• 대한기계학회논문집A
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• 제38권8호
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• pp.869-874
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• 2014

임의형상 제작기술을 이용하면 원하는 형상을 빠르게 제작할 수 있다. 하지만 임의형상 제작기술을 직접 제품을 생산하기 위한 제조기술에 적용하기 위해서는 문제점들이 있다. 이에, 하나의 대안으로써 다중재료 임의형상 제작기술이 주목 받고 있다. 특히 다중재료 임의형상 제작기술을 이용하면 기존의 2 차원 PCB 와는 다른, 회로 소자의 배열 및 외부 형상의 제약이 적은 3 차원 회로 장치를 제작 할 수 있다. 본 연구에서는 3 차원 회로 장치 제작을 위하여 FDM 방식과 직접주사 방식을 통합한 장치를 설계하고, 이 장치를 이용하여 3 차원 회로장치를 제작하였다. 즉, LED와 조도센서를 이용한 3 차원 회로 장치를 제작하여 작동을 확인하였으며, 자동화된 3 차원 회로 장치의 제작을 위한 임의형상 제작 기술과 직접주사 기술이 통합된 시스템 개발에 대한 기초연구를 수행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.463-474
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• 2009

기존에 설치되어 있는 구조물의 양면대칭 패치보강은 항상 면내거동만을 유발하나 시공상 어려움이 있다. 반면에 일면 패치보강의 경우 인장력의 증가에 따라 중립축의 위치가 대칭이 아니므로 휨에 대한 강성도가 증가하게 되며, 결과적으로 적층판의 휨을 심화시키게 된다. 이 연구에서는 일면 패치보강된 적층판의 두께방향은 물론이고 원공주위의 응력집중계수를 산정하기 위해 p-수렴 완전층별모델을 제안하였다. 가정된 변위장의 정의를 위해, 임의의 층에서 변위-변형률 관계와 3차원 구성방정식은 2차원 및 3차원 계층적 형상함수의 조합이 사용된다. 원형경계의 기하형상을 나타내기 위해 초유한사상기법이 사용되며, 다른 외삽법을 사용하지 않고 각 층마다 절점에서의 응력값을 직접적으로 얻기위해 가우스-로바토 수치 적분이 수행되었다. 제안된 모델의 정확도와 단순성은 기존의 3차원 유한요소해석과 실험에 의해 구해진 결과들과의 비교를 통해 검증되었다. 또한 정사각형, 원형, 고리형 형상의 다양한 패치보강에 따른 휨효과를 조사하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권12호
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• pp.175-180
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• 2018

본 연구에서는 CFRP를 적층각도 45도로 제작하고 구조용 접착제로 접착된 TDCB(Tapered Double Cantilever Beam) 시험편을 CATIA로 설계를 하였고, 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 해석을 진행하였다. 연구 모델은 영국 산업 및 ISO 표준에 기초하여 설계하였으며, 모델 형상의 각도에 따라서 형상계수(m)를 변수로 설정하였다. 본 논문의 연구 결과로서, 모든 해석 시험편들 중에서 $4^{\circ}$ 인 경사 각도를 가진 시험편에서 최대 변형량은 12.628mm로 가장 높았으며 $8^{\circ}$에서 12.352mm으로 가장 낮은 값을 각각 보였다. 또한, 최대등가응력은 그 각도가 $6^{\circ}$에서 9210.3MPa가장 높았으며 $8^{\circ}$에서 4800.5MPa로 가장 낮은 값을 각각 보였다. 본 연구 결과를 통하여 CFRP로 제작된 적층각도를 가진 TDCB 구조물의 파손데이터를 확보할 수 있었으며, 본 연구결과를 토대로 얻은 CFRP로 접착된 TDCB 구조물의 파손데이터를 활용함으로서 실생활에서의 기계나 구조물에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.115-119
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• 2020

선택적 레이저 용융 (SLM, Selective Laser Melting) 기술은 미세한 금속 분말 위에 레이저를 조사하여 특정 영역의 융착을 진행하고 이 과정을 반복적으로 진행함으로써 최종적으로 3차원 형태의 구조물을 제작하는 최신의 적층 공정 기술이다. 적층 공정 기술 특성상 레이저에 의한 금속 소재의 용융 현상은 레이저의 조사 방향과 적층 방향 등 공정 조건에 의해 방향성을 가지게 되며 이로 인해 구조물 내에서 금속 소재 조성은 불균일 특성을 보인다. 본 연구에서는 SLM 기술을 적용하여 알루미늄 (AlSi10Mg) 시편을 제작하고 시편 내부의 소재 조성 특성을 분석하였다. 시편은 적층 제작 방향을 기준으로 0°, 45°, 90°로 구분하여 실린더 형태로 제작하였으며 시편 평면의 표면 형상을 광학적으로 분석하였다. 그리고 레이저 조사로 생성되는 시편 내부의 멜팅풀 형상을 대상으로 하여 멜팅풀 내부와 경계면에 대해 각각 TEM 분석을 수행하였다. 분석 결과로부터 멜팅풀 내부와 경계면의 미세 셀 구조의 차이를 확인하였고, Si 의 조성 비율이 셀의 경계면에서 더 높게 보임을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.147-158
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• 2004

많은 장점을 가진 복합재료를 사용한 보강판에 대하여 지금까지 많은 연구자들이 변위법에 근거한 등매개변수 평판 요소와 보요소를 결합한 유한요소법을 사용하여왔다. 이러한 유한요소법은 보요소를 평판 요소의 절점에 대한 강성으로 치환하기 때문에 보강재에 대한 국부적인 거동을 파악할 수 없으며 복합적층 구조인 경우 그 적용성이 제한적이다. 따라서, 본 연구에서는 복합재료 보강판의 해석에 있어 보강재 및 판에 대하여 3차원 쉘요소를 사용하여 거동을 분석하고자 한다. 본 연구에서는 Reissner-Mindlin의 1차 전단변형이론을 사용하였다. 그러나 Reissner-Mindlin이론에 의한 등매개변수 평판 휨 요소는 판의 두께가 얇아지는 경우 일반적으로 전단잠김현상과 가상의 제로에너지 모드가 발생하는데 이를 제거하기 위해 대체전단변형률장을 사용하였다. 폭-두께비, 형상비 뿐만아니라 경사판의 경사각 변화에 따른 임의방향 보강재를 갖는 단순지지된 복합적층 구형 및 경사판에 대한 처짐분포를 비교 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.247-258
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• 2004

복합적층 곡선패널의 비감쇠 강제진동문제를 해결하기 위한 쉘 요소를 제안하였다. 본 연구에서는 절점당 6개의 자유도를 갖는 4절점 EAS 쉘요소를 사용하였다. EAS 방법을 이용하여 전단잠김과 면내잠김 현상을 극복하였으며, 전단보정계수를 사용하지 않고 분포형상함수에 의해 두께방향에 따른 전단변형을 포물선으로 분포시킨 수정된 1차전단변형이론을 적용하였다. Newmark 직접적분법이 시간에 관한 운동방정식의 적분과 시간이력을 해결하기 위해 적용되었다. 곡선패널의 기하학적 조건과 화이버 보강각도 및 적층조건 등의 매개변수 변화에 따른 강제진동응답을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.65-71
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• 2012

본 논문에서는 수상/육상 착륙 환경에서 경항공기용 플로트의 구조적 안전성과 경량화 설계개선을 위하여 고유 진동수 및 정적 응력해석을 수행하였다. 경항공기용 플로트의 설계제원 및 형상도면을 기반으로 유한요소 모델링을 수행하였으며, 수상/육상 착륙 시점의 단순화된 하중조건을 플로트모델에 적용하였다. 먼저 알루미늄 플로트모델에 대하여 고유 진동수 및 응력해석 결과를 확인하였으며, 이를 기준으로 복합재료 적층판을 적용한 플로트모델의 구조적 안전성을 비교 검토하였다. 복합재료 플로트모델의 적층유형 및 두께 변화에 따른 무게감소와 파손지수 변화 등의 성능개선을 확인하였으며, 경량화 플로트설계에 적합한 적층유형을 제시하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.185-190
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• 2017

본 논문은 탄소섬유로 구성된 평판형태의 시험편에 굽힘 모멘트가 작용할 때 내부의 섬유구조에서 발생되는 굽힘 응력과 전단응력, 변형에너지에 관한 것이다. CFRP는 무수히 많은 섬유가 다축구조를 형성하고 있어 굽힘조건에서 응력을 효과적으로 분산할 수 있다. 이때 적층각도에 따라 다양한 물성을 보이게 되는데, 섬유의 수평방향인 Stacking angle $0^{\circ}$에서부터 수직방향인 $90^{\circ}$에 이르기까지의 결과에 있어, Stacking angle이 증가함에 따라 등가 응력과 전단응력이 점차 줄어들며 $60^{\circ}$를 기점으로 다시 증가함을 보이고 있다. 본 연구결과를 토대로,적층각도에 따른 평판에서의 굽힘으로 인한 파손특성을 해석적 접근을 통해 고찰하였으며, 본연구는 파손방지와 내구성 향상을 위한 안전설계에 기여할 수 있다고 사료된다. 또한 평판 형상으로서의 디자인적 요소를 융합기술에 접목함으로서 그 미적인 감각을 나타낼 수 있다.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권7호
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• pp.231-236
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• 2017

본 연구에서는 고분자재료인 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)과 구조용 금속인 SM45C로 이루어진 이종 복합재료가 경량화 재료용으로 사용되고 있다. SM45C를 심재로 갖고 양면에 섬유 적층각도가 다른 단반향 CFRP를 접착시킨 샌드위치형 복합재료를 이용하여 CT(Compact Tension)시험을 기초로 한 유한요소 해석을 진행하였다. CT시험은 하중을 받는 재료내의 크랙으로 인한 파괴거동을 확인하기 위한 대표적인 방법이다. 이종 복합재료를 기계 구조물에 적용하기 위해서는 크랙 및 구멍에 대한 영향을 연구하여야 한다. 샌드위치형 복합재료의 CT시험에 의한 파괴거동을 시뮬레이션 해석으로 연구하였다. 본 연구 결과로서, [0/60/-60/0]의 적층각도를 가진 단방향 CFRP 샌드위치형태 복합재료가 우수한 강도를 갖으며 최대 등가응력은 약 182GPa정도가 나타났다. 또한 복합 재료 형상으로서의 디자인적 요소를 융합 기술에 접목함으로서 그 미적인 감각을 나타낼 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제5권4호
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• pp.20-30
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• 2001

본 연구는 적층각 및 적층구성이 다른 판형 복합재료의 충격 손상에 대하여 비파괴시험적 관점에서 고찰하였다. 연구를 위하여 직조 및 단일방향 프리프래그로 만든 두가지 형식의 복합재료에 낙하식 충격을 가한 후 비파괴검사를 수행하였다. 비파괴검사는 $ZnI_2$를 침투한 X-ray 검사 그리고 초음파 C-scan 검사를 수행하였고 결함의 종류에 따라 이들 검사에 대한 검출효과를 비교하였다. 그리고 두가지 형식의 복합재료 시험편에 대하여 충격 에너지별 결함의 발생정도를 비교하였다. 시험결과, 결함의 검출효과에 대하여서는 층간 분리 검출은 초음파 검사가 효과적이고 기지 크랙 및 섬유 파단은 침투제를 적용한 X-ray 검사가 효과적이었다. 그리고 적층각 및 적층구성에 따라 결함의 형상 및 발생정도에 상당한 차이가 있었으며, 충격 에너지가 증가할수록 기지 크랙, 층간 분리, 섬유 파단의 순으로 결함이 발생하였고 그 크기도 대체적으로 증가하는 경향을 보였다.