인으로 라이너와 외피손상이 서로 밀접한 관련이 있음을 확인하였다. Type 4 용기는 국제기준에서 요구하는 반복횟수를 만족하였고, 손상깊이 0.75mm와 1.25mm에서 반복가압회수가 60,000회 이상이 되어도 누설이 발생되지 않았다. 이는 라이너의 재질이 폴리머로서 균일한데다 탄소섬유 복합재료층 위에 유리섬유 복합재료 층이 1.5mm 정도 추가로 적층되어 있어서 3등급의 손상결함(결함깊이 1.25mm)에서도 구조 층이 전혀 손상되지 않은 것으로 판단되며, 이는 Type 2 용기의 강재라이너나 Type 3의 알루미늄 라이너와 비교하여 Type 4 용기의 폴리에틸렌 라이너의 물성이 반복성능이 탁월함을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권5호
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• pp.78-83
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• 2015

복합재 연소관은 적층구조이므로 한 층이 손상되면 손상이 진전되어 전체 연소관의 파손이 발생한다. 금속재 라이너 위에 복합재를 와인딩하면 한 층이 손상되어도 전체 연소관의 파손이 발생되지는 않는다. 본 연구에서는 금속재 연소관에 후프 와인딩한 하이브리드 연소관의 파열압력을 예측하기 위해 유한요소해석과 연소관의 파열시험을 통하여 결과를 비교하였으며, 하이브리드 연소관의 파열압력 예측을 통하여 알루미늄 라이너의 두께를 결정하고 복합재료의 적층두께를 결정함으로써 하이브리드 연소관 설계에 사용할 수 있다.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.101-107
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• 2020

본 논문에서는 탄화규소로 코팅된 탄소-탄소복합재료의 단열 특성을 고찰하였다. 탄소-탄소 복합재료 상에 탄화규소를 화학증착법(CVD)법으로 코팅하였다. 먼저 탄화규소로 코팅한 복합재와 코팅되지 않은 복합재에 대해, 공기 중에서 1350℃의 온도를 급작스럽게 부가하였을 때의 단열특성을 서로 비교하는 연구를 수행하였다. 또한 본 연구에서는 최대 1700℃ 및 2000℃의 온도에 복합재의 표면을 노출시키는 고온 버너실험을 수행하였다. 버너실험 전, 후의 무게를 측정하여 무게변화를 고찰하였다. 고온 버너실험 후 탄소-탄소 복합재 및 탄화규소로 코팅된 복합재의 손상여부를 비교, 고찰하였다. 그 결과 2000℃의 온도에 노출 시 탄화규소 코팅재에서 박리, 균열, 공동 등의 결함손상들이 발견되었으나, 고온으로부터 탄소-탄소 복합재를 보호하는데 효과적이었다.

• Composites Research
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• 제22권2호
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• pp.24-29
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• 2009

본 연구에서는 알루미늄 허니컴 코어와 카본 면재가 적용된 샌드위치 복합재 구조에 대해 준정적 압입 손상 이후의 잔류 강도 평가에 대한 연구를 수행하였다. 3점 굽힘 시험과 압축 시험을 통해 시편의 강도를 확인하고 시편에 손상을 모사하기 위하여 준정적 압입 손상을 가하였다. 손상된 시편을 손상 전 시편과 동일한 시험을 통해 손상 전의 강도와 비교하였다. 압입 손상 이후 압축 강도와 굽힘 강도는 압입 깊이의 증가에 따라 강도가 감소하였고 손상 단계에 따른 잔류 강도 정도를 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.47-51
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• 2015

본 논문에서는 복합재 구조물에 손상이 있을 경우, 손상에 의해 변화된 구조물의 동적특성을 손상이 없는 상태로 회복하여, 전체 시스템의 안정성을 유지할 수 있도록 하였다. 층간 분리가 있는 구조물의 유한요소모델 구축을 위하여 향상된 층간 변위장 모델을 적용하였으며, 유한요소해석을 진행하여 구조물의 고유 진동수와 모드 형상을 관찰하였다. 능동제어 알고리즘과 압전 작동기를 적용하여 구조물의 진동 응답특성을 확인하였으며, 이를 바탕으로 손상된 구조물의 동적특성을 손상이 없는 상태로 회복할 수 있음을 확인하였다.