• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.8-15
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• 2021

조선해양 산업에서 선박의 에너지 절감과 운항효율 향상을 위한 부품의 경량화 기술이 요구됨에 따라서, 고강도의 경량소재인 섬유강화 복합소재를 부품소재로 적용하는 방안이 검토될 수 있다. 본 연구에서는 LNGC 경량화를 위해 파이프 지지용 클램프의 섬유강화 복합소재 적용 가능성을 평가하였다. 탄소섬유 및 유리섬유를 강화섬유로 하여 섬유강화 복합소재를 제조하였으며, 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램을 통해 복합소재의 강화재료와 기지재료의 물성을 역계산하여 섬유 적층 패턴별 물성 변화에 따른 성능 예측을 수행하였다. 또한, 유한요소해석 프로그램를 통해 복합소재 두께에 따른 클램프의 구조해석을 수행하였다. 연구결과 경량화를 위해 클램프의 섬유강화 복합소재의 적용시 두께 선정에 주의가 필요함을 확인할 수 있었다. 향후 보완 설계 시 구조물의 형상변경 및 경량화를 위한 구조변경에 용이할 것으로 판단된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제17권2호
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• pp.81-88
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• 1997

탄소섬유강화복합재료(CFRP) 적층판에 비교적 낮은 에너지의 충격을 주어, 충격에 의해서 손상된 적층판을 사용하여 인장강도, 파괴 인성 및 AE 신호 특성에 미치는 충격 손상의 영향에 대하여 검토하였다. 충격손상재의 인장강도, 파괴 인성 및 AE-event count는 충격 속도와 박리 면적의 증가에 따라서 감소함을 알 수 있었다. 그리고 충격시험시에 발생한 박리 면적은 충격 속도와 비례하였다. 또한 적층 방법에 따른 손상재의 강도비와 파괴 인성비가 달라짐이 확인되어 복합재료의 내충격 설계시 손상량과 손상재의 파괴 인성 및 강도에 대한 정량적 평가를 AE 신호로부터 해석할 수 있음이 확인되었다.

• Composites Research
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• 제31권2호
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• pp.69-75
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• 2018

본 연구에서는 직물 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 직교 격자 형상으로 적층한 패널 구조를 제안하고, 기계적 특성에 대한 분석 및 연구를 수행하였다. 프리프레그를 재단하여 적층하는 방식으로 직교 격자 구조를 제작하였으며, 하부의 적층판과 오토클레이브 공정 일체 성형을 통해 격자 패널 구조를 제작하였다. 본 연구에서는 인장, 압축, 전단, 굽힘 하중을 부가하여 제안된 격자 패널 구조의 거동을 확인하였으며, 이러한 시험을 통해 본 직교 격자 구조물의 강성 증가 효과를 입증하였다. 또한, 유한요소해석 모델을 구축하여 시험 결과와 비교하였으며, 이를 통해 시험과 해석의 타당성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.481-486
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• 2010

Carbon Fiber Reinforced Plastic(CFRP) 복합재료는 높은 비강성 및 우수한 화학적 특성 등으로 인하여 여러분야에서 점점 사용이 증가하고 있다. 대부분의 CFRP 복합재료는 여러 부품들의 조립을 통해 제작된다. 이러한 독립된 부품들은 볼트, 핀 등과 같은 기계적인 방법을 통해 체결된다. 볼트나 핀에 의한 hole은 구조내에서 노치로 작용하여 부품의 강도저하의 원인이 된다. 본 논문에서는 홀의 크기와 시험편 폭이 노치재의 파괴강도에 끼치는 영향을 평가하여 hole을 포함하고 있는 평직 CFRP 복합재료의 정하중 파괴 강도를 실험적으로 평가하였다. 이를 위하여 본 논문에서는 홀 크기와 시험편 폭에 따른 점응력 조건의 특성길이를 평가하였으며, 특성길이와 노치재의 파괴강도의 관계를 확인하였다. 이를 이용하여 노치재의 정하중 파괴기준을 재정의하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.889-895
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• 2012

탄소섬유강화(CFRP) 복합재료는 높은 비강성과 비강도 특성을 갖고 있기 때문에 항공기, 자동차 등의 경량화가 요구되는 분야에서 금속재를 대체하여 사용 빈도가 급격히 증가하고 있다. 그 중 항공기의 경우, 동체가 고온 다습한 환경 조건에 노출되는 경우가 많기 때문에 CFRP를 이용한 항공기의 건전성 확보를 위하여 실제 환경에서의 강도 특성을 연구할 필요가 있다. 본 논문에서는 CFRP시험편을 $75^{\circ}C$의 물에 장기간 침지하였으며. 이 시험편을 이용해 침지 기간별로 인장강도를 평가하였다. 또한, SEM을 이용하여 흡습 기간에 따른 파단면의 파괴양상을 분석하였으며 300일간 침지된 시험편에 대해 응력비 R=0.1 조건으로 피로시험을 수행하여, 침지하지 않은 시험편에 비해 피로수명이 크게 저하되는 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.1-7
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• 1999

비선형 하중/변위 거동을 나타내는 모재 지배 복합재료의 피로수명 예측을 이론과 실험에 의해 연구하였다. 재료의 비선형성을 고려하기 위해 초기 피로계수와 탄성계수의 관계를 나타내는 응력함수를 도입하였다. 피로계수와 참고계수 개념을 기반으로 하여 새로운 피로수명 예측식이 가한 하중 수위의 함수로 유도되었다. 예측 결과는 직교이방성 탄소섬유/에폭시 적층판을 사용한 원통형 시편의 비틀림 피로 실험과 비교되었으며, 제안된 식은 실험치와 잘 일치하였다.

• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.80-86
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• 1999

본 연구에서는 카본 스크림과 유리 스크림을 사용한 복합적층판과 원형 관의 기계적 특성을 평가하였다. 탄소섬유강화 복합재료의 층과 층 사이에 카본 스크림 또는 유리 스크림을 사용하여 제작하였다. ASTM 규격에 따라 섬유방향의 강도와 강성, 섬유수직방향의 강도와 강성 그리고 전단강도와 전단강성을 측정하였다. 본 실험 결과, 스크림재료를 사용한 경우에 섬유방향의 기계적 특성은 감소하였으나, 섬유수직방향의 기계적 특성은 상당히 개선되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권6호
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• pp.717-723
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• 2010

많은 연구자들이 평직 탄소섬유강화플라스틱에 대해서 연구해왔지만 피로 균열 진전에 관한 연구는 아직도 미지한 상태이다. 그리고 하중과 섬유 배열 각도에 따라 균열 진전 양상이 다름을 알 수 있다. 본 연구에서는 서로 다른 두 개의 섬유 배열각도($0^{\circ}$, $45^{\circ}$)에서 평직 탄소섬유강화플라스틱의 피로 균열 진전에 대해 연구하였다. 평직 탄소섬유강화플라스틱의 피로 균열 진전 테스를 하중비 0.1에 10Hz로 수행하였다. 그 시험 결과로써, 피로 균열 진전 속도(da/dN)와 에너지해방률(${\Delta}G$)과의 그래프를 도출하였고, 섬유 배열 각도에 따른 균열 진전 양상을 $0^{\circ}$의 경우에는 Mode I를 적용하였고, $45^{\circ}$의 경우에는 Mixed Mode를 적용하였다.

• 폴리머
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• 제37권1호
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• pp.61-65
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• 2013

본 실험에서는, 양극산화 처리된 탄소섬유의 표면변화가 탄소섬유강화 복합재료의 기계적 계면특성을 통하여 살펴보았다. 양극산화 처리된 탄소섬유의 표면특성은 FTIR, XPS, 그리고 SEM을 통하여 알아보았다. 복합재료의 기계적 계면특성은 층간전단강도(interlarminar shear strength; ILSS)와 임계세기인자(critical stress intensity factor; $K_{IC}$) 그리고 임계변형속도에너지(critical strain energy release rate; $G_{IC}$)를 통하여 고찰하였다. 실험결과 양극산화에 의한 각각의 표면 처리된 탄소섬유는 표면특성의 변화를 가져오며, 복합재료의 ILSS, $K_{IC}$, 그리고 $G_{IC}$같은 기계적 계면특성은 탄소섬유의 양극산화를 통하여 향상되어진다. 전해질이 20% 황산/질산(3/1)일 때 다른 전해질보다 기계적 물성의 가장 큰 향상을 보였다. 이는 양극산화로 탄소섬유와 매트릭스 사이의 계면결합력의 향상때문이라 판단된다.

• Composites Research
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• 제26권5호
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• pp.322-327
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• 2013

탄소섬유강화 SiC기지상 복합재는 우수한 산화저항성과 우수한 열충격저항성을 가진다. 그리고 이런 특성들은 탄소섬유강화복합재가 고온구조재로서 응용케하였다. 본 연구에서는 $C_f/SiC$ 복합재가 전구체 함침과 액상 함침이 동반된 열분해공정, Cyclohexene을 사용한 화학기상 경화공정을 통해 제조되었다. 최종 제조된 $C_f/SiC$ 복합재는 5회 함침을 통해 $0.43g/cm^3$ 밀도를 갖는 탄소섬유 프리폼에서 $1.76g/cm^3$의 밀도값을 나타내고 있다. 그리고 산화저항성 특성면에서 $C_f/SiC$ 복합재의 무게가 공기중 $1400^{\circ}C$에서 6시간 유지 후에 81%가 남았다. 결과적으로 Cyclohexene을 사용한 화학기상 경화공정은 효과적으로 높은 치밀화와 증가된 산화저항성을 보이고 있다.