• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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• pp.956-959
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• 2007

기존 투명방음판용 알루미늄 프레임의 구조적 단점을 보완할 수 있는 강재-FRP(Fiber Reinforced Plastic) 합성단면 구조재를 개발하였으며, 아울러 조립이 간편하고 외부 충격에 의해 쉽게 분리가 되지 않는 삽입형 수평재-수직재 코너연결부 상세를 개발하였다. 개발된 강재-FRP 합성단면 구조재와 코너연결재를 결합하여 프레임을 형성하고 그 사이에 투명패널을 삽입함으로써 길이 4m, 높이 1m 투명방음판 시작품을 완성하였으며, 이렇게 완성된 투명방음판 시작품을 대상으로 KS 4770-1 구조성능 평가시험을 수행하였다. 한국도로공사 교량부 시험하중에 대해 설계된 강재-FRP 합성단면 프레임 투명방음판의 구조성능 평가결과, FRP 의 추가적인 구조강성 증가 효과로 인해 한국도로공사 교량부 시험하중을 약간 상회하는 KS 2 호 등급시험하중까지도 만족시키고 있음을 확인할 수 있었다.

• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.138-146
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• 2011

자동차 차체 경량화를 위해 알루미늄 스페이스 프레임 구조가 개발되고 있으나, 관재결합이 필요하기 때문에 기존의 저항 점용접이 적용되기 어렵다. 또한, 멤버와 멤버의 연결부에서는 철강재난 고강도 재료의 사용이 요구되므로 이종재료 접합기술이 필요하다. 알루미늄 및 이종재료 접합방법으로는 볼트체결, 클린칭, SPR 접합, 접착재 등이 있으나, SPR 접합은 기계적인 결합방법의 하나로, 일반 리벳공정과는 달리 별도의 홀이 필요없기 때문에 자동화에 용이하며 작업시간도 빠르다. 리벳의 압입 방식으로 판재의 열변형이 거의 없고 친환경적인 공법으로 사용되고 있으며, 소음이 적고, 용접이 불가능한 이종재료의 결합도 가능하다. 무엇보다 자동차 양산용 장비 적용이 용이하기 때문에 기존의 저항 점용접을 대체하기 편리하다. 따라서, 본 글에서는 알루미늄 차체 부품 접합을 위한 SPR 접합공법에 대한 국내외 기술개발 동향을 분석하고, 한국기계연구원에서의 최근 기술개발 내용을 소개하고자 한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.88-97
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• 1998

파형 심재를 가지는 샌드위치 평판은 종 횡방향으로 충분한 강도를 가지며, 부재를 연결하기 위한 용접라인이 감소되고, 종 부재를 보강하기 위한 횡부재가 필요하지 않는다. 이러한 특성을 활용한 대형 알루미늄 압출재는 철도 차량과 초고속선의 중량 및 생산비용 절감을 위하여 사용될 수 있다. 그러나, 대형 알루미늄 압출판의 적절한 설계를 위해서는 압출재의 구조적인 거동에 대한 이해가 선행되어야 한다. 본 논문에서는 먼저, 구조적인 거동을 이해하기 위한 상세 유한요소 해석을 수행하였고 둘째로, 설계에 적용하기 위한 간략화된 이론식을 제안하였다. 제안된 간략식은 상세 유한요소 해석에 의한 결과와 비교해 볼 때 높은 정확도를 보이고 있음을 알 수 있었고, 제안된 간략식은 초기 설계 단계에서의 반복적인 해석에서 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.27-27
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• 2009

드라이브 샤프트는 일반적으로 엔진에서 발생된 회전력을 바퀴에 직접 전달하는 동시에 조향기능을 수행하는 자동차 부품이다. 최근에 경량화를 통한 에너지 절감을 위하여 기존 스틸소재를 알루미늄으로 대체하는 방안에 대한 연구가 집중되고 있다. 그러나 알루미늄 단일소재로 드라이브 샤프트를 제조하는 것은 비경제적이며 또한 기 개발된 자동차 부품들과의 연결을 고려하여 알루미늄 튜브와 스틸 요크의 이종금속 접합기술이 요구된다. 전자기 펄스용접은 전자기력을 이용하여 용접대상물을 고속으로 충돌시켜 용접하는 기술로서 열 발생이 적어 재료의 특성차로 인한 결함 및 변형이 발생하지 않아, 이종금속간 고품질 용접이 가능하며, 전자기 펄스 용접부의 품질과 밀접한 관계를 갖는 공정변수 경우 모재와 접합재의 재질 따라 적정 공정변수 범위가 변화되므로 공정에 따른 데이터의 축적은 대단히 중요하다. 전자기 펄스 용접을 이용한 이종금속 접합시 접합부 품질에 영향을 미치는 공정변수는 충전전압, 모재와 접합재 사이의 간격 및 접합재의 직경과 두께의 비(D/T비)로서 보고되었으며, Al/Steel 이종 금속 접합시 이들 공정변수가 접합부에 미치는 영향 및 최적의 공정변수 도출을 위한 연구는 시도되지 않았다. 따라서 본 연구는 전자기 펄스 용접기술을 이용한 Al/Steel 이종금속 접합 실험을 통하여 전자기 펄스용접의 적정성과 최적의 충전전압, 모재와 접합재 사이의 간격, D/T비를 도출하고자 한다. 전자기 펄스 용접 장치는 한국생산기술연구원과 웰메이트(주)에서 공동으로 개발한 $120{\mu}F$의 캐패시터 6개로 구성된 'W-MPW36'을 사용하였으며 이 장치의 최대충전전압과 최대접합용량은 각각 10kV, 36kJ이다. 접합재는 전기 전도율의 높은 Al 1070 파이프를 사용하였으며 모재는 기존 스틸 요크재인 SM45C 환봉을 사용하였다. 기보고된 연구를 통하여 코일과 접합재 사이의 간격이 좁을수록 높은 전자기력이 접합재에 작용하는 것을 확인하였으나 코일내 접합재와 모재 삽입 편의를 위하여 1mm로 설정하였다. 접합부의 품질 평가를 위하여 수압시험을 실시하였으며, 시험 후 접합부 단면을 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 관찰하였다.

• Composites Research
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• 제22권6호
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• pp.23-31
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• 2009

압축하중 및 굽힘하중을 받는 유리섬유플라스틱(GFRP) 표피/ 알루미늄 하니컴 코어(GF-AH) 하이브리드 복합재료의 음향방출(AE) 특성을 다양한 파괴과정과 연결시켜 연구하였다. 표피층 파괴, 표피/코어간의 계면박리, 하니컴 알루미늄 벽의 국부적인 소성항복 좌굴 및 셀벽간의 접착수지 박리와 같은 다양한 파괴모드가 하니컴 코어/GFRP표피 복합재를 이용한 AE주파수 분포 해석과 진폭분포 해석결과를 통해 분류되었다. 높은 진폭을 가진 AE 사상율의 분포는 셀벽 접착수지의 파괴, 표피층과 심층 사이의 박리및 미세파괴, 섬유파단에 대응하였으며 다른 피크 주파수의 분포는 알루미늄 셀벽의 소성변형, 셀벽간의 마찰로부터 발생한 것이다. 결론적으로 GF-AH 하이브리드 복합재료의 파괴거동 특성은 AE기법을 활용한 비파괴 평가를 통해 분석 가능하였다.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.384-392
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• 2017

인장과 압축하중 모두를 효과적으로 지지할 수 있는 새로운 샌드위치 체결부 구조의 설계를 위해, 체결부 형상이 다른 3가지 샌드위치 판넬에 대한 인장 및 압축 시험을 수행하였다. 샌드위치 판넬의 코어는 주로 알루미늄 플렉스 허니콤이지만, 타 구조물과의 체결을 위해 두께가 얇아지면서 단순 적층판으로 변하는 램프 영역에서는 PMI 폼 코어를 사용하였고, 면재에는 탄소섬유 복합재를 사용하였다. 형상 1에서는 복합재 플랜지와 샌드위치 구조가 일체형으로 연결된다. 형상 2와 3에서는 별도로 제작된 알루미늄 플랜지가 복합재 적층판에 하이록핀과 접착제로 체결된다. 시험 결과 형상 1, 2, 3의 평균 압축파손하중은 각각 295 kN, 226 kN, 291 kN으로 나타났고, 평균 인장파손하중은 각각 47.3(층간분리), 83.7 kN(볼트파손), 291 kN(치구손상)으로 나타났다. 압축 파손하중만을 고려할 경우 플랜지와 샌드위치 판넬을 복합재 일체형으로 제작한 형상 1과 3이 우수한 특성을 보였다. 그러나 형상 1의 경우 인장하중을 받을 때 낮은 하중에서 플랜지 모서리 부분에서 층간분리가 발생하였다. 따라서 인장과 압축하중을 동시에 효과적으로 지지할 수 있는 구조는 모서리에서 층간분리의 위험이 없게 별도의 알루미늄 플랜지를 사용하여 볼트로 체결한 형상 3임을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.23-34
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• 2006

본 연구에서는 보강재의 침하를 허용하는 침하형 보강토 옹벽의 거동을 평가하기 위하여 원심모형실험을 수행하였다. 실험결과는 연결부의 침하를 허용하지 않는 일반형 보강토옹벽에 대한 결과와 비교 분석하여 침하형 보강토 옹벽의 안정성을 평가하였다. 모형실험에서 전면판은 알루미늄판을 사용하였으며, 보강재는 알루미늄 호일을 이용하였으며, 뒤채움지반은 화강풍화토를 사용하였다. 실험결과, 침하자유형 보강토옹벽은 80g의 중력수준에서 완전한 파괴상태에 도달하였으며, 일반형 보강토 옹벽이 69g의 중력수준에서 파괴된 것을 감안하면 침하자유형 보강토 옹벽이 안정성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 69g에서 침하자유형 보강토옹벽 저면에서의 수직토압이 일반형에 비해 16% 정도 크게 측정되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권7호
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• pp.891-897
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• 2013

본 논문에서는, 고 변형률 속도에서의 알루미늄 합금의 압축 변형거동을 홉킨슨 압력봉 시험, SHPB 방법을 통해 연구하였다. 이와 함께 음향방출기법이 사용되었고, 웨이브 가이드선을 통해 시편에 연결된 AE 센서를 이용하여 충격 변형시 검출되는 AE 신호를 실시간으로 검출하였다. 검출된 AE 신호를 통해 진폭, 에너지 및 최대 주파수 특성을 분석하였다. 또한 손상 기구에 따른 음향방출신호의 특성을 분석하기 위하여 시험 수행 후 충돌 시험편 표면과 측면을 관찰하였다. 변형률이 높아질수록 AE 진폭과 AE 누적에너지는 증가하였고, AE 최대 주파수는 감소하였다. 각 신호의 특성은 재료의 손상 기구와 밀접한 관련이 있는 것으로 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권6호
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• pp.586-594
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• 2009

본 논문은 국내 최초의 소형 복합재 위성인 과학기술위성3호의 proto 모델에 대하여 랜덤, 정현파, 충격 진동응답에 대한 연구이다. 과학기술위성3호의 구조체는 여러 장의 패널을 서로 연결하여 만든 박스형의 구조이며 패널은 탄소섬유강화 복합재를 적층한 스킨에 알루미늄 허니컴 구조를 접착한 하이브리드샌드위치구조로 되어있다. 상용 FEA 코드인 MSC/NASTRAN을 사용하여 주파수 및 시간영역에서 위성의 설계요구조건으로 주어진 진동시험수준에 대한 모드, 응력, 변위, 가속도의 응답을 계산하였다. 이러한 해석결과를 바탕으로 발사 시 야기되는 진동으로 인한 파괴, 안전율 및 설계 타당성을 검토하였다. 이 연구결과들은 실제 위성구조설계 신뢰성 실험에 있어서 검증 및 비교의 자료로 사용될 수 있고, 위성개발의 중요한 자료로 활용된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.21-30
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• 2013

최근 발생한 대규모 지진으로 구조물의 내진보강에 대한 사회적 관심도가 높아지고 있다. 특히 내진설계가 반영되지 않은 기둥의 경우 지진에 의한 횡하중을 저항하지 못하고, 취성적인 파괴가 유발되어 구조물 전체적 붕괴를 유발할 수 있다. 따라서 빠른 시간내에 보강이 가능하면서 기둥에 손상을 주지 않는 기존의 보강법과 구별되는 응급 보강법이 필요하다. 과거에는 기둥 보강법으로 단면 증설법과 강판보강법 등이 개발되어 현장에 적용되었지만, 최근에는 FRP (Fiber Reinforced Polymer)의 장점을 활용한 탄소섬유시트공법이 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 긴급시공이 가능한 체결식 FRP 내진보강재를 사용한 구조물의 내진성능보강효과를 검토하고자 하였다. 검토를 위하여 실제 구조물의 축소모델의 철근콘크리트 시험체를 제작하고 횡방향 변위하중을 가력하였다. FRP 내진보강재를 이용한 내진보강시공 후 실내시험을 통하여 내진성능을 평가하였다. 그 결과 개발된 보강재의 철근콘크리트 구조물에 보강 시, 내진성능이 향상됨을 확인하였다.