• 대한기계학회논문집A
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• 제30권12호
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• pp.1543-1550
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• 2006

Since the performance of joints usually determines the structural efficiency of composite structures, an extensive knowledge of the behavior of adhesive joints and the related effect on joint strength is essential for design purposes. In this study, the torque capacity of adhesive joints was predicted using the combined thermal and mechanical analyses when the adherend was a composite tube. A finite element analysis was performed to evaluate residual thermal stresses developed in the joint, and mechanical s stresses in the adhesive were calculated including both the nonlinear adhesive behavior and the behavior of composite tubes. Three different joint failure modes were considered to predict joint failure: interfacial failure, adhesive bulk failure, and adherend failure. The influence of the composite adherend stacking angle on the residual thermal stresses was investigated, and how the residual thermal stresses affect the joint strength was also discussed. Finally, the predicted results were compared with experimental results available in literature.

• 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.

• Composites Research
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• 제14권6호
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• pp.32-37
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• 2001

광섬유 센서의 복굴절 현상을 방지하기 위해 리코팅이나 유리 튜브를 이용하여 보호하는 방법이 있다. 하지만, 이와 같은 처리를 하였을 경우 센서의 변형률 전달성에 대한 검증이 아직 이루어지지 알았다. 본 연구에서는 세가지 형태(재킷이 벗겨진, 리코팅을 한, 유리 튜브로 보호한)의 광섬유 브래그 격자 센서를 제작하여 그라파이트/에폭시 복합재료 적층시편의 인장 실험을 통해 변형률 전달성을 검증하였다. 광섬유 센서는 삽입 적용하였고 표면에 부탁한 변형률 게이지와 값을 비교하였다. 그리고 변형률 구배가 존재하는 경사진 알루미늄 시편의 인장 실험을 통해 각 센서의 신호 특성을 비교하였다.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.270-274
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• 2023

필라멘트 와인딩 공정을 사용한 FRP 복합재의 적층 구조는 기존의 FRP 복합재의 적층 구조와는 다를 뿐만 아니라 일반적인 적층 구조를 토대로 기계적 물성에 대해서 분석하고자 한다면 그에 대한 영향을 파악하는 것이 어렵다. 따라서 전반적인 성능을 향상시키기 위해 기계적 물성을 개선하고 교차 적층 구조를 최적화하는 것이 필수적이다. 따라서 본 연구는 비정질 할로이사이트 나노튜브(Amorphous Halloysite Nanotubes, A-HNT)를 5개의 층 배열을 통해 교차 적층 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 구조의 저속 충격 특성에 미치는 영향을 조사하는 것을 목표로 한다. 중량 낙하식 충격시험을 통하여 라미네이트의 저속 충격 특성을 확인하였으며, 충격을 가한 후에 현미경을 통하여 충격 파손 모드와 손상 정도를 비교 평가하였다. 나노 입자의 첨가 여부에 따른 각각의 교차 적층 구조 라미네이트를 10 J과 15 J의 충격에너지에서 비교하였다. 10 J의 경우 흡수에너지는 각 구조에서 비슷한 경향을 보였다. 그에 비해 15 J의 경우 흡수에너지는 각 구조에서 다른 흡수에너지를 가지며, 나노 입자가 첨가되지 않은 구조가 가장 높은 흡수에너지를 가진다. 또한 광학현미경을 통하여 각 구조에서 다양한 충격 파손 모드가 관찰되었다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.353-357
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• 2016

B-stage 레진 필름에 탄소나노튜브(CNT) 등을 균일하게 분포시킨 뒤에 기타의 보강섬유 층과 함께 여러 겹으로 적층하여 하이브리드 형태의 복합재료를 만드는 방법은 유용하다. 본 연구에서는 CNT가 포함된 에폭시 레진으로부터 shear mixing 및 Three-roll mill 공정을 이용하여 B-stage 레진 필름을 제작하였다. 두 공정을 통해 형성된 CNT/레진 복합재 필름의분산도를 파단면의 SEM 관찰을통해분석하였다. 보다 효율적인 공정을 위해 Calendering pass 횟수에 따른 분산도를 평가하였다. Pass의 횟수에 따른 샘플을 제조하고 CNT 분산도는 SEM 이미지를 통해 확인하고, 전기 전도도 측정을 통해 분석하였다. 추가적으로 gap mode, force mode를 통해 제작한 각각의 샘플의 전기 전도도를 측정하여 CNT 분산도를 분석하였고 이를 통해 최적공정을 도출하였다.

• Composites Research
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• 제19권5호
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• pp.28-33
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• 2006

본 논문에서는 카본 블랙, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브를 혼합한 유리섬유/에폭시 복합재료 적층판의 복소 유전율과 그 특성이 전자파 흡수체 설계에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 실험은 벡터회로망분석기와 7 mm 동축관을 이용하여 0.5 GHz$\sim$18 GHz의 주파수 영역에서 수행하였다. 실험결과는 복합재료의 복소 유전율이 첨가된 탄소나노소재의 함유율과 그 특성에 강하게 영향을 받는 것으로 나타났다. 복소 유전율의 실수부와 허수부는 탄소나노소재의 함유량에 따라 증가하지만, 탄소나노소재의 형태에 따라서 그 증가율이 모두 다르게 나타났다. 이러한 상이한 증가율은 단층형 흡수체의 설계에 있어서 두께에 영향을 준다. 이러한 영향은 단층형 흡수체를 설계하기 위한 복소 유전율의 해와 실험으로부터 얻은 세가지 종류의 복합재료의 복소 유전율을 함께 배치한 Cole-Cole 선도를 이용하여 평가되었다. 설계결과를 바탕으로 각각의 탄소나노소재를 이용하여 -10 dB의 흡수대역이 모두 3 GHz이면서 두께가 서로 다른 흡수체를 개발하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권10호
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• pp.687-694
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• 2019

초경량 항공기 구조의 날개 보로 사용되는 원통형 복합재료 날개 보는 굽힘 모멘트와 전단하중을 동시에 받고 있는 구조물이다. 하지만 기존의 일반 원통형 보는 상하부의 굽힘 모멘트, 좌우부의 전단하중을 지지하는 구조적 특성을 고려하지 못하므로 비효율적일 수 있다. 따라서 섬유각 또는 복합재료를 적절히 배열하여 효율적으로 구조물을 만드는 것이 필요하다. 본 연구에서는 원통형 복합재료 보의 굽힘강도와 전단강도의 증가를 위해 보의 단면을 상하좌우로 분할하여 적층순서를 달리함으로써 효율적인 하중지지가 가능하게 하였다. 상용 프로그램 MSC/NASTRAN을 이용한 구조해석을 통해 원호 분할각과 섬유각에 따른 수직변위, 수직변형률, 전단변형률 계산하였다. 계산 결과에 따르면 새롭게 제안된 원통형 보의 분할각과 섬유 방향각을 선택하여 구조 강도를 증가시킬 수 있음을 제시하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제26권5호
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• pp.36-42
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• 2008

Carbon nanotube (CNT) aluminum composite coatings were built up through kinetic spraying process. Deposition behavior of CNT aluminum composite on an aluminum 1050 alloy substrate was analyzed based on deposition mechanism of kinetic spraying. The microstructure of CNT aluminum composite coating were observed and analyzed. Also, the electrical resistivity, bond strength and micro-hardness of the CNT aluminum composite coatings were measured and compared to kinetic sprayed aluminum coatings. The CNT aluminum composite coatings have a dense structure with low porosity. Compared to kinetic sprayed aluminum coating, the CNT aluminum composite coatings present lower electrical resistivity and higher micro-hardness due to high electrical conductivity and dispersion hardening effects of CNTs.

• Composites Research
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• 제31권3호
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• pp.88-93
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• 2018

본 연구에서는 입자크기가 서로 다른 할로이사이트 나노튜브(Halloysite nanotube, HNT)와 밀드 카본(Milled carbon, MC) 강화 복합재료를 사용하여 손상된 복합재료 적층판을 계단형 패치 보수법에 따라 수리하고, 손상된 면과 수리면 사이의 접합 계면에 입자가 미치는 기계적, 구조적 영향을 분석하였다. 이 때, 고온고습의 가혹한 수분 환경에 장시간 노출시켜 손상된 판을 형성하는 기존 재료와의 상대적인 재료 물성 회복률을 비교하였으며 기계적 물성 시험을 통해 성능평가를 실시하였다. 그 결과 $70^{\circ}C$ 고온 증류수에서 HNT는 입자 첨가량에 따라 흡습률이 MC에 비해 뚜렷한 차이를 보였으며 인장강도와 굽힘강도의 경우, 대체적으로 HNT로 강화된 복합재를 사용하여 보수한 시험편이 흡습 전과 후 모두 높은 수치를 나타냈다. 특히, 0.5, 1 wt. %의 HNT가 첨가되었을 때 흡습률이 가장 적었고 이는 기계적 강도 증가에 관여하는 하나의 요인으로 작용하였다. 반면 MC는 소량만으로도 높은 흡습 저항성을 나타냈으며 하중의 방향에 따라 강도의 차이가 발생했다.