• 한국추진공학회지
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• 제21권2호
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• pp.94-101
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• 2017

토우프리프레그는 한 가닥의 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 등의 보강섬유에 일정한 비율의 수지가 미리 함침되어 있는 토우 형태의 프리프레그를 의미하며, 필라멘트와인딩 공법을 위한 중간재이다. 최근 고성능 압력용기 개발에 대한 연구가 활발해지면서 기존의 습식 필라멘트와인딩 공법을 대체할 수 있는 건식 와인딩 공법을 위한 소재인 토우프리프레그에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 논문에서는 로켓 모터케이스, 수소연료전지 자동차용 연료탱크, 산업용 고성능 압력용기 등 성능과 신뢰성을 동시에 필요로 하는 부품 제조용 소재로 주목받고 있는 탄소섬유 토우프리프레그의 국내외 최신 연구동향에 대하여 살펴보았다.

• Composites Research
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• 제28권5호
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• pp.249-253
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• 2015

본 연구는 탄소섬유 펼침 기술을 이용한 적층 복합재료의 특성을 평가하였다. 섬유 펼침 기술이 적용되어 기존 12 K 탄소섬유 토우의 폭이 7 mm에서 20 mm로 늘어나면서 두께가 더 얇아졌다. 폴리프로필렌 필름을 spread tow에 함침시켜 프리프레그를 만들고 이를 적층 후 열압축 성형을 통해 시편을 제조하였으며 이들의 기공함유량 및 인장, 굴곡 시험을 통해 물리적, 기계적 물성을 평가하였다. 그 결과, 탄소섬유 펼침 기술이 적용된 적층 복합재료의 기공함유량이 기존의 섬유 토우를 사용한 것보다 작게 나타났고, 섬유함유량이 낮았음에도 불구하고 기계적 물성이 향상됨을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제33권6호
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• pp.341-345
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• 2020

열중량분석기를 적용하여 탄소섬유/에폭시 복합재의 구성재 함유량을 평가하기 위한 측정기법을 제시하였다. 시험에 사용된 시료는 탄소섬유/에폭시 토우 프리프레그로 제작된 스트랜드 시편에서 채취하였으며 시간에 따른 시료의 무게 변화를 실시간으로 측정하였다. 또한 전자현미경을 이용하여 수지 제거 여부와 탄소섬유의 열손상 상태를 관찰하였다. 연구결과에 따르면 열중량분석기를 적용하면 기존의 머플로를 적용한 경우에 비해 소량의 시료에 대해서도 시험이 가능하며, 설정 온도와 노출 시간을 제어함으로써 구성재의 함유량을 효율적이고 정량적으로 평가할 수 있음을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제17권6호
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• pp.28-36
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• 2004

복합재료의 성형조건과 재료의 변형간의 관계를 규명하기 위해 PVC 포움-직물 복합재료 샌드위치 구조의 성형공정 중 토우 구조의 미소 변형을 고찰하였다. 실험에 사용한 포움은 4가지 밀도를 가지는 PVC 포움이며, 면재로는 탄소섬유게폭시 프리프레그(3k)를 사용하였다. 디지털 현미경과 이미지 분석 도구를 사용하여 직물 복합재료의 굴곡 각과 토우 진폭 등의 토우 파라메터를 측정하여 서로 비교하였다. 성형 중 포움의 변화가 직물 복합재료 구조의 변형에 미치는 영향을 파악하기 위해 세 가지 온도 조건($25^{\circ}C$, $80{\circ}C$, $125^{\circ}C$)에서 포움의 압축 실험을 수행하였다. 복합재료 토우 구조의 현미경 관찰 결과 토우의 미소 변형은 포움의 밀도와 성형 압력에 따라 서로 다른 경향을 나타내었으며. 특히 포움의 변형 거동에 큰 영향을 받는 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.315-320
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• 2020

본 연구에서는 균일한 스트랜드 시편을 얻기 위해 자동 와인딩장치를 이용하여 스트랜드 시편을 제작하는 경우 맨드렐의 열팽창이 스트랜드 시편에 미치는 영향을 조사하고 맨드렐의 재료와 구조 변경의 필요성을 확인하고자 해석과 시험을 진행하였다. 해석은 자동 와인딩장치에 사용되는 맨드렐을 모델링하여 수행되었다. 연구결과에 따르면 맨드렐의 열팽창으로 개별 스트랜드 시편에 의도하지 않은 추가 장력이 발생하며 그 크기는 경화 온도와 스트랜드 시편의 위치에 따라 달라졌다. 또한 초기 장력이 토우 프리프레그의 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 시편을 제작하고 인장시험을 진행하였다. 시편은 다른 조건을 모두 고정시키고 장력만 40, 60, 80 N으로 제어하여 제작하였다. 해석 및 시험 결과 맨드렐의 열팽창으로 인한 추가 장력 및 장력 편차 그리고 초기 장력 차이 모두 인장시험 결과에 큰 영향을 미치지 못하였다. 이는 탄소섬유의 높은 강도에 비해 장력의 크기가 충분히 작기 때문으로 판단된다. 따라서 자동 와인딩 장치의 맨드렐 재료와 구조의 변경은 불필요한 것으로 확인되었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권10호
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• pp.27-35
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• 2023

본 논문에서는 복합소재 생산 분야에서 수요가 높은 프리프레그 섬유 제조 공정에 딥러닝 기반의 결함 검출 및 분류 시스템을 적용하여 생산성을 높이는 과정을 제안한다. 다양한 조건별 다량의 불량 발생으로 해결방안이 필요한 토우 프리프레그 제조 장비에 적용하기 위해 우선 결함 감지와 분류 모델 제작에 필요한 카메라 및 조명을 선정하여 최적의 환경을 구축하였다. 그리고 다중 분류 모델 제작에 필요한 데이터를 수집하고 정상 및 불량 조건에 따라 라벨링을 진행하였다. 다중 분류 모델은 CNN 기반으로 제작하였으며 VGGNet과 MobileNet, ResNet 등의 사전 학습모델을 적용하여 성능을 비교하고 정확도 및 손실 그래프로 개선 방향을 파악한다. 주요 문제로 과적합 문제를 확인하여 개선하기 위해 데이터 증강 및 Dropout 기법을 적용하여 보완하였다. 모델에 대한 성능 평가를 위해 혼돈행렬을 성능지표로 한 성능 평가를 진행하였으며 99% 이상의 성능을 확인하였다. 또한, 실제 공정에 적용하여 실시간 획득된 이미지에 대한 분류 결과를 확인해보며 판별 값이 정확히 도출되는지 확인한다.