섬유 가교 곡선은 섬유보강 시멘트 복합체의 인장 거동을 예측하고 분석하는데 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 ECC에서 섬유 배향각의 분포와 섬유 개수를 정량적으로 고려할 수 있는 섬유 가교 모델을 제시하는 것이다. 이를 위하여 먼저 섬유 배향각과 섬유 개수를 정량적으로 고려할 수 있는 섬유 가교 모델을 유도하였다. 섬유 배향각과 섬유 개수는 이미지 프로세싱 기법을 사용하여 계측하였다. 이미지 분석을 통하여 계측한 섬유 배향각에 대한 확률밀도함수와 섬유 개수는 섬유 배향각을 2차원이나 3차원에 무작위로 분포된 것으로 가정하는 것과 큰 차이를 보였다. 이는 타설방법이나 유동흐름에 따라 섬유 분포 특성이 영향을 받기 때문으로, 모델의 검증을 위해 정확한 섬유분포 특성을 파악할 필요가 있다. 따라서 이미지 프로세싱 방법으로 계측한 섬유 분포 특성을 근간으로 보강섬유의 배향각과 단면 내 섬유 개수를 고려하여 얻은 섬유 가교 곡선으로 1축 인장 거동을 모사하였다. 모사한 1축 인장 거동은 실험 결과와 유사하게 다중 균열과 변형률 경화 거동을 보이는 등 1축 인장 거동을 정확히 나타낼 수 있는 것으로 검증되었다.
Joung-Man Park;Sang-Il Lee;Jin-Woo Kong;Tae-Wook Kim
Composites Research
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제16권2호
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pp.68-73
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2003
Fragmentation 시험법과 전기저항 측정을 통하여 탄소 및 SiC 섬유강화 에폭시 복합재료의 계면물성과 섬유파단에 대한 전기적 감지능을 연구하였다. 섬유 함침 각이 증가함에 따라서 계면전단강도는 감소하였고, 섬유파단에 의한 전기저항도 값이 무한대로 증가하는 시간은 길어졌다. 높은 함침 각에서 전기저항도의 초기 기울기는 급격히 증가한 반면. 낮은 각에서는 점차적으로 증가하였다. 또한 낮은 함침각의 두 섬유 모두에서 stress whitening pattern을 뚜렷하게 관찰할 수 있었지만, 높은 함침 각에서는 그렇지 못했다. 섬유 함침 각이 감소함에 따라서 섬유 파단 간격과 debonding된 길이는 두 섬유 모두에서 증가하였다. 본 연구에서 사용한 electro-micromechanical 시험법은 전도성 섬유강화 복합재료의 섬유 함침 각에 따른 계면 감지능 측정을 위해서 비파괴적 평가방법으로 실행 가능하였다.
현무암섬유는 높은 인장강도와 콘크리트와 유사한 밀도를 갖기 때문에 콘크리트 보강 섬유로서 장점을 갖고 있다. 이 연구에서는 현무암섬유의 부착 특성과 섬유 배향각에 따른 현무암섬유의 인장 강도 특성을 조사하였다. 이를 위하여 현무암섬유와 폴리비닐알코올섬유에 대한 섬유 인발 실험을 수행하였고, 현무암, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌섬유에 대하여 섬유 배향각에 따른 인장 강도를 측정하였다. 실험 결과 현무암섬유의 화학적 부착, 마찰 부착, 미끌림 경화 계수는 폴리비닐알코올섬유와 비교하여 각각 1.88, 1.03, 0.24배로 나타났다. 현무암섬유의 배향각에 따른 강도 감소 계수는 폴리비닐알코올섬유의 9배, 폴리에틸렌섬유의 3배로 나타났다.
본 논문에서는 섬유 제직 공정시 섬유 제품의 질에 영향을 미칠수 있는 섬유 결함, 결함의 위치 검출 뿐만 아니라 이동중인 섬유의 왜곡각 분류 및 섬유의 밀도를 측정할 수 있는 실시간 섬유 성량 검사 시스템을 구현하였다. 구현된 시스템에서는 잡음 문제와 실시간 처리를 위하여 광학적 렌즈로부터 섬유의 위사 부분만을 추출한 후 영역 교차법을 적용하여 섬유의 밀도를 측정하였으며, 획득된 위사 영상으로부터 평균 기울기와 가우시안 기울기 분류자를 사용하여 고속 이동 섬유 가공 공정시 발생할 수 있는 섬유의 왜곡각 분류를 통해 왜곡각 보정을 하였다. 또한 명암도 상관 행렬 특징자를 이용하여 섬유의 결함 검사와 겸함 위치를 추출하도록 하였다. 제안한 알고리즘을 적용하여 구현한 섬유 성량 검사 시스템은 고속 이동 섬유 가공 공정에 있어서 실시간으로 섬유의 밀도 계산과 섬유 결함 검출이 가능하며 섬유 염색, 제직 및 가공공정에 있어서 섬유의 상태를 모니터링 및 제어함으로써 고품질의 섬유 제품 생산이 가능하다.
Ramie는 통풍이 잘 되고 시원하며 가볍고 촉감이 깔깔하여 우리 나라에서 예로부터 여름 옷감으로 사용되어 왔다. 그러나 가격이 비싸고 열에 약한 단점이 있어 가격이 저렴하고 형태 안정성이 우수한 PET와 혼방된 제품으로써 많이 생산되고 있다. 혼방물의 염색 시 각 섬유는 본연의 특성에 맞는 염료를 사용하여 염색하게 되는데, 제품으로 사용하기 위해서는 염색 후 두 섬유의 색 강도를 같게 해줘야 한다. 그러므로 Ramie 섬유의 염색에 사용되는 반응성 염료와 PET 섬유의 염색 시 사용되는 분산염료가 같은 색강도를 가질 수있도록 각 염료의 농도를 찾아내는 것이 중요하다. 혼방물의 염색방법에는 각 섬유의 적합한 염색 조건에 맞는 2개의 염욕에서 순차적으로 염색하는 2욕 염색법과 하나의 염욕에서 각 섬유에 적합한 염색을 진행시키는 1욕 염색법이 있다. 2욕 염색법은 각 염료의 최적조건에서 염색하므로 염색성 및 견뢰도를 극대할 수 있다는 장점을 가지고 있는 반면, 소요시간이 길고 폐수의 양이 많다는 점을 고려할 때 향후 1욕 염색법이 경제적, 환경적 측면에서 효율적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 Ramie/PET 혼방섬유의 1욕 염색법과 2욕 염색법을 이용한 염색성을 고찰을 통해 1욕 염색법의 적용 가능성을 고찰하였다.
본 연구에서는 경사판 시험기를 이용하여 매립지에 흔히 나타나는 토목섬유/토목섬유, 토목섬유/모래의 접촉 마찰특성을 평가하였다. 경사판 시험기는 연직응력이 낮은 상태에서의 전단 거동을 정확히 모사하는 시험기로 널리 알려져 있으며, 본 연구에서는 이 시험기를 이용하여 각 접촉면의 마찰각을 평가하는 동시에, 각 토목섬유에 유발되는 인장력도 측정하였다. 실험 결과, 연직응력의 크기, 토목섬유의 종류, 토목섬유의 흙의 구성에 따라 접촉면의 마찰각과 토목섬유에 유발되는 인장력이 각각 다르게 측정됨을 확인하였다. 한편, 본 연구에서는 모래/지오텍스타일/지오멤브레인, 즉 두개의 접촉면을 동시에 모사하는 실험을 실시하여, 지오멤브레인 상부에 위치하는 지오텍스타일로 인해 지오멤브레인에 유발되는 인장력이 감소함을 관찰하였다. 본 연구 결과는 동일한 접촉면을 대상으로 실시된 직접전단 시험 결과와 비교하였으며, 마지막으로 상자의 변위가 발생하기 시작하는 시점, 즉 각 접촉면의 한계 경사에서 토목섬유에 유발되는 인장력을 기존에 제안된 해석해와 비교하여, 해석해의 정확도와 설계시 적용 가능성에 대하여 고찰하였다.
농도법과 카운트법에 의한 섬유 배향각 분포 측정의 정확도에 대해서 비교 검토하기 위하여, 섬유 종횡비와 면적비 및 섬유 배향 상태를 변화시켜 플로터로 섬유 배향 시뮬레이션 그림을 작도하여 섬유 배향 함수값을 구하였다. 이 섬유 배향 함수값을 시뮬레이션 그림에 대해 농도법과 카운트법으로 측정한 섬유 배향 함수값과 비교 검토하였다. 결국, 섬유 배향각 분포 측정의 정확도는 카운트법이 농도법보다 약 4% 정도 높게 나타남을 알 수 있었다.
1990년대 들어 여러 첨단 산업분야에서 나노기술의 급격한 부각과 함께 섬유분야에도 나노섬유기술에 대한 많은 관심이 모아지고 있다. 현재까지 나노섬유는 고분자용액 또는 용융체의 전하유도방사(electrospinning)에 의한 수 ~ 수백 nm의 electro-spun 나노섬유, 블록 공중합체 각 성분의 상분리 현상을 이용하여 형성된 나노섬유, 나노크기의 내경을 지닌 나노반응기에서 고분자의 중합과 동시에 배향되어 얻어지는 나노섬유, 또한, 서로 사용성이 없고 탄화정도가 크게 다른 두 고분자의 복합섬유를 제조하고 이를 탄화시켜 얻는 탄소나노섬유 yarn 등이 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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