• Composites Research
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• 제31권4호
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• pp.151-155
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• 2018

기계적 조인트와 접착 조인트는 구조물의 일반적인 접합 방법이다. 접착 조인트는 기계적 체결법에 비해 넓은 면적에 하중이 분포되고 우수한 피로 특성을 가진다. 이러한 특성에도 불구하고, 접착 조인트는 환경조건이나 작업자의 숙련도에 대한 접착 건전성이 크게 달라진다. 따라서 접착 조인트의 건전성을 평가 할 수 있는 기술이 필요하다. CNT를 접착제에 분산시켜 접착조인트의 전기적 특성을 측정하는 전기저항법은 결함을 검출하는 매우 유망한 기술이다. 본 논문에서는 초음파 분쇄기와 3-roll-mill을 이용하여 접착제에 CNT를 균일하게 분산시켰으며, 알루미늄-알루미늄 단일 접착 조인트를 제작하여 탄소나노튜브(CNT) 함량에 따른 정적 강도의 변화를 평가하고, 전기저항법을 이용하여 결함탐지능을 평가하였다.

• Composites Research
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• 제19권4호
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• pp.15-22
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• 2006

구조물 설계에 복합재료-금속 접착제 결합 조인트의 개발 및 사용을 제한하는 가장 큰 요인은 접착 조인트의 하중지지 능력 예측을 위한 접착 계면의 강도 평가 방법의 부재이다. 본 연구에서는 복합재료-탄소강의 접착 강도를 계면 모서리에서의 응력강도계수와 파괴 인성 값으로 평가하였다. 구체적으로 동시 경화 성형법으로 제작된 복합재료-탄소강 양면 겹치기 접착조인트의 하중지지 능력을 파괴 역학적 분석 방법을 통하여 결정하였다. 이종재료 계면 모서리 첨단의 응력 특이성과 그 지수를 제시하고 최종적으로 응력강도계수와 실험을 통한 계면의 파괴인성 값을 획득하였다. 서로 다른 접합 길이를 갖는 조인트의 하중지지 능력 비교를 통하여 양면 겹치기 접착 조인트의 파괴 인성치와 혼합 모드에서의 균열 진전 기준을 $K_1-K_{11}$ 평면 내에 도시하였다.

• Composites Research
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• 제16권4호
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• pp.51-58
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• 2003

접착 조인트의 안전성은 사용되는 열경화성 접착제의 경화상태에 많은 영향을 받기 때문에, 실시간으로 접착 조인트의 경화를 모니터링 할 수 있다면 조인트의 품질을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 조인트의 경화 중 접학제의 소산계수를 측정하여 이를 접착제의 경화도로 환산할 수 있는 기법을 제안하였다. 접착제의 소산계수와 경화도의 관계를 실험적으로 연구하였으며, 온도와 경화도에 따라 민감하게 변하는 소산계수로부터 온도가 미치는 영향을 제거하였다. 연구결과 접착제의 소산계수는 그 경화율과 유사한 경향을 보임을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제24권5호
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• pp.23-28
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• 2011

본 논문에서는 필라멘트 와인딩 시 장력에 의해 복합재료에 발생한 압력 정보를 이용하여 동시경화법으로 제조된 T800 탄소섬유/에폭시 복합재료-알루미늄 단면겹치기 접착조인트의 접착강도를 부가압력의 크기에 따라 측정하였다. 실험시편은 오토클레이브 진공백 성형을 통해 성형압력 (절대압력 0.1MPa, 0.3MPa, 0.7MPa)을 조절하여 제작하였다. 접착강도를 측정하기 위하여 인장실험이 실시되었으며, 필라멘트 와인딩 공정에 의해 제조된 Type III 수소저장용가의 복합재료-알루미늄 라이너의 계면 접착강도를 측정하기 위해 단면겹치기 접착조인트의 접착부에 일정한 압력을 가해줄 수 있는 압력부가 장치를 설계하였다. 적층된 복합재료에 가해지는 부가압력이 접착강도에 미치는 영향을 확인하기 위해 서로 다른 세 종류의 부가압력 (절대압력 0.1MPa, 0.3MPa, 0.7MPa)을 시편에 부가하여 접착강도를 측정하고, 그 결과를 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권2호
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• pp.111-118
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• 2010

복합재료 구조물에서 조인트 부위는 매우 취약한 부분이다. 본 논문에서는 후판 알루미늄-알루미늄 조인트 및 복합재-알루미늄 조인트를 접착제로 접합하여 제작한 다음, 인장실험을 수행하여 파손형태를 고찰하였다. 또한, 항복 변형률에 기초한 수정 파손영역 이론을 제안하였으며, 파괴모드별 파손하중과 상호 비교하였다. 후판 알루미늄-알루미늄 조인트와 복합재-알루미늄 조인트의 파손강도를 동일한 파손기준값을 적용하여 예측하였으며, 제작된 14종류의 시편에서는 최대 19.3% 오차범위 내에서 파손강도를 예측할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.333-340
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• 2011

본 연구에서는 복합소재 단일겹치기 조인트의 접착부재 형상 및 필렛 유무에 따른 응력집중 완화 효과를 평가하였다. 이를 위해 6가지 서로 다른 끝단부 형상에 대해 비선형 유한요소 해석을 수행하였다. 또한, 복합재 접착부재와 접착제의 다양한 강성비에 따른 6가지 모델의 최대 전단 및 수직응력의 변화를 고찰하였다. 접착부재가 순방향 테이퍼를 갖는 모델의 경우에는 가장 높은 응력값을 보여 조인트의 접합강도가 가장 취약할 것으로 예상되었다. 이에 반해, 접착부재가 역방향 테이퍼를 갖고 필렛이 존재할 경우 가장 낮은 응력값을 보였다. 접착부재와 접착제의 강성변화에 따른 최대응력 변화를 고찰한 결과 접착부재의 강성은 클수록, 접착제 강성은 낮을수록 응력집중은 완화되었다.

• Composites Research
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• 제21권4호
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• pp.7-14
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• 2008

접착제 이용 결합 조인트의 하중지지 능력 예측 기법은 점착제를 이용한 접합 조인트 설계에 있어서 가장 중요한 기술이다. 본 연구 계면 파괴역학을 이용하여 복합재료/금속 접착 조인트의 하중지시 능력을 예측하는 기법을 소개한다. 구체적으로 복합재료/탄소강 결합의 접착 강도를 계면 균열의 에너지 방출률과 계면 파괴인성치 개념을 사용하여 평가하는 방법을 제시 검증하였다. 계면 균열의 에너지 방출률은 유한요소해선 결과를 이용한 가상 균열 닫음 기법 (VCCT)을 사용하여 계산하였으며, 게면 파괴인성치는 이종재료 ENF (end-notched flexure) 시편을 고안하여 측정하였다. 고안된 이종 재료 ENF 시편을 사용하여 시편의 두께에 상관없이 일관된 Mode II 계면 파괴인성치를 측정할 수 있음과 양면 겹치기 접합 조인트의 특성 에너지 방출률이 측정된 계면 파괴인성치와 일치함을 확인하였다. 따라서 에너지 방출률에 근거한 계면 균열 진전 기준은 접착 조인트의 하중지지 능력을 신뢰성 있게 예측하는 실제적인 설계 도구로서 활용될 수 있다.

• Composites Research
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• 제32권1호
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• pp.37-44
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• 2019

스카프 접착 조인트를 마이크로 볼트로 보강하였을 때, 볼트의 보강효과를 얻을 수 있는지를 시험으로 연구하였다. 스카프 형상에 따른 조인트 보강효과를 확인하기 위해 3가지 스카프비(1/10, 1/20, 1/30)를 고려하였다. 접착면적에 따른 핀의 밀도를 동일하게 유지하기 위해, 1/10, 1/20, 1/30 스카프비를 가지는 조인트에 각각 16, 32, 48개의 볼트를 보강하였다. 기준값을 획득하기 위해 접착제로만 체결된 조인트와 마이크로 볼트만 사용한 조인트에 대한 시험도 수행하였다. 시험 결과 접착제만 적용한 경우, 각 스카프비(1/10, 1/20, 1/30)에 따른 파손하중은 29.7, 39.6, 44.8 kN로 나타났다. 마이크로 볼트로 보강한 경우 파손하중은 스카프비에 따라 각각 28.4, 37.2, 40.1 kN으로 나타났는데, 순수 접착 조인트 파손하중의 96, 94, 90%에 해당한다. 마이크로 볼트만 사용한 경우, 파손하중은 접착 조인트 인장강도의 13-25%에 불과하였다. 스카프비 1/10 조인트의 피로시험 결과 접착제와 볼트를 동시에 사용한 하이브리드 조인트의 피로강도가 접착제만 사용한 경우의 피로강도보다 증가하였지만, 증가율은 2-3%로 미미하였다. 본 연구를 통해 박리응력이 파손의 주원인이 되는 구조물에서와 달리, 전단응력이 파손의 주원인이 되는 스카프 조인트의 경우 마이크로 볼트의 보강효과는 나타나지 않는 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제28권6호
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• pp.348-355
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• 2015

접착 조인트는 환경조건 및 작업자의 숙련도에 따라 접착강도가 크게 변화될 수 있으므로 이에 대한 비파괴 검사법은 매우 중요하다. 최근 접착제에 1-2 wt%의 CNT를 첨가하고 저항변화를 측정하여 접착 체결부의 내부 결함을 검출하는 전기저항법이 제시되었다. 전기저항법에서는 동일조건에서 접착조인트의 저항값이 일정하도록 하기 위하여 CNT의 균일한 분산이 매우 중요하며 이에 따라 결함 검출의 정확도가 좌우된다. 본 연구에서는 4가지 분산 방법으로 CNT를 접착제에 분산시켜 접착조인트을 제작하고 전기적 물리량을 측정하였다. 초음파를 이용한 CNT의 전처리 및 기화과정, 물리적 교반 방법등을 선정하여 효율적인 분산방법을 정립하고 분산성을 평가할 수 있는 척도를 제시하였으며 일반적인 분산 방법 대비 선정된 분산 방법을 적용했을 때 전기저항법의 결함검출능을 비교하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.1-5
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• 2019

본 연구는 접착조인트의 파손모드 및 파손강도 연구를 위해 단일 겹침 시편(Single lap shear joint)을 이용하여 해석을 실시하였다. 알루미늄과 스틸, Araldite 접착제를 이용, 시편을 제작하여 인장시험을 진행하였으며 시험데이터를 이용, 유한요소해석 결과와 비교 분석하였다. 알루미늄과 스틸, 접착제 모두 비선형해석을 통해 정확한 거동을 묘사하고자 하였다. 시험결과 파단강도는 Overlap length와 Width가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였다. 또한 이종재료 조인트의 경우 동종재료 조인트와 비교 시 10~17% 정도의 파손강도 증가를 보였다. 이는 강성이 강한 스틸을 함께 사용함으로써 판재의 굽힘변형이 줄어들고 이를 통해 본드의 응력집중을 막는 효과를 가져왔기에 나타난 현상으로 분석된다. 유한요소해석을 통한 응력분포 및 변형률 분포를 분석한 결과 동종재료의 경우 본드 양 끝단, 이종재료의 경우 강성이 약한 판재와 가까운 부분에서 집중이 발생하였다. 응력집중 및 파손의 주요 인자를 확인하기 위해 본드의 각 성분 별 응력 값을 측정해 본 결과 1-3방향 전단응력 이 파손의 가장 큰 인자로 분석되었다.