• Composites Research
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• 제27권1호
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• pp.14-18
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• 2014

탄소섬유 복합재료는 내열성 및 우수한 기계적 특성을 가지고 있는 우수한 재료이지만 가격이 비싼 결점이 있다. 따라서 본 연구에서는 높은 기계적 강도를 가지며, 가격이 비싸지 않은 재료의 개발을 위해 탄소섬유에 현무암 섬유를 첨가하여 하이브리드 복합재료를 제작하였다. 현무암 섬유의 함유 비율이 높아질수록 강도는 감소하였으며, 탄소의 강화재 비율이 80% 정도에서 CFRP와 유사한 강도를 얻을 수 있었다. 또한 섬유 각각을 적층하여 복합재료를 제작하는 것 보다 섬유사를 혼합시켜 제작한 복합재료에서 더 우수한 기계적 특성을 얻을 수 있었다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.251-255
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• 2005

본 연구는 한국형 틸팅 차량의 하이브리드 복합재 차체에 대한 비용 모델링과 전주기 평가{LCA}를 기존 차체 재질인 스틸 및 알루미늄 재질과 병행하여 수행였다. 원자재 생산에서 차체제작, 수명이 끝나는 시점까지의 사용에 대한 모든 단계에서의 비용을 분석했다. 개발과정을 거쳐 향후 양산 예정인 5년 동안 년간 90대정도의 생산량에 대해 금속 차체, 2종의 복합재 차체에대해 비교하였다. 2종의 복합재 차체는 하이브리드 스틸-복합재 구조와 전체 복합재 차체를 나타낸다. 또한, 이 두 경우 모두에 대해 오토클레이브, 진공 성형, 레진 인퓨젼 공법의 성형에 대해 분석하였다. 제작시의 모든 성형 공법에 대해 하이브리드 차체는 전체 복합재 차체보다 4${\sim}$6 % 비용이 낮았다. 전체 복합재 차체의 경우, 레진 인퓨젼의 경우가 오토클레이브에 대해서는 11%낮은 가장 낮은 제작 비용이 소요되었다. 비용-전주기 분석을 통해 전체 복합재 차체는 가장 높은 제작비용이 소요되고 사회 경제학적 측면에서 전체 전주기 비용과 환경영향은 단순 차량 구입 비용보다 더 중요한 변수이며 전체 복합제 차체가 분명한 최적의 해답 임을 확인하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 1999년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.189.1-192
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• 1999

본 연구에서는 카본 부직포와 유리스크림을 사용한 하이브리드 복합적층판의 인장특성을 평가하였다. USN125계열 탄소섬유강화 복합재료의 층과 층 사이에 부직포와 유리 스크림을 사용하고 오토클레이브를 이용하여 시험편을 제작하였다. 그 결과 섬유강화 복합재료의 기계적 특성은 유리 스크림을 삽입한 시험편보다 부직포를 삽입하여 개선되었다.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.281-287
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• 2023

대량의 폐기물에 의한 환경오염, 세계 평균기온 상승에 의한 기후위기가 인류의 생존을 위협하는 수준에 이르고 있다. 이를 해결하기 위하여 다양한 분야에서 관련 연구가 이루어지고 있으며 재료분야에서도 친환경적이며 탄소중립적인 소재를 개발하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유에 천연섬유를 조합함으로써 천연섬유의 장점인 친환경성과 탄소배출 저감을 달성하고자 하였다. 일반적으로 고강도와 저강도 소재를 조합할 경우 그 중간의 물성을 가지는 것으로 알려져 있지만, 본 연구에서는 일부 물성이 탄소섬유 복합재료의 물성을 초과하는 결과를 얻을 수 있었다. 이를 검증하기 위하여 탄소섬유복합재료와 탄소섬유/천연섬유 하이브리드 복합재료를 제조하고 다양한 기계적시험을 통하여 기계적 물성을 비교하고 우수한 물성을 보이는 시험에 대하여 강도향상 기구를 분석하였다. 시험결과 하이브리드 복합재료의 굽힘강도와 파괴인성치가 탄소섬유 복합재료에 비하여 우수하게 나타났으며 강도향상 기구를 규명하였다. 하이브리드 복합재료를 활용할 경우 더욱 우수한 강도의 구조물을 제작할 수 있을 뿐만아니라 환경오염 및 기후위기에도 도움이 될 것으로 예상된다.

• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.190-198
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• 2011

하이브리드 굴삭기는 에너지 재생 및 연비향상을 위하여 기존의 유압부품들 중 일부를 전기부품으로 대체하여 시스템을 구성하고 있다. 따라서, 하이브리드 굴삭기의 신뢰성을 평가하고 보장하기 위해서는 기계적인 부하와 전기적인 부하가 복합적으로 영향을 미쳐 발생되는 고장모드를 고려하여 신뢰성평가기법을 개발하여야 한다. 특히 하이브리드 굴삭기는 가혹한 실외 환경조건에서 운용되므로 새롭게 개발되는 부품들에 대하여 설계 결함을 조기에 발견하기 위한 복합 내환경 시험과 초가속 수명시험이 수행되어야만 한다. 본 연구에서는 FMEA, FMECA, FTA 및 HALT 등의 다양한 신뢰성 기법을 사용하여 하이브리드 굴삭기의 신뢰성평가기법을 개발하였고, 개발대상 하이브리드 굴삭기의 주요 동력전달 파트인 선회구동 시스템에 대한 신뢰성평가장비를 개발하고 구축하였다. 본 연구에서 개발된 하이브리드 굴삭기 신뢰성평가기법은 하이브리드 자동차의 부품들에 대한 신뢰성평가에도 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Composites Research
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• 제22권2호
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• pp.7-13
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• 2009

복합재료가 항공기 구조물 및 기계 부품 등에 폭 넓게 적용됨에 따라, 복합재료 구조들에서 가장 취약한 복합재료 체결부의 설계는 매우 중요한 연구분야로 대두되긴 있다. 본 논문에서는 접착 체결구조와 기계적 체결구조의 조합으로 되어 있는 하이브리드 조인트의 파손강도를 평가하고 예측하였다. 피착제의 두께, w/d, e/d가 서로 다른 10가지 하이브리드 조인트 시험편을 제작하여 평가하였다. 접착 체결구조와 기계적 체결구조의 파손 판정을 위해 파손영역법과 파괴면적지수법이 각각 적용 되었으며, 두 체결부위 중 어느 한족이 먼저 파손기준에 도달할 경우, 하이브리드 조인트가 파손되었다고 가정하였다. 이상의 실험과 해석결과로부터, 하이브리드 조인트 시편의 파손강도는 25.5%, 오차 범위 내에서 예측할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제28권5호
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• pp.327-332
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• 2015

본 연구에서는 고속철도 경량화를 위해 금속-탄소섬유 복합재료 하이브리드 팬터그래프에 대한 파라메트릭 연구를 수행하였다. 강철로 구성된 기존 팬터그래프의 고강성 및 경량화를 구현하기 위하여 금속 상부암의 내부와 외부를 적절한 두께로 가공하고 그 후 복합재료를 적층한 금속-탄소섬유복합재료 하이브리드 상부암을 설계하였다. 하이브리드 상부암의 구조강성과 질량 등을 고려하여 적절한 금속을 강철과 알루미늄으로 결정하였다. 각 설계 파라메터의 변화에 따른 구조의 강성 변화를 확인하기 위해 유한요소해석을 수행하였으며, 그 결과를 팬터그래프 CX-PG 모델에 접목시켜 실제 수직하중에 따른 강성과 질량 변화율을 도출하였다. 이러한 결과로부터 고강성, 경량화 팬토그래프 설계를 위한 적절한 형상조건을 제안하였다.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.422-428
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• 2023

스택 체결압에 의해 접촉되는 분리판(BP)과 탄소펠트전극(CFE) 사이의 전기적 접촉저항은 상대적으로 낮은 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB) 스택의 체결압 때문에 스택 효율에 큰 여향을 미친다. 본 연구에서는 이러한 접촉저항을 줄이고 셀 성능을 향상시키기 위해 국부 가열 접합 공정을 통해 폴리에틸렌(PE) 복합재료-CFE 하이브리드 BP 구조를 개발하였다. 탄소섬유 복합재료 BP의 PE 매트릭스를 국부적으로 녹여 CFE의 탄소 섬유와 BP의 탄소 섬유의 직접 접촉 구조를 만들어 전기 접촉 저항을 감소시겼다. PE 복합재료-CFE 하이브리드 BP의 성능을 평가하기 위해 면적비저항(ASR)과 기체투과도를 측정하였다. 또한 스택 신뢰성을 측정하기 위해 내산성 시험을 수행하였다. 최종적으로, 개발된 PE 복합재료-CFE 하이브리드 BP와 기존의 BP의 성능을 비교 분석하기 위하여 VFRB 단위셀 충/방전 시험을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권12호
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• pp.1037-1046
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• 2016

본 연구에서는 기계적 물성을 개선함과 동시에 전기 절연성을 부여하기 위해 에폭시 수지에 탄소나노튜브와 실리카 입자를 혼입하여 하이브리드 복합재료를 제작하였다. 두 충전제의 함량을 변화시켜 제작한 시편으로 인장강도, 영률, 동적기계분석 그리고 전기 비저항을 측정하였으며, 이를 통해 기계적, 전기적 물성을 고찰하였다. 또한 하이브리드 복합재료 시편의 기계적 물성을 평가하고자 영률을 측정한 결과와 미시역학 모델을 이용해 계산한 결과를 비교하였다. 탄소나노튜브 함량 0.6 wt%와 실리카 함량 50 wt%를 첨가하여 제작한 하이브리드 복합재료 시편에서 인장강도 및 영률은 에폭시 복합재료 시편 대비 각각 약 11 %와 35 %의 증가를 보여 가장 높은 기계적 물성을 나타내었다. 에폭시 수지에 전도성 충전제인 탄소나노튜브를 분산시키면 전기 전도성이 향상되었으며, 여기에 절연성 충전제인 실리카를 추가로 혼입한 하이브리드 복합재료 시편에서는 개선된 기계적 물성과 더불어 전기 절연성을 증대시킬 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.335-342
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• 2022

본 연구에서는 무기재료를 코어재료로 사용한 자기치유 고상캡슐 및 자기치유 마이크로캡슐을 혼합하여 자기치유 하이브리드 캡슐을 제조하였다. 자기치유 하이브리드캡슐을 시멘트 질량 기준으로 3:7, 5:5 및 7:3의 조성비에 따라 3 % 혼합하여 자기치유 시멘트 복합재료 배합을 진행하였으며, 정수위 투수시험 및 표면균열 모니터링을 통해 균열 자기치유 하이브리드캡슐의 치유 특성을 평가하였다. 실험 결과, 자기치유 고상캡슐 및 자기치유 마이크로캡슐의 조성비가 7:3으로 제조된 자기치유 하이브리드 캡슐을 혼합함에 따라 균열 자기치유 성능을 향상시키는 효과가 큰 것으로 나타났다.