• Composites Research
• /
• 제34권2호
• /
• pp.88-95
• /
• 2021

VARTM(Vacuum-assisted resin transfer molding) 공정은 OoA(Out of Autoclave)에 속하는 저가형 공정기술로 다양한 분야에 널리 사용되어 왔다. 그러나 오토클레이브 공정보다 품질이 낮아 고신뢰성이 요구되는 항공산업에는 적용하기 어려웠다. VARTM 공정의 주요 문제는 오토클레이브 대비 낮은 섬유부피분율과 높은 Void 함량에 의한 기계적 물성의 손실이었다. 따라서 많은 연구자들이 Void를 줄이고 섬유부피분율을 높일 수 있는 연구를 수행해 왔다. 이러한 연구의 흐름에 따라 본 연구에서는 수지 주입 과정 중 대기압을 제어하는 방법이 섬유부피분율을 높이고 Void를 감소시킬 수 있는지 검토하였다. 신뢰성 평가는 Void와 연관성이 있는 압축강도시험, 섬유부피분율 분석, 광학현미경 촬영을 통해 확인하였다. 결과적으로 VARTM 공정에서 수지 주입과정 중 대기압을 단계별로 높이는 방법이 섬유부피분율 증가와 Void 감소에 직접적인 효과가 있음을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제13권2호
• /
• pp.40-50
• /
• 2000

종횡비가 다른 적층복합재료에 경사형 구조를 도입하고, 이것이 일방향으로의 하중을 받을 때의 좌굴특성을 최대화하기 위해서 복합재료의 각 층에서의 섬유부피분율과 두께를 변수로 sequential linear programming method를 이용하여 최적화 하였다. 이로부터 좌굴특성을 최대화 할 수 있는 최적구조를 제안하였다. 적층복합재료는 종횡비의 영향이 커서 종횡비가 1보다 작은 경우는 최외각층의 섬유부피분율을 최대화하는 방향으로 최적화가 이루어졌으나 종횡비가 2인 경우는 각층에서의 섬유부피분율과 두께비가 어느 정도 균형을 이루는 형태로 최적화가 이루어 졌다. 경사형 구조는 전통적인 균일구조의 복합재료에 비해서 섬유부피와 복합재료의 무게 절감에 큰 효과를 가지는 것으로 확인되었다.

• Composites Research
• /
• 제18권4호
• /
• pp.35-43
• /
• 2005

여러 복합재료 성형공정 중에서, Resin Transfer Molding(RTM)은 부피가 크고 일체형의 고성능 제품을 생산하기에 적합한 공정으로 주목받고 있다. 금형충전 중, 섬유 예비성형품과 금형벽면간의 밀착이 제대로 되지 않아 발생하는 Race-track 현상과 금형재의 섬유예비성형품의 압착, 접힘, 뭉침 등에 의한 섬유부피분율의 불균일성과 같은 예기치 못한 영향이 나타나기도 한다. 이로 인해 유동선단이 불안정해지고, Dry spot 생성에 따른 제품의 기계적 성질이 저하되기도 한다. 본 연구에서는 최적의 조건을 적용한 이상적인 성형공정과 Race-track 현상 및 불균일한 섬유부피분율 등의 조건을 적용한 실제적인 성형 공정간의 실시간비교를 통한 공장변수 조절과 유동선단 제어를 수행함으로써 이러한 결함을 줄이려고 하였다. 이를 위해, 수치해석을 통해 투과율 Map구성과 압력조절 등을 이용한 제어기법의 타당성을 검토하였으며, 실제공정에서 가능한 여러 가지의 결함이 있는 경우에 대하여 제어를 시도하여 만족한 만한 수지의 충전을 얻을 수 있었다.

• Composites Research
• /
• 제18권4호
• /
• pp.21-26
• /
• 2005

탄소나노튜브 및 탄소나노섬유/에폭시 복합재료의 비파괴 손상감지능 및 응력전달 메카니즘이 전기-미세기계적 실험법을 통하여 조사되었다. 전기-미세기계적 실험법은 균일한 반복하중 하에서 전기저항을 측정함으로써 탄소나노복합재료의 감지반응을 평가하는 것이다. 큰 탄소섬유 부피 분율이 있는 복합재료가 에폭시 자체나 작은 부피 분율에 비하여 매우 큰 인장강도 특성을 보여주었다. 탄소나노섬유 복합재료는 제한된 온도범위 내에서 습도 감지능을 보여주었다. 형상비가 작은 탄소나노섬유 복합재료는 많이 첨가된 부피량에 기인하여 보다 큰 겉보기 탄성계수를 보여 주었다. 열처리된 전기 방사된 PVDF 나노섬유는 증대된 결정화에 기인하여 미처리의 경우보다 큰 기계적 특성을 보여 주었으며, 그 반면에 응력 감지능은 열처리의 경우에 감소를 보여 주었다. 전기 방사된 나노섬유는 또한 응력전달 뿐만 아니라 습도 및 온도에 대한 감지능도 나타내었다. 탄소나노튜브. 탄소나노섬유 및 전기 방사된 PVDF 나노섬유는 나노복합재료의 다기능에 응용할 수 있을 것이다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 1999년도 추계학술발표대회 논문집
• /
• pp.107-110
• /
• 1999

본 연구에서는 진공압추출법에 의해 제조되는 알루미나(AI$_2$O$_3$) 단섬유예비성형체의 제조공정시 발생하는 섬유들의 배향분포의 특징을 2차원 수치모사를 통해 밝혔다. 수치해석은 섬유의 배향분포를 2차원으로 가정한 후 제조공정시 섬유들이 적층되는 현상을 섬유의 낙하, 회전, 미끄러짐, 이동의 단계의 나누어 모델링하였다. 해석결과 섬유의 배향과 부피분율은 섬유의 종횡비(길이/지름)에 의해 크게 영향을 받으며, 배향 분포는 정규분포와 유사한 것으로 밝혀졌다.

• 유변학
• /
• 제6권2호
• /
• pp.104-118
• /
• 1994

단섬유 보강 플래스틱 재료의 사출성형 충전공정에서 금형재의 유동장이 섬유 배향 상태를 형성하는데 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 섬유의 배향상태가 역으로 유동장에 영향 을 미친다. 충전유동과 섬유 배향의 연계해석을 위하여 단섬유에 의한 추가적인 응력을 포 함하는 Dinh과 Armstrong의 이방성 구성방정식을 충전유동의 해석에 도입하였다. 평명방향 으로의 속도구배에 의한 응력을 고려하여 새롭게 유도된 압력 지배방정식과 에너지방정식을 유한요소법과 유한차분법을 이용하여 풀고 동시에 2차배향텐서의 변화방정식을 4차 Runge-kutta 방법을 이용하여 풀었다. 절점 게이트 주변의 확장유동영역과 라인게이트를 통한 수축유동영역에서 평면방향으로의 속도구배에 의한 응력이 유동장에 미치는 영향을 고 찰하였다. 확장유동영역에서는 평면방향으로의 속도구배에 의한 영향이 추가적인 유량으로 나타나면서 주어진 유량조건하에서 평면방향으로의 속도구배에 의한 응력을 고려하지 않은 경우보다 작은 압력구배를 나타냈다. 수축유동영역에서는 위와 반대의 결과를 보였다. 이러 한 경향은 섬유의 부피분율이증가하거나 모양비가 커짐에 따라 증가한다.

• Composites Research
• /
• 제12권2호
• /
• pp.70-81
• /
• 1999

고분자 복합재료 제조공정인 수지이동성형(RTM) 공정은 최근 들어서 고성능 재료를 필요로 하는 항공산업분야에서 관심의 대상이 되고 있다. 본 연구에서는 유한요소/관할부피 기법을 도입한 수치모사를 통해서 수지이동 성형공정에서의 금형충전단계를 해석하였다. 섬유직조망의 투과계수를 정량적으로 측정하고, 또한 수치모사에 이용된 프로그램을 검증하기 위하여 유동가시화 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 강화섬유와 수지물질로는 여러 가지 형태의 섬유직조망과 실리콘 기름을 선택하였다. 수치모사와 유동가시화 실험을 병행함으로써 섬유직조망의 구조, 금형의 구조, 금형삽입체가 금형충전단계에서의 수지 유동선단의 형태에 미치는 영향을 살펴보았다. 모델링에 의해 예측된 유동선단은유동가시화 실험을 통해 관찰된 결과와 잘 일치한 것으로 나타났으나, 금형내 불균일한 섬유부피분율로 인해 섬유조직망의 투과계수가 전 영역에서 일정한 값을 가지지 못하기 때문에 약간의 차이를 보여주었다. 원형의 구조물이 금형내에 삽입되어 있는 경우, 월드라인의 위치를 예측된 유동선단으로부터 정성적으로 추정할 수 있었다.

• Composites Research
• /
• 제12권3호
• /
• pp.75-83
• /
• 1999

Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 내열 복합재료의 강화재의 종류와 적층방향에 따른 비열, 열확산 계수, 열전도도를 분석하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 비열은 시차 주사 열량법을 이용하여 측정하였으며, 열확산계수는 레이저 섬광법을 이용하여 laminar와 평행방향과 laminar와 직교방향으로 측정하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 열확산계수는 온도가 증가함에 따라 감소하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 열전도도를 밀도, 열확산계수 및 비열을 이용하여 계산하였다. 열전도도는 온도가 증가함에 따라 증가하였으며, carbon/Phenolic의 경우 laminar와 평행방향의 열전도도가 laminar와 직교방향의 열전도도보다 2배 높은 이방성을 나타내었으며 이는 carbon 섬유의 열전도도 이방성 때문으로 해석되었다. 이차원 섬유강화 복합재료의 열전도도를 기지와 강화재의 열전도도와 부피분율을 이용하여 해석하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 열전도도를 적층방향에 따라 강화재와 기지의 열전도도를 이용하여 해석하여 carbon 섬유와 silica 섬유의 열전도도를 계산하였다. 계산된 섬유의 열전도도와 기지의 열전도도로부터 섬유의 부피분율에 따른 복합재료의 상온열전도도를 예측할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제18권8호
• /
• pp.2123-2138
• /
• 1994

A study on the dynamic mechanical properties of the high strength carbon fiber epoxy composite beam was carried out. The macromechanical model was used for the theoretical analysis of the symmetric laminated composite beam. The anisotropic plate theory and Bernoulli-Euler beam theory were used to predict the effective flexural elastic modulus and the specific damping capacity of laminated composite beam. The free flexural vibration and torsional vibration tests were carried out to determine the specific damping capacities of the unidirectional laminated composite beam. The vibration tests were performed in a vacuum chamber with laser vibrometer system and electromagnetic hammer to obtain accurate experimental data. From the computational and experimental results, it was found that the theoretical values with the macromechanical analysis and the experimental data of symmetric laminated composite beam were in good agreement.

• 접착 및 계면
• /
• 제9권1호
• /
• pp.3-8
• /
• 2008

두 형상비가 다른 탄소나노섬유(CNF) 에폭시 복합재료의 자체 감지능과 계면특성을 전기-미세역학적 시험법을 이용하여 조사하였다. CNF/에폭시 복합재료의 부피 저항은 CNF 부피분율이 증가될수록 전기적 접촉의 증가로 인해 감소하였다. CNF/에폭시 복합재료의 분산도는 부피저항의 변동계수(COV) 값을 계산하여 간접적으로 평가하였다. 형상비가 큰 A타입에서는 B타입에 비해 좋은 자체 감지능을 확인하였으며, 형상비가 작은 B타입에서는 부피분율 2% 이상에서는 자체 감지능을 거의 보여주지 못하였다. 이것은 두 타입의 분산정도와 형상비의 차이에 의한 결과를 나타내었다. 형상비가 작은 B타입의 겉보기 강성도는 배양을 하면서 큰 표면적을 가지기 때문에 A타입보다 크게 나타났다. 열역학적 접착일은 겉보기 강성도와 상호 일치하는 결과를 보여주었다.