• Composites Research
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• 제32권6호
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• pp.327-334
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• 2019

층간분리는 복합재 적층판에서 발생하는 특수한 파손 모드이다. 유한요소해석기법을 활용하여 균열 성장방향이 확실히 예측되는 일방향 복합재 적층판의 층간분리 거동과 관련된 많은 수치적 연구가 수행되었다. 반면에 여러 방향으로 적층된 복합재 적층판의 층간분리는 층간 균열 뿐 만 아니라 기지재료 파손 및 섬유 브릿징을 수반하는 층내 균열이 발생한다. 또한 층간 균열과 층내 균열이 불규칙적인 비율로 나타나고 층내 균열도 임의의 각도로 성장한다. 이러한 직교적층 복합재 적층판의 균열 성장 방향에 대한 예측은 확정론적 해석 방법 보다는 확률론적 해석 방법이 유리하다. 본 논문에서는 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판에 모드 I 하중이 가해질 때 균열 경로를 분석하여 향후 확률론적 해석의 기반 자료로 사용할 수 있는 확률 데이터를 수집하고 분석하였다. 직교이방성 재료의 균열선단에서의 응력장 해석결과를 활용하여 균열 성장 방향을 분석할 수 있는 두 가지 기준을 제안하였다. 제안한 방법을 이용하여 직교적층 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판의 균열 성장 방향을 정성적, 정량적으로 분석하고 실험값과 비교분석하였다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.199-204
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• 2023

저온 분사된 입자와 섬유강화 복합재료 사이의 접착력을 향상시키기 위해 금속 메쉬와 금속 입자/에폭시 접착제가 조합된 중간층이 도입되었다. 저온 분사 입자 및 금속 메쉬 그리고 금속 입자에는 모두 알루미늄을 활용하였다. 높은 변형률 속도에서 중간 층의 응력을 예측하기 위해서는 접착제 물성의 측정 또는 계산이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 금속 입자/에폭시 접착제의 물성을 계산하기 위해 혼합법칙(Rule of mixture)을 활용한 균질화 기법의 연구를 진행하였다. 균질화 기법의 검증을 위해 금속 메쉬/접착제로 구성된 중간층에 알루미늄 입자를 활용한 저온 분사를 진행하여, 실험으로 측정된 입자의 침투 깊이를 유한요소 해석에서 계산된 입자의 침투 깊이와 비교하였다. 시험과 해석에서 저온 분사 입자 혹은 중간층에 도입된 입자 하나 수준 크기의 침투 결과를 확인하였고, 이를 통해 높은 변형률 속도를 갖는 입자강화 복합재료 층의 물성 예측에 있어 균질화 기법이 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.40-53
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• 1999

저속시험 및 약 11.4m/s까지의 고속시험을 받는 다방향 탄소섬유/에폭시 복합적층판의 층간파괴거동에 대해 양외팔보(DCB)시험편을 이용하여 연구했다. 모드I의 하중을 1.0m/s이상으로 가한 결과 하중-시간곡선에 동적효과가 발생하여, 시험속도에 비례하는 단순관게식으로 예상되는 것보다 더 큰 균열속도가 나타났다. 시험편 개구변위와 균열길이만을 사용하는 수정된 선형보해석식은 동적인 층간파괴에너지$G_{IC}$를 평가하기 위해 유효했다. 또한 굽힘탕선계수의 실측값은 시험속도의 증가에 다라 증가했는데, 이를 $G_{IC}$의 평가시에 고려했다. 시험속도가 1.0m/s까지 증가할 때, 균열개시 및 정지시의 $G_{IC}$값은 변화가 없었으나, 11.4m/s의 속도에서 최대 GIC값은 섬유가교효과의 증대로 크게 증가했다. 또한 초기균열길이가 길수록 고속시의 최대GIC값은 저하했다.

• Composites Research
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• 제26권6호
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• pp.355-362
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• 2013

복합재료 중 가장 많이 사용되는 탄소계 나노복합재의 성능 향상에 대한 연구가 수행되었다. 나노 사이즈의 탄소나노튜브(CNT)와 마이크로 사이즈의 그레파이트(Graphite) 입자를 일정한 형태로 배열하여 나노복합재를 제작하였다. 입자를 배열하기 위하여 전기장을 활용하였다. 일정한 방향 혹은 형태로 배열된 입자는 에폭시 기지 속에서 섬유강화 복합재 처럼 일정한 방향으로 강성의 향상을 나타낸다. 복합재의 구조적 강성이나 물리적 특성은 강화 입자의 배열상태에 따라 매우 달라지게 된다. 본 연구에서는 특히 탄소나노튜브와 그레파이트 강화입자의 전기장 배열에 의해서 만들어진 나노복합재의 강성 및 방사능 차폐특성을 규명하였다. 전기장에 의한 입자의 배열로 만들어진 탄소계 복합재는 구조적 성능뿐만 아니라 물리적인 방사능 차폐에서도 훌륭한 특성을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제10권3호
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• pp.477-485
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• 1999

방사선 전조사법에 의하여 폴리프로필렌 부직포 상에 2,3-에폭시프로필메타크릴레이트 (GMA)를 공중합시킨 후 다양한 혼합용매 상에서 이미노디아세트산 (IDA)과 반응시킴으로서 고성능의 섬유상 금속 흡착제를 제조하였다. 그라프트 반응시의 그라프트율은 반응시간과 반응온도, 총 조사선량 및 선량율에 의존하는 것으로 나타났다. GMA가 그라프트된 폴리프로필렌 부직포 상에 이미노디아세트산을 도입하는 아민화반응에 있어서 다양한 혼합용매가 반응성에 미치는 영향을 고찰한 결과 디메틸술폭시드 (DMSO)와 물을 적정비율로 혼합한 혼합용매 상에서 가장 높은 반응성을 가지는 것으로 나타났으며, 물만을 사용하는 경우 아민화반응은 전혀 진행되지 않았다. 이온농도 100 ppm으로 조재된 중금속 용액에 제조된 아민화 흡착제를 일정시간 담그어 금속이온에 대한 흡착성능을 살펴보았는데, 각각의 경우에 대하여 흡착효율을 다음의 순서를 따랐다: 납>코발트>철.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1687-1694
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• 2014

최근 들어 탄소섬유 FRP가 보수/보강재로 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유 FRP 판을 영구 거푸집으로 활용하여 새로운 콘크리트 교량 바닥판 시스템을 개발하기 위하여 CFRP판과 고인성 섬유보강 콘크리트 사이의 부착성능에 대한 평가를 실시하였다. 현장타설 콘크리트와 CFRP 간에 부착을 높이기 위하여 시중에 유통되는 에폭시를 사용하여 규사를 부착하였다. 일반콘크리트의 부착응력은 2.11~5.43MPa으로 나타났고, 고인성 섬유보강 콘크리트인 DC1 (RF4000)과 DC2 (PP)의 부착응력은 각각 3.91~5.60MPa, 2.92~5.21MPa이며, DC3 (RF4000+RSC15)의 부착응력은 4.80~5.58MPa, DC4 (PP+RSC15)의 평균 부착응력은 5.57~5.89MPa으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제15권1호
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• pp.16-22
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• 2009

본 연구에서는 화력발전소에서 마모 및 주기적인 파손으로 문제가 발생하는 저회 운반용 주철관을 대체하기 위하여 내마모 성능이 우수한 FRP관을 개발하였다. 불포화 폴리에스테르, 비닐에스테르, 에폭시, 페놀 등4종의 수지와 탄화규소 내마모재를 사용하여 시편을 제작하고ASTM D4060 마모시험 및 분사식 마모시험을 수행하였다. ASTM D4060 마모시험에서는 최적의 수지 종류와 내마모재 크기, 내마모재와 수지의 혼합비율을 찾고 내마모성을 극대 화하였다. FRP와 주철을 비교한 시험에서는 FRP 시편이 주철 시편에 비하여 작은 마모량을 보여 주철관의 FRP 파이프로의 대체 가능성을 보여 주었다. 현장시험을 위하여 시제품 파이프를 제작한 후 기존 회처리라인에 적용한 결과 FRP관이 내마모성에서 기존의 주철관보다 우수함을 보여주었다.

• Composites Research
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• 제37권1호
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• pp.15-20
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• 2024

수소탱크의 잔류응력은 내구도와 직접적인 관련이 있기 때문에 안전을 위해 이를 줄이는 것이 매우 중요하다. Type II~IV 수소탱크는 섬유에 수지를 함침시켜 라이너에 감는 필라멘트 와인딩 공법으로 제작하게 된다. 필라멘트 와인딩에서 잔류응력은 경화조건, 섬유 인장 등에 영향을 받게 되는데, 본 연구에서는 탄소섬유 필라멘트 와인딩 공정을 이용한 Type III 수소탱크 제작 시 경화조건이 잔류응력에 미치는 영향을 분석하였다. 먼저 에폭시 수지의 경화거동을 시차주사열량계를 이용하여 분석하였다. 이를 통해 경화온도를 140℃로 설정하였다. 같은 경화시간 동안 140℃에 먼저 도달하는 2-stage 경화조건과, 보다 늦게 도달하는 4-stage 경화조건으로 각각 시편을 경화시켰다. 경화 후 복합재 부분의 잔류응력을 ring slitting 법으로 측정하였고, 이 실험값을 수치해석적인 값과 비교하였다. 그 결과, 경화조건 최적화에 따른 유의미한 잔류응력의 차이가 발생함을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6A호
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• pp.457-464
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• 2011

본 연구에서는 경질형 폴리우레아로 보강된 RC 슬래브의 보강성능과 파괴거동을 파악하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 보강성능을 평가하기 위해 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체와 기존의 보강재로 사용되는 탄소섬유시트와 유리섬유시트를 부착한 시험체, 무보강 시험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 구조물의 보강성능에 큰 영향을 미치는 부착성능 평가도 수행하였다. 휨 성능 평가결과로는 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 무보강 시험체보다 높은 휨 성능을 보였지만 섬유시트를 부착한 시험체보다는 다소 낮은 휨 성능을 나타내었다. 하지만 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 탄성범위를 넘어선 소성구간에서의 연성거동은 우수한 것으로 나타났다. 부착성능 결과에서는 모든 시험체의 부착성능이 표준부착 강도인 1.5 MPa 이상의 값으로 높게 나타났다. 또한, 경질형 폴리우레아를 도포한 시험체는 섬유시트의 보강방법에 사용되는 에폭시 레진을 사용하지 않아도 인장용 지그와 경질형 폴리우레아의 탈락이 일어나지 않고 콘크리트 모재와의 탈락이 발생한 것으로 나타나 경질형 폴리우레아를 콘크리트의 보강재로 사용 할 경우 부착성능의 저하로 인한 보강효과의 성능저하는 일어나지 않을 것으로 확인되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권1호
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• pp.70-80
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• 2004

본 연구에서는 한국과 같이 비교적 저 풍속인 지역에 적용 가능하도록 피치제어장치를 가진 1kW급 소형 풍력발전 시스템의 개발 결과를 제시하였다. 공력설계에서는 블레이드의 직경이 동급의 상용 블레이드 보다 과도하게 크지 않으면서도 저 풍속 지역에서 보다 효율적인 형상설계를 위해 여러 가지 설계 변수분석을 통한 파라미터 연구가 수행되었다. 또한 구조설계를 통해 풍력발전기에 작용하는 다양한 하중을 효과적으로 견딜 수 있는 경량의 복합재 구조가 설계되었다. 구조설계의 평가를 위해 유한요소 구조해석이 수행되었으며, 실물 구조시험을 수행하여 구조적 안전성을 확인하였다.