• Composites Research
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• 제14권3호
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• pp.1-9
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• 2001

피로 손상을 입은 복합재료 적층보의 모재 균열로 인한 유효 휨 강성 저하 모델를 제시하고 이 모형에 대한 고유 진동수 변화를 예측하는 새로운 비파괴 예측 모델을 개발하였다. 인장 하중하에서 피로 손상을 입은 직교 복합재료 적층보의 고유진동수는 유효 휨 강성 저하를 $0^{\circ}$층과 $90^{\circ}$층의 탄성 계수와 함수 관계로 둠으로서 복합재료 적층보의 피로수명을 예측하였다. 피로 하중하에서 복합재료 적층보의 $90^{\circ}$층 탄성 계수 저하와 다른 층($0^{\circ}$층)에 본래 갖고 있는 탄성 계수를 적층판 이론에 적용하여 유효 휨 강성을 유도하였다. 직교 복합재료 적층보에 대해 피로 실험시 초기의 파단 양상은 대개 $90^{\circ}$층에서의 모재 균열이 지배적으로 나타나는데, 이를 이용하여 고유진동수 감소 모델은 직교 복합재료 적층보에서의 고유진동수 대 피로 사이클 곡선을 나타낼 수 있었다. 이와 같은 고유진동수 감소 모델의 타당성을 입증하기 위하여 $[{90}_2/0_2]_s$ 탄소섬유/에폭시 복합재료 적층보에 대한 진동 실험을 수행하였다. 본 모델의 예측 결과와 실험 결과가 잘 일치하는 바 본 논문에서 제시한 강성 저하 모델의 타당성을 입증하였다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.336-341
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• 2016

본 논문에서는 복합재 풍력 블레이드를 위한 CNT 코팅 유리섬유의 전자기적/기계적 적용성에 대한 연구를 수행하였다. MW급 이상의 대형 복합재 블레이드는 민수용/군수용 레이더와의 신호간섭 문제로 인한 발전단지 위치선정 제약과 무게 증가에 따른 발전효율 저해, 구조적 건전성 부족에 따른 수리비용 증가의 당면과제를 안고 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위한 방안으로 CNT 코팅 유리섬유를 제안하였다. 먼저 제안된 CNT 코팅 공정을 통해 유리섬유 표면에 CNT를 강력히 코팅하고, Va-RTM을 통해 CNT 코팅/유리섬유 에폭시 복합재를 제작하여 전자기적/기계적 물성을 평가하였다. 또한 전자파 흡수체 설계/제작 및 시험/평가를 통해 X-band의 8.3~12.1 GHZ에서 90% 이상 전자파 흡수성능을 가짐을 검증하였다. 이와 더불어 기계적 물성 시험/평가를 통해서 인장, 압축, 면내전단 강도/강성의 모든 기계적 물성이 향상됨을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제7권6호
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• pp.457-468
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• 2007

Analytical and experimental investigation on dynamic properties of extra lightweight concrete sandwich beams reinforced with various lay ups of carbon reinforced epoxy polymer composites (CFRP) are discussed. The lightweight concrete used in the core of the sandwich beams was made up of extra lightweight aggregate, Lica. The density of concrete was half of that of the ordinary concrete and its compressive strength was about $100Kg/cm^2$. Two extra lightweight unreinforced (control) beams and six extra lightweight sandwich beams with various lay ups of CFRP were clamped in one end and tested under an impact load. The dimension of the beams without considering any reinforcement was 20 cm ${\times}$ 10 cm ${\times}$ 1.4 m. These were selected to ensure that the effect of shear during the bending test would be minimized. Three other beams, made up of ordinary concrete reinforced with steel bars, were tested in the same conditions. For measuring the damping capacity of sandwich beams three methods, Logarithmic Decrement Analysis (LDA), Hilbert Transform Analysis (HTA) and Moving Block Analysis (MBA) were applied. The first two methods are in time domain and the last one is in frequency domain. A comparison between the damping capacity of the beams obtained from all three methods, shows that the damping capacity of the extra lightweight concrete decreases by adding the composite reinforced layers to the upper and lower sides of the beams, and becomes most similar to the damping of the ordinary beams. Also the results show that the stiffness of the extra lightweight concrete beams increases by adding the composite reinforced layer to their both sides and become similar to the ordinary beams.

• Composites Research
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• 제27권3호
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• pp.90-95
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• 2014

복합재료의 경화 시 발생하는 수축 변형률은 복합재료 구조물 내에 잔류응력을 발생시키며 이러한 잔류응력은 spring-in, spring-out, warpage와 같은 구조물 변형의 원인이 된다. 본 연구에서는 Hexcel사의 "Hexply M21EV/34%/UD268NFS/IMA-12K" prepreg를 사용하였다. 시험편의 경화에 따른 cure shrinkage 변화를 DSC(differential scanning calorimetry)와 TMA(thermomechanical analyzer)를 이용하여 측정하였다. 수지의 수축률은 $140{\sim}240^{\circ}C$ 구간에서 $20^{\circ}C$ 간격으로 질소 분위기에서 측정하였다. 경화도는 dynamic과 isothermal DSC scanning을 통하여 측정된 반응열을 이용하여 산출하였으며, DSC 시험은 Argon 분위기에서 수행하였다. 시험결과, 열경화성 수지는 27~80% 경화도에서 급격한 수축이 일어났으며, 경화온도가 높을수록 더 낮은 경화도에서 수축이 시작되는 것을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.40-53
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• 1999

저속시험 및 약 11.4m/s까지의 고속시험을 받는 다방향 탄소섬유/에폭시 복합적층판의 층간파괴거동에 대해 양외팔보(DCB)시험편을 이용하여 연구했다. 모드I의 하중을 1.0m/s이상으로 가한 결과 하중-시간곡선에 동적효과가 발생하여, 시험속도에 비례하는 단순관게식으로 예상되는 것보다 더 큰 균열속도가 나타났다. 시험편 개구변위와 균열길이만을 사용하는 수정된 선형보해석식은 동적인 층간파괴에너지$G_{IC}$를 평가하기 위해 유효했다. 또한 굽힘탕선계수의 실측값은 시험속도의 증가에 다라 증가했는데, 이를 $G_{IC}$의 평가시에 고려했다. 시험속도가 1.0m/s까지 증가할 때, 균열개시 및 정지시의 $G_{IC}$값은 변화가 없었으나, 11.4m/s의 속도에서 최대 GIC값은 섬유가교효과의 증대로 크게 증가했다. 또한 초기균열길이가 길수록 고속시의 최대GIC값은 저하했다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권4호
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• pp.336-343
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• 2014

깃끝단 후퇴각을 가지는 현대 터보프롭 항공기의 최신 프로펠러는 고속으로 비행할 수 있는 추력을 얻기 위해 구조적으로 높은 강도가 요구된다. 본 연구에서는 프로펠러 구조 설계 시 고강도 및 고강성의 특성을 지닌 카본/에폭시 복합재료가 적용되었으며, 경량화를 위하여 스킨-스파-폼 샌드위치 구조 형태를 채택하였다. 구조 설계를 위한 구조 하중은 블레이드에 작용하는 공력하중을 분석하여 결정하였으며, 스파 플렌지는 굽힘 하중을 담당하고 스킨은 전단 하중을 담당하도록 복합재료 설계 개념을 반영하였다. 구조 안전성을 평가하기 위하여 상용 유한 요소 해석 코드인 나스트란을 활용하여 구조 해석을 수행하였다. 시제품 블레이드의 구조 시험을 통하여 적용된 구조설계 방법론이 적절함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권2호
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• pp.147-155
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• 2009

외부 수압을 받는 필라멘트 와인딩 후판 복합재 원통의 좌굴 및 파손을 유한요소법과 시험으로 연구하였다. 자체 개발 프로그램인 ACOS와 상업용 프로그램인 MSC.NASTRAN(선형)과 MSC.MARC(비선형)를 이용한 유한요소해석을 수행하였다. 복합재 원통 시편은 T700 카본-에폭시로 필라멘르 와인딩 기법에 의해 $[\pm30/90]_{FW}$, $[\pm45/90]_{FW}$, $[\pm60]_{FW}$, $[\pm60/90]_{FW}$의 각도로 제작하여 수압시험을 수행하였다. 사용한 세 가지 프로그램 중 ACOS가 시험값과 1.7~14.3%의 차이를 보이며 좌굴 압력을 가장 잘 예측하였다. 모든 경우에 좌굴 후 지지하중이 초기 좌굴하중보다 커지지 못하고 최종파손으로 연결되었다.

• Composites Research
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• 제30권2호
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• pp.138-144
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• 2017

탄소나노튜브(CNT)를 이용하여 신율이 뛰어난 p-DCPD를 지로 사용하여 손상감지용 고분자 필름 센서를 연구하였다. CNT를 수지에 혼합시킬 경우 중합을 방해하여 1차 개환만 진행되었다. CNT 농도에 따른 정적접 촉각을 측정하여 계면의 젖음성을 측정하였다. 높은 신율을 가지는 p-DCPD에 CNT를 혼합시킴으로써 전도성을 확보하였고, CNT 농도에 따른 인장강도 및 전기저항 분산도 평가를 실시하였을 경우 0.5 wt% CNT/p-DCPD 조건이 최적의 조건임을 확인하였다. CNT/p-DCPD 센서의 내구성을 평가하기 위해 동적 피로 실험을 실시하여 인장응력에 따른 전기저항 변화를 평가하였다. 초기 3회 사이클 동안은 전기저항 변화도와 응력간의 결과가 유사한 경향을 나타내었다. CNT/p-DCPD 센서의 활용을 위해 에폭시 기지 표면에 센서를 붙이고 기지 재료의 파괴거동을 확인하였다. 기지 파괴가 발생되기 전에 CNT/p-DCPD 센서의 전기저항 점핑 신호를 관찰할 수 있었다. 이는 기지재료에 발생된 균열에 의해 CNT/p-DCPD 센서와 기지간의 접착 파괴로 발생된 신호이며, 이러한 신호를 이용하여 기지재료의 균열 및 파괴를 예측해 볼 수 있었다.

• Composites Research
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• 제13권4호
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• pp.54-66
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• 2000

탄소섬유/에폭시 복합재료의 계면 및 미세파괴 물성을 인장 fragmentation과 압축 Broutman 두 시험법과 음향방출 시험을 이용하여 평가하였다. Maleic anhydride polymeric coupling agent와 amino-silane를 각각 전기증착법 및 dipping을 통하여 섬유표면에 적용하였다. 두 coupling agents를 사용한 섬유와 기지간의 계면전단강도는 인장 및 압축 두 시험에서 모두 미처리와 비교하여 큰 증가를 나타내었다. 인장시험 동안에, 원추모양의 섬유파단과 기지의 cracking 그리고 부분적인 interlayer failure로 이루어진 전형적인 미세파괴 형태가 발생하였다. 이에 비하여, 압축시험에서는 부러진 섬유의 끝에서 대각선 방향이 슬립거동이 관찰되었다. 주어진 두 힘의 하중상태에서 섬유의 파단은 항복점 전후 부근에서 일어났다. 음향방출분포는 인장에서 섬유표면 처리와 미처리의 두 조건에서 미세파괴 신호가 잘 분리되었으며, 한편, 압축에서는 signal이 다소 중복되어 나타났다. 이는 탄소섬유의 인장력/압축력 간의 파괴에너지 차이에 기인한다고 고려된다. 탄소와 basalt 섬유복합재료의 섬유파단 waveform의 최대 voltage는 압축보다 인장시험에서 상당히 크게 나타났으며, 이들은 음향방출시험으로 파괴에너지 차이를 명확히 비교 및 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제35권4호
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• pp.309-315
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• 2024

실리콘/탄소(SiC) 복합체는 실리콘의 높은 이론 용량과 탄소 소재의 높은 전기 전도성을 동시에 만족할 수 있어 실리콘 기반 음극의 상용화를 위한 새로운 음극 소재로서 주목받고 있다. 그러나 SiC 활물질의 반복적인 부피 변화에 따른 지속적인 전해질 소모와 용량 감소는 여전히 해결되어야 하는 문제로 여겨진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 열적 가교 반응을 통해 네트워크 구조를 형성하는 4,4'-methylenebis(cyclohexyl isocyanate) (H₁₂MDI) 기반의 수분산 폴리우레탄 바인더(HPUD)를 제안한다. 가교된 HPUD (CHPU)는 SiC 음극의 건조 공정 중 간단한 열처리를 통해서 가교제인 triglycidyl isocyanurate (TGIC)의 epoxy 고리 개환 반응을 활용하여 제조되었다. 뛰어난 기계적 특성 및 접착 특성을 가지는 CHPU 바인더를 사용한 SiC 음극은 우수한 율속 및 장기 수명 특성을 나타낼 뿐만 아니라, SiC 음극의 부피 팽창 또한 효과적으로 완화시키는 것으로 확인되었다. 본 연구 결과는 가교 구조를 가지는 환경친화적인 바인더가 다양한 실리콘 기반 음극에 활용될 수 있음을 시사한다.