• 유변학
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• 제7권2호
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• pp.139-149
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• 1995

실제 복합재료 제조공정에 널리 이용되는 등방성 탄소섬유직조와 에폭시수지에 대 해서 수지의 유동을 일방향으로 근사하여 비정상상태 투과계수와 모세관압을 측정하는 실험 을 수행하였고 적층된 섬유직조의 기공율, 금형 주입압력 그리고 섬유직조의 적층수에 따른 수지유동특성을 분석하였다. 또한 금형 충전과정에 대한 유동가시화 실험을 수행하여 유동 선단과 충전시간을 측정하였다. 전체 조업압력에 미치는 모세관압의 영향을 규명하기 위해 일정 유입압력에 따른 금형충전과정에 대하여 유한요소/관할부피 방법을 이용한 수치모사를 수행하였다. 함침공정의 수지유동에서 비정상상태 투과계수는 섬유직조의 기공율에 따라 급 격히 증가하였고 에폭시수의 표면장력에 기인한 모세관압은 기공율 감소에 따라 급격히 증 가하였다. 동일한 기공율에서 섬유직조의 적층수가 증가함에 따라 투과계수와 모세관압은 모두 증가하는 경향을 보였다. 또한실험에서 측정한 모세관압을 고려하여 유동선단과 금형 충전시간을 수치모사방법으로 예측ㄷ한 결과는 유동가시화 실험에의한 결과와 잘 일치함을 보였다. 이결과로부터 낮은 압력에서 조업하는 RTM공정에서 모세관압효과는 유동선단과 금형 충전시간을 예측하는데 기여함을 알수 있다.

• 유변학
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• 제9권3호
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• pp.103-110
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• 1997

고분자 복합재료 제조방법의 하나인 수지이동성형의 충전공정을 모사하기 위한 수 치모사 코드를 개발하였다. 수지이동성형의 충정공정문제를 수학적 공식으로 표현하기 위하 여 비등방성 다공질체를 통과하는 유동에 대한 이론을 사용하였다. 과도상태로 진행하는 자 유표면의 동적 충전거동을 묘사하기 위하여 수치격자 생성을 포괄하는 경계적합 좌표계의 계산기법을 적용하였다. 이와 아울러 불규칙적인 구저와 다중으로 연결된 금형면의 충전모 사에 저합한 복합격자의 개념을 도입하였다. 복합격자들 간의 가상의 경계에 대해서는 검사 체적 기법을 이용하여 물질보존을 만족시켜 주었다. 임의의 금형 두께와 투과도를 가지는 다수의 금형면이 결합된 두 개의 입구를 지닌 금형을 대상으로 하여 몇가지 예를 시험해 보 았다. 수치모사의결과 복합격자의 개념을 도입한 수치모사 코드는 수지이동성형의 복잡한 충전공정을 보다 정교하게 모사하는데 응용될수 있음을 보여주었다.

• Composites Research
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• 제19권6호
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• pp.1-7
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• 2006

본 논문은 수지충전공정을 활용한 상업용 항공기의 복합재 윈도우 프레임을 개발하기 위한 선행 연구이다. 윈도우 프레임을 제작하기 위해 고려중인 2종류의 카본 섬유-triaxial overbraid 와 sleeving braider-에 대해서 VaRTM 공정을 활용한 시편을 제작하고, ASTM 시험법에 따라 물성치를 얻기 위해 물리적/기계적 성질 시험이 실시되었다. 이후 복합재 윈도우 프레임의 최소 플라이수와 무게를 얻기 위해 각각의 탄소 섬유에 대하여 유한요소해석이 수행되었다. 본 연구에서는 구조물의 안전성을 평가하기 위하여 Tsai-Wu 파손강도이론을 사용했다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.678-681
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• 2009

사출성형은 열가소성수지의 가공법으로써 정밀도나 고품질의 제품을 효과적으로 생산하는데 널리 이용되며 플라스틱은 현재 광범위하게 사용되고 있는 공업재료 중의 하나이다. 과거에는 플라스틱을 일회용품 및 외장재로 사용하였다. 그러나 산업기술이 발전하며 플라스틱은 금속을 대체 할 수 있는 재료로서 사용할 수 있다는 인식의 변화로 점차 기계요소용 재료로 사용되고 있으며 기계요소용 재료로 사용됨에 따라 플라스틱 제품이 정밀한 부품으로 사용되기 위해서는 금형의 가공뿐만 아니라 사출성형 시 용융수지가 금형의 각 캐비티에 균형적으로 충전되는것이 요구된다. 이러한 요구조건을 만족하기 위해서는 각 캐비티의 가공치수는 매우 높은 정밀도를 유지해야 하며, 각 캐비티에서의 충전과 냉각도 동일한 상태를 유지해야 한다. 충전 불균형은 성형품의 품질에 큰 저해 요인으로서 플라스틱 제품의 치수성, 밀도, 외관품질, 강도 등에 불균일한 결과를 가져오는 요인으로 지적되고 있다. 실제로 충전 불균형은 충전 단계에서 런너 내에서 발생하는 불균일한 전단분포에 기인하여 발생되므로 점도변화에 영향을 주는 수지의 물성, 런너의 배열과 같은 외부 요인과 사출압력, 사출속도, 수지온도, 금형온도와 같은 성형공정 조건에 의한 요인에 의한 충전 불균형의 양상이 달라지게 된다. 본 연구는 다수 캐비티 금형에서 충전 불균형 현상에 대한 원인을 검토하고 실제로 사출성형을 실시하기 전 사출성형해석 소프트웨어를 이용하여 시뮬레이션을 하여 다수 캐비티에 대한 충전 패턴을 미리 예측하여 보았다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2001년도 춘계학술대회 발표논문집
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• pp.245-248
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• 2001

미성형은 수지 점도가 높거나 유동경로가 너무 제한적이거나 혹은 용융 수지가 일찍 고화되어 금형내에 수지가 완전히 충전되지 않고 냉각 및 고화되는 현상을 말한다. 일반적으로 수지의 유동성이 부족하기 때문에 금형 전체에 수지가 미치지 못하여 일어난다고 생각되는 수가 많으나 반드시 그것만이 아니고 그 외에 여러 가지 원인이 있을 수 있다. 본 연구에서는 실제 현장에서 미성형이 발생한 제품을 대상으로 이를 해결하기 위해 여러 가지 공정조건을 바꾸어서 시뮬레이션을 여러번 반복해 봄으로써, 사출압력, 금형온도, 사출속도, 용융수지온도와 같은 공정조건들이 미성형에 미치는 영향을 각각 시뮬레이션을 통하여 고찰하여 보았다.

• Composites Research
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• 제24권5호
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• pp.34-38
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• 2011

탄소나노튜브가 발견된 이후로, 고분자 수지의 기계적, 전기적 물성을 증대시키는 보강재로서 많은 연구가 수행되어 왔다. 더 나아가, 탄소나뉴튜브를 탄소섬유복합재 (CFRP)의 기지가 되는 수지를 보강시키는 데 이용하는 연구도 최근 활발해지고 있는 추세이다. 단일벽탄소나노튜브가 각각 0.2 %, 0.5 %의 중량비로 에폭시 수지에 먼저 분산, 혼합되었다. 이 혼합액을 CFRP를 제작하는데 주로 쓰이는 방법 중 하나인 진공 수지 충전 공정법 (vacuum assisted resin transfer molding, VARTM)으로 탄소섬유 프리폼에 주입하는 방법과 습식 현장 적층법 (wet lay-up)의 두가지 다른 방법으로 복합재를 제작 하였다. 각각의 제작된 시편에 대하여, 층간전단강도 (interlaminar shear strength, ILSS)를 측정하여, 층간전단강도와 공정의 상관관계, 탄소나노튜브의 보강효과에 대하여 조사했다. 탄소나노튜브/에폭시 복합재의 경우 기계적 물성의 향상을 가져왔으나 이를 기지재로 사용한 탄소섬유복합재의 층간전단강도는 특히 VARTM 공정의 경우, 탄소나노튜브의 첨가에 따른 수지의 점도 증가로 인한 공정상의 문제로 기대만큼의 물성향상을 가져오지는 못한 것을 확인하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2000년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.257-260
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• 2000

The composite composed of glass fabric and BMI resin was fabricated using resin transfer molding(RTM) process. it will be used as a supporting plate of transformer coil for high speed train. To develop a RTM process, permeability of preform was measured and resin properties like a viscosity and gellation time were checked. A resin pre-heating system and a mold system were also designed and developed. Using a vacuum-assisted RTM process, the composite supporting plate was successfully fabricated.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.1581-1588
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• 2011

사출성형은 열가소성 수지의 가공법으로 정밀도나 고품질의 제품을 효과적으로 생산하는데 널리 이용되는 기술이다. 다수 캐비티 사출성형에서 캐비티 충전 불균형이 발생하는데 이러한 현상은 사출성형품의 치수 및 중량의 편차 뿐 아니라 물리적 특성에 영향을 미치고 있다. 충전 불균형은 충전 단계에서 러너 내에서 발생되는 불균일한 전단분포에 기인하여 발생되므로 점도 변화에 영향을 주는 수지의 물성, 사출조건 등 성형공정 조건 요인에 의해 충전 불균형의 양상이 다르게 된다. 본 논문에서는 점도 및 물성이 다른 PC, PP 수지에 대하여 성형조건에 따른 충전 현상을 관찰하고 원인을 분석하였고 사출속도에 따른 충전 불균형 현상의 원인을 고찰하기 위해 사출성형실험과 CAE 해석을 수행하였다. CAE 해석을 수행하여 각 수지마다 사출속도에 따른 충전 패턴 경향과 온도분포를 예측하고 캐비티 간 충전 균형을 위해 새로운 볼륨 러너 시스템을 제시하였고 캐비티 간 충전 균형을 확인 할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제12권2호
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• pp.70-81
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• 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
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• 제17권3호
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• pp.1-7
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• 2004

최근 대형 복합재료 구조물 성형에 적합한 공정으로 주목받는 vacuum assisted RTM (VARTM) 공정에 있어, 보강섬유의 조직 내부에 잔류하는 공기를 제거하여 기공함유율을 낮추는 기술의 중요성이 인식되고 있다. 거대기공 혹은 불완전 함침영역은 부적절한 주입구 및 공기배출구의 위치, 혹은 금형의 형상에 의해 발생한다. 미세기공은 불균일한 수지 유동선단의 속도로 인해 유동선단 부분에서 집중적으로 형성되며, 금형충전 공정 도중 수지와 함께 이동한다. 성형이 완료된 제품내의 잔류 기공들은 완성품의 물리적 성질을 저하 및 제품의 파손을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 VARTM 공정에서의 기공의 형성 및 이동을 해석할 수 있는 통합된 거시적/미시적 해석 방법을 개발하였다. 수치해석 프로그램을 개발하여 VARTM 공정에서의 3차원 수지 유동을 해석하였으며, 그에 따른 거대기공 및 미세기공의 분포를 예측하였다.