• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.92-98
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• 2014

본 연구는 환경부하 저감을 위해 슬래그 시멘트를 사용하고 플라스틱 섬유보강재(폴리프로필렌, 나일론, 유리섬유)를 혼입하여 고강도 간격재를 개발하고 현장적용성을 평가하는 연구이다. 이를 위해 예비실험을 통하여 4가지 섬유 복합재의 첨가량이 결정되었다. 또한 역학적 시험(압축, 휨, 인장) 및 내구성 시험(흡수율, 투수율, 길이변화율, 균열저항성, 탄산화, 동결융해)을 통하여 최적의 섬유재를 도출하였으며, 이를 이용한 고강도 섬유재 간격재의 배합 및 생산시스템을 개발하였다. 또한 현장적용성 평가를 통하여 개발된 간격재의 구체 콘크리트 일체성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제24권6호
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• pp.31-36
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• 2011

성형조건에 따른 GMT-Sheet를 관찰하여, 성형품 표면의 섬유돌출을 조사했다. 섬유돌출은 모재의 수축에 의해서 성형품 표면에 생성되는 불량현상의 하나이다. 즉, 섬유돌출은 성형온도에서 상온까지 성형품이 냉각될 때 모재와 유리섬유의 수축차에 의해 발생하는 표면불량 현상이다. 성형품 표면의 섬유돌출 높이는 보압 냉각과정에서 성형압력이 클수록 작게 나타남을 알 수 있다. 성형품 표면의 섬유돌출 높이는 성형압력의 영향이 지배적임을 알 수 있다. 성형압력을 고려하여, 성형품의 표면요철 생성과정과 섬유돌출 높이 변화를 규명했다. 그리고 피복층은 표면불량 현상을 억제하는 효과가 있고, 표면으로부터 섬유돌출이나 크랙이 보이지 않았다. 피복층은 표면거칠기를 단일재료인 폴리프로필렌 정도까지 개선하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.566-574
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• 2016

Fiber metal laminates, which are hybrid materials consisting of metal sheets and composite layers, have contributed to aerospace and automotive industries due to their reduced weight and improved damage tolerance characteristics. In this study, the impact performance of the laminates, which are comprised of a self-reinforced polypropylene and two aluminum sheets, and the pure aluminum alloy sheet material were investigated experimentally via numerical simulation. In order to compare the impact performance, the laminates and aluminum alloy were examined by assessing the impact force, energy time histories, and specific energy absorption. ABAQUS is a commercial software that is used to simulate the actual drop-weight tests. Based on this study, it is noted that the impact performance of the laminates was superior to that of the aluminum alloy. In addition, a good agreement between the experimental and numerical results can be achieved when the impact force and energy time histories from the experiments and the numerical simulations are compared.

• 소성∙가공
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• 제31권1호
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• pp.29-38
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• 2022

Recently, the composite material market is gradually growing. Various composite forming processes have been developed in order to reduce the production cost of the composite material. Unlike the conventional forming process, the microwave composite forming process has the advantage of reducing the processing time because the composite material is heated directly or indirectly at the same time. Due to this advantage, in this study, a double cantilever beam test was conducted with specimens manufactured by the microwave composite forming process. The purpose of this study was to compare mode-I energy release rate for specimens manufactured by prepreg compression forming and microwave composite forming processes. First, a microwave oven was proposed to conduct the microwave composite forming process. Double cantilever beam specimens were manufactured. After that, the double cantilever beam test was conducted to obtain the mode-I energy release rate. Mode-I energy release rates of specimens manufactured by the microwave composite forming and prepreg compression forming processes were then compared. As a result, mode-I energy release rates of specimens fabricated by the microwave composite forming process were similar to those fabricated with the prepreg compression forming process with a relatively reduced process time.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제27권3호
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• pp.51-62
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• 1999

본 연구는 자원환경적인 측면에서 산업폐기물이자 환경오염원인 제지 슬러지를 이용함에 있어 용융형 목질-플라스틱 복합재의 강화충전제로 적용하여 그 사용가능성을 알아보고 또한 복합재의 물성에 대한 기초적인 자료을 제시하는데 그 목적이 있다. 그 결과 제지 슬러지의 혼합비율이 증가할수록 복합재의 밀도는 증가하였으며 제지 슬러지의 입자 크기와 결합제 종류 및 함량은 복합재의 밀도에 크게 영향을 미치지 않았다. 제지 슐러지의 혼합비율이 증가할수록 복합재의 휨강도적 성질은 향상되었으며, 제지 슐러지의 입자 크기가 작을수룩 복합재의 휨강도는 증가하였으나 휨탄성계수는 증가하였다. 또한 복합재의 휨강도적 성질은 결합제의 종류에 관계없이 그 함량이 증가할수록 향상됨을 알 수 있었으며, 결합제의 분자량이 더 큰 Epolene G-3003의 경우 그 효과가 더 큼을 알 수 있었다. 대체로 제지 슬러지의 혼합비율이 증가할수록 복합재의 충격강도는 다소 감소하는 경향을 볼 수 있지만, 전체적으로 notched impact strength는 크게 감소하지는 않았다. unnotched impact strength의 경우 제지 슬러지의 혼합비율이 증가할수록 그 감소 폭이 컸다. 제지 슬러지의 입자크기가 복합재의 충격강도에 미치는 영향을 보면 notched impact strength의 경우 제지 슬러지의 입자 크기에 따라 충격강도에 미치는 영향은 거의 없었으며, unnotched impact strength의 경우 입자 크기가 가장 작은 100mesh 이하일 때 가장 우수하였고 그 다음으로 20~40mesh, 60~80mesh 순이었다. 복합재의 notched impact strength 는 결합제의 종류와 함량에 따라 미치는 영향은 거의 없음을 알 수 있었으나 unnotched impact strength는 Epolene E-43의 경우 첨가량이 증가할수록 충격강도가 감소하였고, Epolene G-3003의 경우는 첨가량이 증가할수록 충격강도가 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권6호
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• pp.505-516
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• 2009

본 연구에서는 다른 목재수종과 다른 입자크기의 목분 및 상용화제를 첨가한 Wood Plastic Composites (WPC)를 제조한 후 다양한 물성을 평가하였다. 먼저 3가지 다른 수종으로부터 얻은 목분의 화학조성분의 함량이 화학분석으로부터 얻어졌다. 낙엽송(Larix kaempferi Lamb.), 상수리(Quercus accutisima Carr.), 다릅나무(활엽수, Maackia amuresis Rupr. et Maxim)로부터 40~60 mesh와 80~100 mesh의 목분을 제조하여 열가소성 폴리머의 일종인 폴리프로필렌(polypropylene)에 용융 압출 및 사출하여 복합재를 제조한 후 인장강도, 휨강도, 충격강도 및 현미경 분석을 수행하였다. 알파 셀룰로오스는 상수리나무가 43.6%, 다릅나무가 41.3%, 낙엽송이 36.2%였다. 리그닌의 함량은 낙엽송이 31.6%로 가장 높았으며, 상수리나무가 24.4%로 가장 낮았다. 추출물의 함량은 낙엽송이 8.5%, 다릅나무와 상수리나무는 각각 4.4%와 3.9%였다. 알파 셀룰로오스의 함량이 증가하고 리그닌과 추출물의 함량이 감소할수록, WPC의 인장 및 휨강도 특성이 높았다. 같은 목분의 첨가량에서 작은 입자크기의 목분(80~100 mesh)이 큰 입자크기의 목분(40~60 mesh)에 비하여 WPC의 인장 및 휨강도 특성이 크게 높았다. WPC의 충격강도는 목재수종에 따른 영향이 적었으나, 입자의 크기가 큰 목분을 첨가한 WPC의 충격강도가 대체적으로 높았다. 상용화제인 Maleated polypropylene (MAPP)의 첨가는 수종과 다른 입자크기에 관계없이 인장강도, 휨강도 및 충격강도를 증가시켰다. 현미경 분석 결과, MAPP의 첨가에 의해 목분과 PP수지 간의 계면 결합력이 개선됨을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.1-15
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• 2023

미래모빌리티의 발전 기대에 따라 에너지 소비 절감에 대한 수요가 증가하고 있다. 경량구조용소재는 온실가스 배출 감소 및 에너지 효율 향상을 위한 방안으로 알려져 있다. 특히, 섬유강화복합재료(FRP, fiber reinforced polymer composite)는 뛰어난 기계적 특성 및 낮은 무게로 인해 기존 합금을 대체할 수 있는 소재로 주목받는다. 본 논문에서는, 탄소섬유강화복합재료(CFRP, carbon FRP) 및 자기강화복합재료(SRC, self-reinforced composite)의 산업 적용 및 연구 동향을 강화재, 고분자 매트릭스 및 공정에 기반하여 검토하였다. 항공분야에서 주로 활용되는 에폭시 수지 기반 오토클레이브 공법의 높은 공정단가 및 긴 제조시간을 극복하기 위하여, 속경화성 에폭시 수지를 이용한 고압수지이송성형 공정으로 CFRP가 적용된 전기자동차의 양산을 보고하였다. 또한, 탄소섬유복합재료의 재활용 이슈를 해결하기 위한 열가소성 수지 기반 CFRP 및 계면 향상 방안들이 재료 및 공정 측면에서 검토되었다. FRP의 우수한 기계적 특성을 유도하는 주요한 요인으로 알려진 완벽한 매트릭스-강화재 계면을 형성하기 위하여, 고분자 섬유에 동일한 매트릭스를 함침시킨 SRC에 대한 연구들이 보고되고 있다. 다양한 열가소성 고분자에 기초한 SRC의 물리적 및 기계적 특성들을 고분자 배향 및 복합재료 구조 측면에서 검토하였다. 또한, 고연 신 폴리프로필렌 섬유 기반 SRC의 공정창 확장을 위한 공중합체 매트릭스 전략이 논의되었다. 경량구조용소재의 CFRP 및 SRC 적용은 미래모빌리티의 에너지 효율 향상에 대한 잠재적인 선택을 제공할 수 있다.

• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.323-330
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• 2017

본 연구에서는 폴리프로필렌 내에 투입된 탄화규소 나노 입자들의 군집현상이 나노복합재의 역학적 거동에 미치는 영향을 고찰하기 위해 분자동역학 전산모사를 통해 얻은 정보를 연속체 역학 수준에 적용시키는 멀티스케일 해석을 수행하였다. 입자 간의 거리에 따른 계면 물성의 하락을 반영하는 모델을 이용하여, 다양한 군집 상황에 따른 고분자 나노복합재의 탄성거동 변화를 관찰하였다. 또한, 나노복합재의 기계적 거동에 영향을 미치는 주요 요인을 파악하여 군집밀도라는 새로운 지표를 정의하였다. 나노 입자의 군집밀도와 나노복합재의 탄성거동 간의 상관관계를 파악한 결과, 군집밀도의 값이 증가할수록 계면효과가 저하되어 최종적으로 나노복합재의 기계적 물성 상승이 억제되었다. 나노 입자의 랜덤분포를 고려한 해석을 통해, 동일한 군집밀도의 수치에 대해 나노복합재가 가질 수 있는 탄성계수의 범위를 파악할 수 있었다. 상관관계는 지수 함수형태로 표현될 수 있었으며, 이를 통해 나노 입자의 군집밀도를 이용하여 고분자 나노복합재의 기계적 거동을 효과적으로 예측 가능하다.

• Composites Research
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• 제30권2호
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• pp.158-164
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• 2017

섬유금속적층판은 금속 판재와 섬유 강화 플라스틱을 적층한 하이브리드 소재 중 하나다. 섬유금속적층판은 부품 경량화 측면을 고려했을 시, 뛰어난 충격흡수능력을 가지고 있기 때문에 자동차 및 항공우주 산업에서 적용 및 연구를 진행하고 있는 추세다. 특히, 자동차의 측면 도어 임펙트 빔의 경우, 기존의 금속소재에서 복합재료로 대체하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 자동차의 측면 도어 임펙트 빔을 금속소재와 자기 강화형 폴리프로필렌을 적층한 섬유금속적층판으로 대체하는 것이 목표다. 3가지 종류의 임펙트 빔의 3점 굽힘 시험 수치해석을 통해 단면적 대비 굽힘 저항력의 크기를 비교하였다. 그 후, 제작 실현성을 고려하여 굽힘 저항력이 우수한 이중모자형 임펙트 빔을 순수 DP 980과 섬유금속적층판으로 제작하여 자동차 측면 도어에 설치된 모델을 상정하고 충돌 해석을 수행하였다. 결과적으로 섬유금속적층판을 사용한 임펙트 빔은 기존의 DP 980보다 무게 대비 충격 에너지 흡수 능력이 약 7배 높음을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권3호
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• pp.342-347
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• 2011

본 연구에서는 폴리프로필렌(PP)과 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO)를 생분해성 고분자인 폴리카프로락톤(PCL)과 각각 블렌드할 경우 상용화제의 효과에 대하여 연구하였다. 본 연구에 사용한 TPO는 PP(80 wt%), EPDM(15 wt%) 그리고 Talc(5 wt%) 로 구성된 혼합체이며, 상용화제로는 maleic anhydride grafted polypropylene(PP-g-MAH)와 maleic anhydride grafted styrene-(ethylene-co-butene)-styrene copolymer(SEBS-g-MAH)를 사용하였다. PP/PCL 그리고 TPO/PCL 각각의 블렌드에서, PP-g-MAH 를 상용화제로 첨가한 경우 인장강도가 향상되는 것을 알 수 있었으며, 충격강도의 경우에는 rubber 를 포함하고 있는 SEBS-g-MAH를 상용화제로 사용하였을 때 향상되는 것을 알 수 있었다. PP/PCL 블렌드에 PP-g-MAH 상용화제를 첨가한 결과 PCL의 droplet 크기가 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한 유변물성 측정결과 상용화제 첨가에 따라 각각 블렌드에서 복합점도 변화가 작음을 알 수 있었는데 이것은 상용화제가 블렌드의 상용성 변화에 미치는 영향이 작아 용융점도에 미치는 영향이 미미하기 때문으로 사료된다. 요약하면, 블렌드의 기계적 물성, 모폴로지 및 유변학적 물성 측정 결과 PP/PCL과 TPO/PCL 각각의 블렌드에서 PP-g-MAH 상용화제는 PCL droplet 크기를 감소시켜 인장강도를 향상시키는 역할을 하였으며, SEBS-g-MAH 는 충격강도를 향상시키는 보강제로서의 역할을 하는 것을 알 수 있었다.