• Composites Research
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• v.12 no.3
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• pp.8-16
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• 1999

Carbon woven fabric/C/SiC composites were fabricated by multiple impregnations of carbon woven fabric/carbon preform with the polymer precursor of SiC, i.e., polycarbosilane. In addition, two kinds of low density carbon/carbon preforms which had different fiber volume fraction and fiber orientation, i.e., a carbon woven fabric(${\thickapprox}$55 vol%)/carbon and a chopped carbon fiber${\thickapprox}$40 vol%)/carbon composites, were reaction-bonded with a silicon melt at 1$700^{\circ}C$ in a vacuum to fabricate dense carbon fiber/Si/SiC composites. The reaction-bonding process increased the density to ~2.1 g/$cm^3$ from 1.6 g/$cm^3$ and 1.15 g/$cm^3$ of a carbon woven and a chopped carbon preforms, respectively. All of the composites fractured with extensive fiber pull-out. The higher the density the higher the stiffness and proportional limit stress. The mechanical properties obtained from a three-point bend and tension tests were compared. The ratios of the peak tensile stresses to the bending strengths of a carbon woven and a chopped carbon composites were about one-third, respectively. The carbon woven fabric/Si/SiC composites with density of 2.06 g/$cm^3$ showed ~120 MPa of ultimate strength and ~80 MPa of proportional limit in bend testing.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.1
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• pp.11-19
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• 2001

기능경사재(FGM)는 구성 물질의 체적분율(volume fraction)이 복합재 전체에 걸쳐 연속적 그리고 기능적으로 분포되어 있어, 기존의 이종물질 접합식(bi-material-type) 복합재보다 현저히 우수한 열기계적 특성을 가진다. 하지만, 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 거동은 체적분율의 분포형태와 경사층이 차지하는 상대두께비에 따라 절대적으로 좌우된다. 본 연구는 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 특성의 이들 두 설계인자에 대한 파라메트릭 FEM해석을 다룬 것이다. 열-탄소성 이론과 유한요소 근사화에 따라 연구용 2차원 FEM 프로그램을 개발하고, 대표적인 3층 구조의 2차원 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 특성을 설계변수의 다양한 조합에 따라 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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• 1999.11a
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• pp.118-123
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• 1999

저밀도 폐놀계 탄소/탄소 복합재의 층간전단강도를 개선하기 위해 흑연분말, 카본블랙, 카본매트, 단섬유 등의 첨가제를 사용하였다. 카본매트와 단섬유를 첨가한 경우, 수지의 부족에 의한 층간접착력의 약화를 가져왔으며, 카본블랙을 첨가한 경우에도 큰 효과를 나타내지 못했다. 흑연을 첨가했을 때 약 30%의 층간강도 개선을 가져왔으며 특히 9 vol.%의 첨가량에 대해서 가장 큰 효과를 보였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.8
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• pp.687-693
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• 1997

4방향성(4D)탄소섬유 프리폼을 각각 polyfurfury1 alcohol과 석탄계 핏치로 함침하는 방법과 CVI방법에 의하여 열분해 탄소로 증착하는 방법을 채택하여 4방향성 탄소/탄소 복합재를 제작하였다. 아크플라즈마 토치 및 지상연소 시험에 의하여 이들의 삭마특성을 비교 관찰하였다. 4D 탄소/탄소 복합재의 기공도는 밀도가 증가할 수록 감소하였으며, 고밀도화된 시편일 수록 삭마저항성이 우수하게 나타났다. CVI-핏치계 4D 탄소/탄소 복합재가 내삭마 성능이 가장 우수하였다. 삭마거동은 결합재의 종류와 복합재의 밀도 및 기공도에 크게 의존함을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• v.13 no.2
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• pp.22-29
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• 2000

Although C/C composites have excellent mechanical properties at high temperature, the disadvantage of oxidation in air restricts their applications. Thus a lot of investments have been studied to improve this drawback. In this study, SiC used as a thermal protective coating material possesses almost the same expansion coefficient compared to that of carbon, so SiC was coated on 4D C/C composites by Pack-Cementation process. For SiC-coated C/C composites, optical microscopy observations were performed to estimate the conversion mechanism involved and air oxidation tests were also performed to evaluate the improvement of oxidation resistance. Afterwards the optimum conditions of coating process were estimated from the results of several analysis and tests.

• Composites Research
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• v.33 no.3
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• pp.101-107
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• 2020

This study investigates the characterization on the thermal insulation properties of silicon carbide coating on the C_f-C composites. The silicon carbide coatings by chemical vapor deposition on the C/C composites are prepared to evaluate thermal resistance. Firstly, we perform the basic insulation test by thermal shock at 1350℃ in air on the C/C composite and SiC-coated C/C composite. We also performed the burner tests on the surface of the composites at high temperatures such as 1700 and 2000℃, and the weight change after burner tests are measured. The damages on the surface of C/C composite and SiC-coated composite are observed. As a result, the SiC coating is beneficial to protect the C/C composite from high temperature even though damages such as defoliation, crack and voids are observed during burner test at 2000℃.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.13-13
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• 1999

본 논문에서는 해석영역의 형상변화, 즉 로켓노즐 내열재의 삭마로 인해 야기된 경계 면의 이동을 고려하면서 2차원 비정상 비등방성 재료의 열전달 문제를 해석할 수 있는 수치해석에 대해 기술하였다. 수치해석 알고리즘은 유한요소법이며 열해석시 경계면 이동으로 인한 격자계의 절점 좌표점이 계산과정 동안에 이동하는 변형 가능한 유한요소격자(transformable finite-element grid)를 사용하였다. 본 수치해석기법의 타당성 입증을 위해 극심한 열하중이 부여된 조건하에서 엄밀해가 존재하는 비정상 축대칭문제 및 고체로켓 노즐내열재에 대해 열해석을 수행하였으며, 그 결과 수치해는 엄밀해 또는 실험치와 잘 일치함을 보이었다. 여러 가지 복합재로 구성된 내삽노즐 또는 외삽노즐에 대해서도 안정된 수치해를 얻을 수 있었다. 아울러 노즐목삽입재로 탄소-탄소 복합재를 적용한 고체추진기관 내삽노즐을 해석모델로 택하여 열전달 해석을 수행하고 해석결과를 분석하였다. 노즐의 표면산화반응에 대한 열반응상수, 즉 Arrhenius 형태로 표시된 식에서 pre-exponential factor 및 activation energy 변화가 탄소-탄소 복합재 및 탄소-페놀릭 복합재의 삭마량에 미치는 영향에 대해서 고찰하였다.

• Composites Research
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• v.31 no.6
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• pp.392-397
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• 2018

In this study, the development purpose is to replace steel Tie Rod of commercial vehicle to the carbon composite by a braiding process. CFRP tie rod was designed to meet the performance requirements of existing products by designing the cross section of the core for braiding weaving and the structural design of the joint between the core and the carbon fiber. The specimens were fabricated by braiding method and applied to structural analysis through test evaluation. The manufacturing process proceeded from braiding to infusion through post-curing process. The test evaluation of the final product was satisfactorily carried out by sequentially performing tensile test, torsion test, compression test and fatigue test. In addition, the weight of CFRP tie rod could be reduced by about 37% compared to existing products.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.558-561
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• 2010

본 연구에서는 나노복합재의 탄소성 거동과 항복응력을 예측하기 위해 분자동역학 전산모사를 수행하였다. 나일론 기지와 실리카 나노입자가 포함된 단위 셀 구조로부터 나노입자의 체적분율 변화에 따른 응력-변형률 선도를 등변형률을 적용한 등온등압 앙상블 전산모사로부터 도출하였다. 4%의 변형률 범위에서 나노복합재의 탄성계수를 도출하였고, 이를 이용하여 2% 오프셋 방법으로 항복응력을 예측하였다. 나노입자의 유무에 따른 항복평면의 변화와 고분자 재료에서 나타나는 정수압 효과가 항복평면에 미치는 영향을 확인하기 위해 일축 인장/압축 그리고 이축 인장/압축을 수행하였고, 각각의 경우에 나타나는 나노복합재 내부의 자유체적 변화에 대한 분석을 통해 나노입자의 강화효과를 고찰하였다. 또한 고분자 기지로 인해 발생하는 정수압 효과를 반영한 von-Miss 항복평면을 도출하고, 입자의 체적분율 변화에 따른 항복응력의 예측이 가능하도록 정수압효과에 대한 파라메터를 체적분율의 함수로 근사하였다.

• Composites Research
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• v.26 no.6
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• pp.355-362
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• 2013

Carbon particle based nanocomposites have been studied. Nanocomposites containing CNT and graphite particles were manipulated by aligning the micro/nano-size particles with electric field. Electric field is applied to the suspension of epoxy matrix and particulate inclusions in order to align them along the direction of the electric field. Particles aligned in a uniform direction act as a fiber in a CFRP composite. The mechanical strength and physical characteristics highly depend on particles' distribution pattern and amount. In this study, the characteristics of radioactive barrier are emphasized, which has been rarely discussed in the literature. A number of sample coupons were tested to verify their performance. The procedure of manufacturing nanocomposites by means of extremely small size particle alignment is presented in sequence. Several physical and structural performances of composites containing aligned and randomly distributed particles were compared. The results show particle alignment is very effective to enhance directional strength and radioactive barrier performance.