• Composites Research
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• 제25권3호
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• pp.82-89
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• 2012

본 논문은 고체 추진기관 로켓 모터 케이스에 사용된 복합재료에 대하여 사례와 발전 추세를 조사하였다. 기본적으로 모터케이스는 강인하고 고압에 견뎌야 하며, 가벼워야 한다. 이에 부응하는 소재로 복합재료가 효율적인 재료로서 대두되어 유리섬유, 아라미드 그리고 탄소 섬유가 순차적으로 적용되었다. 모터 케이스 효율을 탄소섬유, 아라미드, D6AC강 등을 비교한 결과 탄소섬유가 가장 우수하고 고강도 탄소섬유를 사용하면 탑재용량이 20% 이상 증가시킬 수 있는 것으로 조사되었다.

• 공업화학
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• 제27권2호
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• pp.179-184
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• 2016

본 연구에서는 미분쇄 탄소섬유/카본블랙/천연고무 복합재료의 미분쇄 탄소섬유 방향이 기계적 특성에 미치는 영향을 알아보았다. 복합재료는 6 phr 미분쇄 탄소섬유와 40 phr 카본블랙을 천연고무에 첨가하였고 2축-롤-밀 장비를 이용하여 복합재료 내의 미분쇄 탄소섬유를 수직, 수평으로 정렬방향을 제어하였다. 기계적 특성은 인장특성, 인열강도를 통해 고찰하였다. 실험 결과, 인장강도, 100%~300% 모듈러스, 인열강도는 미분쇄 탄소섬유가 수직으로 배향되었을 때 그렇지 않았을 때보다 증가하였고 미분쇄 탄소섬유를 정렬하지 않은 복합재료의 기계적 물성은 감소하였다. 결과적으로, 복합재료 내에서 미분쇄 탄소섬유가 수직으로 배향되었을 때 인장특성과 인열강도의 증가로 이어진 결과이며, 이러한 결과는 탄성력이 우수한 미분쇄 탄소섬유의 존재가 기인하였기 때문이라고 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제3권3호
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• pp.292-299
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• 1993

본 연구에서는 탄소/탄소복합재료의 마모특성에 대한 탄소섬유 길이의 영향을 고찰하였다. 매트릭스 precursor로 레졸형의 페놀수지와 강화재로 표면처리를 하지않은 PAN계 단섬유형 탄소섬유를 사용하여 액상함침법으로 1회의 고온열처리 공정과 4회의 탄화공정을 통하여 탄소/탄소복합재료를 제조하였다. Disk-on-disk형의 마모시험기를 통하여 상대 마찰재로 AISI 304 stainliss steel을 사용하여 0.6MPa(61 ${\times}{10^3}$Kg/$m^2$)의 압력과 0.71m/sec의 미끄러짐 속도하에서 측정된 탄소/탄소복합재료의 마찰계수는 0.2-0.3이었다. 마찰계수에 대한 섬유의 길이의 영향은 크게 나타나지 않았지만, 마모 속도는 섬유의 길이가 증가함에 따라 증가하는 경향이 나타났다. 본 실헙 결과를 섬유 강화 플라스틱의 마모 모델을 적용하여 고찰하여 본 결과, 섬유의 길이가 증가함에 따라 탄소/탄소복합재료의 마모 속도가 증가되는 경향은 생성된느 마모조각의 크기가 커기기 때문에 나타난 현상으로 판단되었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.228-228
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• 2003

고강성 탄소섬유는 높은 비강도 및 고 강성 특성 때문에 탄소-탄소 복합재료의 가장 우수한 강화재로 각광을 받고 있다. 이 섬유는 미세 결정립의 높은 이방성을 나타내며, 이러한 높은 흑연화 특성은 기계적, 전기적, 전기적 그리고 화학적 특성 등을 좋게한다. 이러한 모든 방면에서의 우수한 특성 때문에 항공우주 재료분야에 의심 없이 가장 우수한 재료로 고려되고 있다. 이렇게 가벼우면서 고온강도가 요구되는 재료로써 탄소재료가 이용되면서 rocket의 nozzle이나 nosecone으로의 응용에는 고온 산화가 중요한 연구주제로 대두되어 왔다. 탄소재료의 산화반응은 결정구조 인자 및 그 배열에 가장 큰 영향을 받는다고 알려져 있는데, 출발원료 및 제조 조건에 따라 그 구조 및 배열이 현격하게 달라진다. 탄소재료의 구조 해석은 주로 TEM과 XRD를 이용해 왔다. 많은 연구자들은 오래 전부터 탄소재료 연구에 TEM에서 얻은 상이 불확실하고 문제가 있다고 보고하였고, 최근 TEM 장치의 발달과 더불어 실제 구조를 얻기가 가능함을 보여주고 있다 그러나 TEM 시편은 여전히 작고 시편으로부터 얻는 정보는 불과 nm 수준이다. 따라서 일반적으로 TEM으로 얻은 정량적인 정보는 불과 특정한 점에서의 정보이기 때문에 여전히 논란의 소지가 많다. XRD는 탄소재료의 미세구조 해석을 위하여 가장 널리 이용되는 분석기기이다.

• Composites Research
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• 제28권5호
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• pp.254-259
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• 2015

탄소섬유에 대한 액상 알루미늄의 젖음성이 매우 좋지 않기 때문에 통상적인 주조방법으로는 기공이 없는 건전한 탄소섬유/알루미늄 복합재료 제조가 어려워 이를 극복하기 위해서는 복합재료 주조 시 고온, 고압이 요구된다. 본 연구에서는 탄소섬유 표면에 무전해 도금에 의해 구리를 코팅함으로써 탄소섬유에 대한 알루미늄의 젖음성을 향상시켜 고온, 고압을 가하지 않고 액상의 알루미늄이 탄소섬유들 사이를 자발적으로 침투하여 내부기공이 매우 적은 건전한 탄소섬유/알루미늄 복합재료를 제조할 수 있었다. 제조된 탄소섬유/알루미늄 복합재료내 일부 탄소섬유 다발 안에서 미세기공이 발생하였으나 이 미세기공은 압연과 같은 후 가공에 의해 탄소섬유와 알루미늄 사이의 계면분리나 탄소섬유의 파괴 없이 효과적으로 제거될 수 있었다. 복합재료 제조 시 발생한 미세기공은 탄소섬유와 알루미늄의 젖음성 문제는 아니며 탄소섬유들 사이 공간을 효과적으로 채웠던 액상 알루미늄이 냉각되는 동안 수축으로 인해 일부 탄소섬유들 사이로부터 빠져 나가 수축공 형태의 기공이 발생한 것으로 판단된다.

• 한국섬유공학회:학술대회논문집
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• 한국섬유공학회 1998년도 가을 학술발표회논문집
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• pp.422-425
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• 1998

섬유강화 복합재료는 고성능 섬유와 고분자 수지를 조합하여 재료의 물성 향상 및 고기능화를 목적으로 만들어지는 재료이며, 사용되는 고분자 매트릭스의 종류에 따라 열가소성 복합재료와 열경화성 복합재료로 나뉘어진다. 이 중 열경화성 복합재료에 관한 연구 및 그의 실용화는 오래 전부터 활발히 진행되어 산업재료 및 군사, 우주용 재료로 각광을 받아 왔으나 최근 지구 환경문제가 심각해지면서 사용 후 분해 및 재활용이 가능한 열가소성 복합재료에 관한 연구에 관심을 가지게 되었다. (중략)

• 공업화학
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• 제10권5호
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• pp.778-783
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• 1999

전자파 반사재료로 사용되는 탄소섬유/에폭시 복합재료의 탄소섬유 배향이 마찰특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 마찰 시, 상대 마찰 면과 탄소 섬유/에폭시 복합재료의 적층 방향이 수직인 경우가 수평인 경우에 비해 우수한 마찰특성을 나타내었다. 이는 마찰 면과 복합재료의 적층 방향이 수평인 경우, 에폭시와 탄소섬유의 delamination이 상대적으로 많이 일어나기 때문이다. 탄소섬유 배향에 따른 마찰특성은 마찰 면과 복합재료의 적층 방향이 수직인 경우, 탄소 섬유가 단일 방향으로 배향된 $0/0^{\circ}$의 복합재료가 다방향 배향인 $0/45/90/-45^{\circ}$ 및 $0/90^{\circ}$ 복합재료에 비해 상대적으로 뛰어난 마찰특성을 나타내었다. 이는 탄소섬유의 배향 방향에 따라 마찰 면에 접촉하는 탄소섬유의 접촉면적이 변화되고 그 결과, 마찰에 의한 탄소섬유와 에폭시의 debonding 정도가 변화되기 때문이다. 이와는 달리 마찰 면과 적층 방향이 수평인 경우탄소섬유에 가해지는 응력의 종류에 따라 다른 마찰특성을 나타내며 인장응력이 작용하는 $0/90^{\circ}$로 탄소섬유가 배향된 복합재료가 가장 우수한 마찰특성을 갖는다. 마찰면과 탄소섬유 배향에 따라 마찰속도는 마찰계수에 영향을 미치지 못하는 반면 마멸지수와는 비례관계가 있음을 확인할 수 있었다.

• Elastomers and Composites
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• 제45권1호
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• pp.2-6
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• 2010

탄소섬유/나일론 수지 복합재료의 계면결합력의 향상을 위해 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 탄소섬유의 표면에 실란계, 설파이드계, 이미드계 계면결합제를 이용해서 사이징 처리를 수행하였으며, 사이징 처리된 탄소섬유의 젖음성과 표면자유에너지는 접촉각을 통해 확인하였다. 사이징 처리되어 제조된 복합재료의 기계적 계면물성은 임계응력세기인자를 통하여 확인하였으며, 파단실험 후 파단면은 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 실험결과 실란계로 사이징 처리된 탄소섬유가 다른 사이징 처리에 비해 표면자유에너지가 큰 것을 접촉각 측정을 통해 관찰하였다. 한편 사이징 처리된 탄소섬유 강화 나일론 복합재의 경우 미처리 탄소섬유를 이용한 복합재에 비해 높은 기계적 계면강도를 보였다. 이러한 결과는 섬유의 표면자유에너지가 탄소섬유와 나일론6 기지 사이의 계면결합력의 증대를 유도하여 복합재료의 기계적 계면강도가 증가된 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제28권5호
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• pp.311-315
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• 2015

섬유체적비에 따라 복합재료의 기계적 열적 특성이 크게 달라지기 때문에, 복합재료 설계시 섬유체적비를 올바르게 측정하는 것이 매우 중요하다. 일반적으로 섬유체적비를 측정하는 여러 방법은 산화되지 않는 유리섬유나 세라믹섬유를 사용한 복합재료의 경우에는 적합하고 효율적이다. 하지만 산화현상이 있는 탄소섬유의 경우에는 산화 방법과 조건에 따라서 다른 결과를 가져오게 되며 그러므로 올바른 섬유체적비를 측정이 어렵다. 본 연구에서는 Thermogravimetric analysis를 수행하여 산화되는 탄소섬유의 질량 감소량을 보정하여 탄소섬유 복합재료의 섬유체적비를 측정하였고 현미경 단면 이미지를 이용하여 그 결과를 검증하였다.

• Composites Research
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• 제19권2호
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• pp.7-12
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• 2006

본 연구에서는 탄소섬유의 첨가가 흑연 보강 전도성 고분자 복합재료의 전기적, 기계적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 압축성형법을 이용하여 흑연입자/탄소섬유 혼합 보강 전도성 고분자 복합재료를 제조하였으며 흑연입자의 고비율 충진은 복합재료 내에서 입자 사이의 직접 접촉을 통해 높은 전기 전도도(>100S/cm)를 얻는 것을 가능하게 하였다. 하지만 흑연입자의 비율이 높아짐에 따라 소재의 강도가 점차 떨어지게 되므로 이를 보완하기 위해 탄소섬유를 첨가하여 그에 따른 소재의 전기적, 기계적 특성 변화를 연구하였다. 탄소섬유의 충진 비율이 증가함에 따라 소재의 굽힘 강도는 증가하였으나 탄소섬유의 클러스터 형성으로 인해 탄소섬유 사이에 비전도성 영역이 발생하여 복합재료의 전기 전도도는 감소함을 확인하였다. 탄소섬유의 충진 비율이 전체 시스템의 20wt.%인 경우에는 굽힘 강도는 12% 증가한 반면 전기 전도도가 27% 감소하였다.