복합재는 재료 불균질성에 의해 고속 충돌 시 방호성능 자료가 산포한다. 본 연구에서는 다수의 충돌시험으로 복합판재 잔류속도 산포를 확보하고 수치해석으로 예측하는 방법을 정립하였다. 먼저 10개의 동일 시편으로 인장시험을 수행하여 파단변형률 산포를 얻었다. 같은 재료로 제작된 4ply([0/90]s)와 8ply([0/90/0/90]s) GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 복합판재에 FSP(Fragment Simulating Projectile) 고속 충돌시험을 동일 조건에서 다수 수행하여 잔류속도 산포를 얻었다. 인장시험에서 얻어진 파단 변형률 분포를 이용하여 수치해석을 수행하였다. 충돌속도는 4ply와 8ply 각각 411.7m/s와 592.5m/s이다. 시험 결과와 비교하여 적절한 잔류속도의 산포를 예측할 수 있었다. 추가적으로 복합판재의 경우 Solid요소 대비 Layered Solid요소로 모델링하면 계산시간이 감소되었다.
천연고무 라텍스(NRL)와 각종 첨가제를 배합 숙성하여 NR 필름을 제조하였고, 클로로프렌고무 라텍스 (CRL)를 일정한 비율로 블렌드하여 NR/CR 필름을 제조하였다. 이들 필름의 전가류 시간에 따른 팽윤도와 기계적 성질의 변화를 측정한 결과, 팽윤도 80~85%, 전가류 시간 48~60hrs등에서 가장 우수하였고, CRL의 블렌드 비율이 증가함에 따라 인장강도는 감소하고 신장율은 증가하는 경향을 나타내었다. 제조공정을 달리하여 제조한 시편의 기계적특성을 비교한 결과, 1회 디핑법을 사용한 NR/CR 필름의 인장강도, 인열강도는 2회 디핑한 NR-d-CR 필름보다 더 우수하였다. 이들 시편의 표면을 SEM으로 관찰한 결과, CRL의 블렌드 비율이 증가할수록 필름 표면의 벌크한 집합체가 증가되는 것으로 보아 상분리가 일어났음을 관찰할 수 있었다.
극저온 온도에서 최적복합재료물성치의 사전 연구로서, 실온과 저온, 즉 $25^{\circ}C$와 $-10^{\circ}C$에서 카본 혹은 유리섬유가 함침된 에폭시 복합재료의 계면 물성치가 미세역학인 시험법을 사용하여 평가되었다. 인장과 압축하중 조건에서 저온에서의 기계적인 강성도가 상온에서의 강성도보다 증대하였다. 실온과 저온에서의 계면전단강도가 에폭시 기지의 인성과 겉보기 강성도를 사용하여 상호 비교하였다. 기지의 강성도 향상으로 인해 계면전단강도가 실온보다 저온에서 높게 나타났다. 유리와 카본 섬유의 인장 강도들의 통계적인 분포가 다른 온도의 범위 평가되었고, 이것들은 섬유의 고유결함과 견고함에 의해서 결정된다.
폴리프로필렌(PP)/폴리우레탄(PU) 블렌드를 compositional quenching으로 제조하여 모폴로지, 인장물성, 표면에너지 그리고 열안정성 등을 조사하였다. 블렌드 제조시, 말레인산 무수물이 그라프트된 PP(MPP)와 히드록시에틸 말레이미드가 그라프트된 PP(HPP)를 반응성 상용화제로 도입하였으며, 이들의 생성 및 PU 조성과의 반응을 FT-IR로 확인하였다. Compositional quenching으로 제조한 블렌드는 용융블렌드에 비해 높은 혼화성을 보였으며, 블렌드내의 상용화제의 함량이 증가함에 따라 모폴로지, 인장물성. 표면특성, 그리고 열안정성 등의 물성이 현저하게 향상되었다. 상용화제로 MPP를 도입한 블렌드는 HPP를 도입한 블렌드에 비해, 높은 표면 에너지를 가졌다.
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.
Styrene은 중합체와 공중합체로 널리 사용되어져 왔으며, 고 굴절률을 가지고 있기 때문에 콘택트렌즈 재료로 유용하게 사용된다. 본 연구는 styrene을 교차결합제인 EGDMA (ethylene glycol dimethacrylate)와 HEMA (2-hydroxyethyl methacrylate) 그리고 개시제인 AIBN (azobisisobutyronitrile)을 사용하여 공중합 하였다. 공중합한 안 의료용 재료의 물리적 특성을 측정한 결과 굴절률 1.4412-1.4628, 함수율 20-35%, 가시광선 투과율 82.6-87.0%, 인장강도 0.143-0.344 Kgf를 나타내었다. Styrene의 비율이 증가할수록 굴절률과 인장강도는 증가하였으며, 함수율은 감소하였다. 본 실험결과로 볼 때 생성된 공중합체는 기능성을 가진 고성능 콘택트렌즈 재료로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
방진고무의 내한성을 향상시키기 위하여 NR 컴파운드에 유리전이온도가 상대적으로 낮은 BR을 섞거나 오일 함량을 늘리는 방법을 이용하여 새로운 컴파운드를 제작하였다. 저온환경에서 기계적물성 실험을 수행하여 NR/BR 조성비 및 오일 함량에 따른 영향을 조사하였다. BR 함량이 증가할수록 경도 및 모듈러스가 증가한 반면 인장강도 및 신율은 감소하였고, 오일 함량이 많을수록 경도, 모듈러스 및 인장강도는 감소하였으나 신율은 거의 변화가 없었다. NR/BR 블렌드 고무컴파운드는 NR과 BR의 유리 전이 온도인 $-50^{\circ}C$와 $-90^{\circ}C$에서 저장탄성계수의 급격한 전이와 손실계수인 tan ${\delta}$가 최대값을 보여 두 컴파운드간의 비상용성을 나타내었다.
이 연구는 천연골재와 충전재로 보통 포틀랜드 시멘트와 규석분말을 사용한 투수성 폴리머 콘크리트의 공학적 특성을 구명한 것으로서, 이 연구를 통해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 단위중량은 $1,883kgf/m^3$로서 재령 28일 압축강도 $210kgf/cm^2$인 보통 시멘트 콘크리트의 단위 중량보다 18%정도 감소되었다. 2. 투수성 폴리머 콘크리트의 압축강도는 $201kgf/cm^2$, 인장강도는 $36kgf/cm^2$, 휨강도는 $102kgf/cm^2$으로 나타나, 보통 시멘트 콘크리트에 비하면 인장강도와, 휨강도가 각각 70%와 140%정도 크게 나타났다. 3. 투수량은 $5.917l/cm^2/h$으로 기록상 세계최대 강수량 300mm의 190배 이상의 수량을 투수할수 있어 투수를 요하는 구조물에 유용하게 이용할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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