• 유변학
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• 제4권1호
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• pp.70-81
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• 1992

비교적 묽은 섬유현탁액의 압출팽창 유동을 수치모사하기 위하여 유동장과 섬유배 향 사이의 상호작용을 고려하고 연속체이론에 기초한 유변방정식을 사용하였다. 또한 섬유 배향분포를 얻기 위하여 배향텐서로 표시된 섬유배향방정식을 사용하였는데 이때 섬유간 상 호작용의 효과를 고려해 주기 위하여 현상학적 확산항을 추가하였다. 실험결과와 비교가 용 이한 원통관을 통과하는 섬유현탁액의 압출팽창 유동을 수치모사한 결과 관 입구에서 섬유 가 유선방향으로 정렬되어 유입될 때 현탁강도가 증가함에 따라 팽창비는 감소함을 알수 있 었다. 하지만 관 길이가 짧고 또한 관 입구에서 섬유가 임의 배향상태로 유입될 경우에는 반대로 팽창비가 증가함을 보였다. 관 입구에서의 다른 배향상태에 의해 발생하는 팽창비의 서로다른 경향은 외부 표면부분과 내부중심부분의 신장점도의 차이로 설명할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.617-624
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• 2010

SHCC(strain hardening cement composite)의 구성요소 중 섬유는 상당히 중요하며 가교작용에 의해 시멘트 복합체의 파괴양상을 조절 할 수 있고, 섬유의 인장강도, 탄성계수, 형상비와 같은 섬유의 특성은 SHCC 구조물에서의 파괴 거동에 큰 영향을 미치게 된다. 콘크리트의 경우 수축에 따른 균열과 인장강도가 작게 나타나는 대표적인 단점을 가지고 있다. 또한 구조물에서 수축에 따른 균열은 피할 수 없게 되는 간과해서는 안되는 요소로, 팽창재를 사용함에 따라 초기수축균열을 줄여줄 수 있다. 따라서 이 논문에서는 팽창재를 사용한 SHCC의 변형 및 거동에 따른 성능을 평가하기 위하여 수축, 압축, 휨 및 인장 실험을 계획하였으며, 물바인더비 30%, 팽창재 대체량은 8~14%, 섬유의 혼입량은 1.5%를 사용하여 실험체를 계획 하였다. 또한 팽창재와 섬유 사용에 따른 영향을 평가하기 위하여 팽창재를 0, 10% 치환한 Mor 실험체를 계획 하였다. 팽창재를 사용함에 따라 발생한 SHCC의 팽창은 섬유에 의해 억제 되었으며, 팽창재를 사용함에 따라 전반적으로 성능이 향상되었으며, 팽창재를 10% 혼입한 실험체의 경우 가장 적절한 팽창량을 나타내는 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.75-83
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• 2014

콘크리트의 취성파괴를 방지하기 위해 강섬유 보강재는 효과적인 복합재료이다. 그러나 시멘트 사용량이 많아지면 건조수축이 증가하고 이로 인해, 강섬유 보강재의 연성증가 효과가 제한될 수 있다. 팽창재를 사용한 콘크리트 내부의 강섬유 보강재는 화학적 프리스트레싱 효과가 발생하여 강섬유 보강효과를 증가시킬 수 있다. 본 연구에서는 CSA 팽창재와 강섬유 보강재를 혼입하여 콘크리트의 역학적인 특성을 분석하였다. 체적비 1~2%의 강섬유 보강재와 시멘트 중량의 10%의 CSA 팽창재를 혼입하였으며, 다양한 역학적 특성과 휨거동을 분석하였다. 강섬유 보강재를 혼입한 CSA 콘크리트는 인장강도와 초기균열강도의 증가를 나타냈으며, 균열후의 파괴에너지 증가와 같은 연성거동을 뚜렷하게 나타내었다. 적절한 팽창재 사용과 최적의 강섬유 보강재의 혼입률이 도출된다면 이들의 상호작용은 콘크리트의 취성을 더욱 효과적으로 제어할 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.213-220
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• 2001

콘크리트에 폐유리의 사용은 알칼리 실리카 반응(ASR)의 팽창으로 균열과 강도저하를 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 폐유리의 혼입률과 색상(갈색, 녹색) 및 폐유리로 인해 발생되는 ASR팽창을 저감시키기 위해 섬유의 종류(강섬유, 폴리프로필렌섬유)와 섬유혼입률에 따른 ASR팽창과 강도특성을 분석하였다. 연구결과 녹색의 폐유리가 팽창량이 비교적 작기 때문에 갈색의 폐유리보다 더욱 유용하며, ASTNM C 1260의 시험에 있어서 폐유리의 혼입으로 인한 퍼시멈(pessimum)량은 발견되지 않았다. 또한, 폐유리와 함께 섬유의 혼입은 폐유리의 실리카와 시멘트 페이스트의 알칼리 사이의 ASR로 인한 팽창과 강도 저하를 저감시키는데 효과적인 것으로 나타났다. 특히 폐유리 혼입률 20%에 대해서 강섬유를 1.5vol.% 혼입하였을 경우 팽창은 40%까지 감소하였으며 휨강도는 폐유리만을 혼입한 것(8$0^{\circ}C$ $H_2O$ 양생)에 비해 110%의 강도발현을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제27권2호
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• pp.52-58
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• 2014

사출 성형을 통해 제조된 단섬유 강화 복합재는 사출 성형 중 발생하는 수지 유동으로 인해 동일 시편 내에서도 다양한 섬유 배향을 갖는다. 이러한 섬유의 배향은 최종 복합재의 기계적, 열적 특성에 많은 영향을 주므로, 본 연구에서는 사출 성형된 탄소단섬유 강화 PA6/PPO 복합재의 섬유 배향을 광학 현미경 분석을 통하여 측정하고 섬유의 배향이 복합재의 충격강도 및 열팽창 계수에 미치는 영향을 분석하였다. 충격강도의 경우에 섬유의 배향이 크랙이 전파되는 방향에 수직으로 배향되어 있을수록 더 높은 충격강도를 보였으며, 이는 섬유의 배향에 따른 충격내성 강화 메커니즘과 밀접한 연관성을 보여주었다. 열팽창 계수의 경우에는 섬유가 열팽창률을 측정하는 방향과 동일한 방향으로 배향되어 있을수록 더 낮은 열팽창계수를 보였으며, 이 결과 역시 섬유의 배향이 열팽창 특성에 미치는 메커니즘과 밀접한 연관성을 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.125-132
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• 2014

강섬유는 콘크리트 부재의 인장영역에 효과적으로 작용하여 균열저항성을 높여주고 역학적 성능을 개선하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 팽창재를 사용한 강섬유 모르타르에 화학적 프리스트레싱을 인가하여 균열저항성 및 역학적 성능을 평가하는 연구이다. 이를 위해 시멘트 바인더의 10%를 치환한 CSA 팽장채가 사용되었으며 체적비 1%의 강섬유를 고려한 시멘트 모르타르 배합이 준비되었다. 기본적인 역학적인 성능평가 외에 노치를 가진 보를 제조하여 초기균열하중 및 파괴에너지를 평가하였다. 실험결과 강섬유와 CSA 팽창재를 혼입한 모르타르에서는 보통 강섬유 모르타르에 비하여 평균 1.75배의 균열저항성 하중이 증가하였으며, 파괴에너지 역시 1.41~1.53배 증가하였다. 최적의 강섬유 체적비와 팽창재의 혼입이 고려된다면 강섬유의 내부 화학적 프리스트레싱을 가진 복합재는 다양한 부재에 사용될 수 있으며, 외부하중에 효과적인 균열저감 기법으로 사용할 수 있다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.1-9
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• 2022

연구목적: 본 연구에서는 토목섬유 연직차수시스템에 사용되는 팽창 지수재를 사용하여 지수재의 팽창에 따른 차수성능을 평가하였다. 연구방법: 토목섬유 연직차수 공법 적용시 연결부에 대한 투수능을 판단하기 위하여 ASTM D5887과 ASTM D6766을 준용하였다. 팽창 지수재를 각 용액에 포화시킨 후 시간경과에 따른 무게, 두께, 부피 변화를 분석하였으며, 토목섬유 연직차수벽 연결부에 팽창지수재를 설치하여 투수 특성을 평가하였다. 연구결과: 염수조건에서 지수재의 팽창반응 시간이 상대적으로 늘어남에 따라 투수능의 저하도 담수에서 보다 작은 감소폭을 나타내었다. 또한 토목섬유 연직차수재료의 결속 방법에 따라 롤 이음방식이 인터록 방식 보다 수두차에 의한 압력저항이 커서 차수성능이 다소 우수하게 나타났다. 결론: 주유소, 유류저장시설 및 산업단지 등 오염물의 유출을 추정할 수 있는 도심지 오염원에서는 오염물질 확산을 방지할 수 있는 사전대응 기술이 피해규모를 현격하게 감소시킬 수 있다.

• Composites Research
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• 제20권6호
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• pp.1-7
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• 2007

본 연구에서는 팽창흑연/탄소섬유 혼합 보강 전도성 고분자 복합재료를 2단계 성형 공법으로 제조하였으며, 탄소섬유의 첨가가 전도성 고분자 복합재료의 전기적, 기계적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 전도성 충진재들은 고분자 수지와 기계적으로 혼합되었으며 이를 통하여 복합재료가 전기적 특성을 가지도록 하였다. 팽창흑연은 입자 간 접촉 면적이 넓기 때문에 복합재료 내 전도성 네트워킹의 형성에 매우 유리하지만, 팽창흑연과 고분자 수지만을 사용하여 상기 공정으로 복합재료를 제조할 경우 우수한 기계적 강도를 얻기가 어렵다. 따라서 이를 보완하기 위하여 탄소섬유를 복합재료에 첨가하였으며 전기적 기계적 물성을 바탕으로 탄소섬유의 혼합 비율을 최적화하였다. 굽힘 강도는 탄소섬유의 충친 비율이 증가할수록 섬유에 의한 강화 효과에 의하여 증가 하지만, 32wt.% 이상에서는 오히려 감소하였다. 이는 여분의 탄소섬유들이 공극을 발생시켜 응력집중이 발생하기 때문으로 판단된다. 전기 전도도는 탄소섬유의 비율이 증가할수록 전도성 공백이 발생하고 팽창흑연의 전도성 네트워킹이 저해되기 때문에 계속 감소한다.

• Composites Research
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• 제28권6호
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• pp.340-347
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• 2015

VARTM 공정에서 고분자 수지가 함침 될 때 시간에 따라 섬유보강재가 팽창하여 섬유체적율이 감소하는 현상이 발생한다. 풍력 블레이드와 같은 대형 복합재료 구조물의 경우 섬유체적율의 변동 폭이 커져 제품의 치수가 변하고 기계적 물성이 저하될 뿐 아니라 예측하지 못한 고분자 수지의 사용량이 증가하는 등의 문제점과 경제적인 손실이 발생할 여지가 증가할 수 있다. 본 연구에서는 VARTM 공정에서 수지 함침에 따른 섬유 보강재의 팽창 현상에 관한 분석을 통하여 복합재료 액상 성형 공정에서의 섬유 체적율을 조절하는 방안을 모색하였다. 그 결과 유동 선단의 진행에 따라 섬유의 팽창 현상이 크게 두 단계로 구분되어 나타나는 것을 확인하였고 각각의 단계에서 작용하는 힘을 분석함으로써 섬유의 체적율 변화에 관한 현상학적 모델을 제시하였고 1차원 편미분 수치 해석과 연계하여 VARTM공정에서 수지 함침에 따른 섬유 체적율의 변화를 예측하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.233-240
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• 2012

하이브리드 SHCC는 마이크로 섬유에 의한 마이크로 균열제어와 매크로 섬유에 의한 매크로 균열제어 성능이 뛰어나 다양한 분야에 적용가능성이 높은 재료로서 활발히 연구되고 있다. 그러나 SHCC는 부배합으로 자기수축에 의한 수축균열을 고려하여야 한다. 따라서 이 연구에서는 PE섬유와 강섬유가 함께 혼입된 팽창형 하이브리드 SHCC의 역학적 특성을 평가하고자 하였다. 하이브리드 SHCC의 역학적 특성을 평가하고자 W/B(45%, 30%, 20%)와 팽창재 대체유무(0%, 10%)를 변수로하였다. 시험은 수축, 압축, 직접인장 및 휨 시험을 수행하였다. 각 실험들을 통한 성능평가결과 10%의 팽창재를 대체한 W/B 30%의 하이브리드 SHCC에서 역학적 성능 개선이 가장 우수하였다.