• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권2호
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• pp.20-28
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• 2010

이 논문에서는 기존의 CFFT(Concrete Filled FRP Tube) 복합재 말뚝의 휨강성을 확보하기 위한 새로운 복합재 말뚝형식을 제안하였다. 기존의 CFFT 복합재 말뚝은 필라멘트와인딩 공정으로 제작한 FRP를 사용하기 때문에, 압축력이 편심재하될 경우 휨거동에 대한 안전성을 확보하기 위해 철근 등 별도의 보강재를 필요로 한다. 이 연구에서는 별도의 보강재 없이 휨거동에 대한 저항성을 확보하기 위하여 펄트루젼 방식으로 제작된 FRP를 CFFT 외부에 원주방향으로 부착시킨 FRP-콘크리트 합성말뚝(Hybrid CFFT, HCFFT)을 제안하였다. 이 논문은 HCFFT의 구조적 거동을 검토하기 위한 연구의 일부로서, HCFFT에 사용되는 필라멘트와인딩 FRP의 역학적 특성을 알기 위한 실험을 실시하였다. 또한, 기존 연구 결과를 참조하여 HCFFT의 압축강도를 추정하였으며, 유한요소해석을 통해 얻은 결과와 비교분석하였다.

• Composites Research
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• 제14권2호
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• pp.8-12
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• 2001

필라멘트 와인딩 공법(filament winding process)은 회전하는 맨드렐에 로빙(roving)형태의 연속섬유를 감는 비교적 간단한 공정이다. 이것은 저장탱크, 화학용 파이프, 그리고 다른 산업에 사용되는 안정적이고 다양한 공법이다. 본 연구에서는 split disk test 치구와 dress disk test 치구에 의한 필라멘트 와인딩 링 시편의 인장강도 값을 실험에서 얻어진 결과와 혼합법칙에 의해 얻어진 이론적인 값을 비교하였다. 이 논문의 목적은 필라멘트 와인딩 구조물의 인장 특성 평가에 대한 적합한 시험법을 제안하고 있는 것이다. dress disk test 치구로 시험한 링 시험편의 인장강도는 split disk test 치구의 모서리 부분에서 발생하는 응력집중 때문에 split disk test의 시험 결과보다 이론적인 인장강도 간에 잘 근절함을 보여준다. 이 실험 결과 시험 치구의 기하학적 형상과 섬유의 연속성, 섬유 장력 그리고 시험편의 응력 집중에 영향은 받음을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제23권6호
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• pp.61-66
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• 2010

본 논문에서는 필라멘트 와인딩 시 장력에 의해 압밀을 유발하는 압력을 선행연구자들의 연구를 참조하여 결정한 후 T800 탄소섬유/에폭시 복합재료의 기본적인 물성과 성형압력 변화에 따른 면 내 외의 물성 변화를 측정하였다. 실험 시편은 오토클레이브 진공백 성형을 통해 압력(절대압력 0.1MPa, 0.3MPa, 0.7MPa)을 조절하여 제조되었다. 모든 시편은 적층판 형태로 정화된 후 워터젯을 이용하여 시편 모양으로 절단되었으며, 층간 전단시편의 V-노치는 밀링가공을 통하여 제작되었다. 평면 내 물성을 위해 다양한 인장실험이 실시되었으며, 평면 외 물성을 측정하기 위해 층간 전단 실험이 수행되었다 성형압력과 물성 변화를 관련시키기 위해 시편의 섬유 부피분율을 측정하였다. 본 연구에서 측정된 물성은 동일한 탄소섬유 (T800 탄소섬유)를 사용하여 필라멘트 와인딩 공정으로 제작되는 차량용 Type III 수소저장용기의 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제16권4호
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• pp.245-253
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• 2010

대구경 강관 표면 보호를 위해 사용되는 필라멘트 와인딩 공정에 불포화 폴리에스터 (unsaturated polyester: UP)를 이용한 자외선 (ultraviolet) 경화 방법을 적용하고자, UP를 이용한 최적의 UV 경화 조건을 찾아보았다. 기존의 유기계 과산화물을 개시제로 사용한 열경화 방법에서는 개시제의 불안정성, 휘발성 유기물 발생, 열에 약한 대상물질의 변형 등 문제점이 발생하므로 이에 대한 개선책으로 UV 경화방법을 시도하였다. UV 경화에 사용되는 다양한 개시제 중에서 비교적 침투력이 높아서 두꺼운 고분자 층 형성이 가능한 개시제 2 종(Irgacure 819 및 Darocure 1173)을 선정하여 이들의 조합비율에 따라 경화된 UP 고분자에 대한 열역학적, 기계적 물성을 비교 분석하여 우수한 경화조건 (개시제 함량 1.5 phr, 혼합 비율 1:1.2, UV 램프로는 갈륨램프)을 찾아내었다. 또한 UP 광경화수지의 경도, 충격강도, 굴곡강도 향상을 위해 유리섬유를 수지 내에 적층하여 복합재료를 제조하고 이들의 특성을 비교한 결과 충격강도가 매우 향상되었다.

• Composites Research
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• 제34권3호
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• pp.174-179
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• 2021

유체 이송에 사용되는 강재 파이프는 신설과 도장, 또는 부식과 노후화로 인한 제반 시설 보수에 거대한 규모의 시간과 비용이 요구된다. 이에 본 연구에서는 강재 파이프의 대체재로, 내부식성과 내화학성이 우수한 탄소섬유강화복합재료(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP) 파이프 구조의 최적화 설계를 수행하였다. 헬리컬 패턴 표면에 후프 패턴을 혼합적층하여 내구성을 향상시켰으며, 수분 환경에서의 에폭시 흡습 현상을 억제하기 위해, 할로이사이트 나노튜브(Halloysite Nanotube, HNT)를 첨가하였다. HNT/CFRP 파이프는 필라멘트 와인딩 공정으로 제작하였으며, 기계적 물성 시험과 70℃ 고온 증류수 환경하에서 흡습 시험을 진행하였다. 그 결과, 파이프 두께의 0.6%에 해당하는 후프 패턴의 적층 시, 가장 우수한 물성을 나타냈다. 또한 0.5 wt.% HNT 첨가 시 상대적으로 높은 내흡습성을 가졌으며, 층간 계면에서의 박리 현상이 지연되어 가장 낮은 강도 저하율을 보였다.

• Composites Research
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• 제14권6호
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• pp.24-31
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• 2001

필라멘트 와인딩 연소관의 제작에 있어서 라이너 표면의 형상과 와인딩되는 섬유각도는 제작 공정상의 편의와 제작 후 구조물의 성능에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 두 개의 반구를 합친 험상의 라이너 위에 와인딩된 로켓 연소관의 유한 요소 해석을 수행하였다. 32개의 스트레인 게이지를 표면에 부탁한 후 수압실험을 실시하여 유만 요소 해석 과정을 검증하였고, 웨이퍼(wafer)를 통한 국부적 보강 방법에 대한 해석을 수행하였다. 파손에 따른 재료의 비선형 거동을 고려한 점진적 파손 해석을 통해 연소관의 과열 압력과 취약부위에 대한 연구를 수행하였다.

• Composites Research
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• 제15권1호
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• pp.53-60
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• 2002

본 연구에서는 내열 특성과 구조적인 특성을 갖는 탄소섬유/페놀릭 복합재 내열튜브를 필라멘트와인딩 공법에 의해 제작하고 이들의 구조적인 성능을 평가하였다. 이를 위해 내열튜브의 제작방법을 소개하고 황산용해법을 적용하여 내열튜브에서의 섬유체적비와 기공함유율을 측정하였다. 시편폭을 달리한 인장시편의 기계적 특성을 평가함으로써 강화섬유의 연속성을 나타낼 수 있는 시편형상을 제시하였으며 공정변수를 달리한 내열튜브에서 채취된 인장시편의 기계적 특성을 평가함으로써 내열튜브의 제작을 위한 적절한 공정조건을 결정하였다. 그리고 보증시험을 통해 수집한 음향신호의 분석을 통해 내열튜브에서의 균열진전과 파손양상을 조사하였다. 마지막으로 내열튜브 자체에 대해 보증시험과 파열시험을 수행함으로써 내열튜브 자체의 구조적인 신뢰성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1995년도 제4회 학술강연회논문집
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• pp.11-19
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• 1995

본 논문은 국과연에서 수행하고 있는 표준 공정/시험 평가용 복합재 압력용기(STEB)의 파괴압력 향상 프로그램중의 일부로서 설계/해석및 제작에 관한 내용을 정리하였고, 또한 성능 계수(Performance factor)를 이용하여 설계/공정 수준을 선진 외국과 비교해 보았다. 본 연구를 통해 여러 필라멘트 와인딩 공정 변수로인한 이론적인 설계/해석과 실제 제작된 제품간의 차이를 확인할 수 있었으며, 보강 설계를 통해 파괴 압력은 선진외국과 유사한 수준에 이르렀으나 성능 계수면에서는 약 76%정도에 머무르고 있음을 확인하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.656-660
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• 2002

The fiber reinforced composite material is widely used in the multi-industrial field where the weight reduction of the infrastructure is demanded because of their high specific modulus and specific strength. Pressure vessels using this composite material in comparison with conventional metal vessels can be applied in the field where lightweight and the high pressure is demanded from the defense and aerospace industry to rocket motor case due to the merits which are energy curtailment by the weight reduction and decrease of explosive damage precede to the sudden explosion which is generated by the pressure leakage condition. In this paper, for nonlinear finite element analysis of E-glass/epoxy filament winding composite pressure vessel receiving an internal pressure, the standard interpretation model is developed by using the ANSYS 5.7.1, the general commercial program, which is verified as the accuracy and useful characteristic of the solution based on Auto LISP and ANSYS APDL. Both the preprocessor for doing exclusive analysis of filament winding composite pressure vessel and postprocessor that simplifies result of analysis have been developed to help the design engineers.

• 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.