• Steel and Composite Structures
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• 제45권1호
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• pp.83-100
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• 2022

Timber is one of the few natural, renewable building materials and glulam is a type of engineering wood product. In the present work, timber-based braces are applied for retrofitting midrise Special Moment Resisting Frame (SMRF) using two types of timber base braces (Timber base glulam, and hybrid Timber-Steel-BRB) as alternatives for retrofitting by traditional steel bracings. The improving effects of adding the bracings to the SMRF on seismic characteristics of the frame are evaluated using load-bearing capacity, energy dissipation, and story drifts of the frame. For evaluating the retrofitting effects on the seismic performance of SMRF, a five-story SMRF is considered unretofitted and retrofitted with steel-hollow structural section (HSS) brace, Glued Laminated Timber (Glulam) brace, and hybrid Timber-Steel BRB. Using OpenSees structural analyzer, the performance are investigated under pushover, cyclic, and incremental loading. Results showed that steel-HSS, timber base Glulam, and hybrid timber-steel BRB braces have more significant roles in energy dissipation, increasing stiffness, changing capacity curves, reducing inter-story drifts, and reducing the weight of the frames, compared by steel bracing. Results showed that Hybrid BRB counteract the negative post-yield stiffness, so their use is more beneficial on buildings where P-Delta effects are more critical. It is found that the repair costs of the buildings with hybrid BRB will be less due to lower residual drifts. As a result, timber steel-BRB has the best energy dissipation and seismic performance due to symmetrical and stable hysteresis curves of buckling restrained braces that can experience the same capacities in tension and compression.

• Composites Research
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• 제12권3호
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• pp.75-83
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• 1999

Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 내열 복합재료의 강화재의 종류와 적층방향에 따른 비열, 열확산 계수, 열전도도를 분석하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 비열은 시차 주사 열량법을 이용하여 측정하였으며, 열확산계수는 레이저 섬광법을 이용하여 laminar와 평행방향과 laminar와 직교방향으로 측정하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 열확산계수는 온도가 증가함에 따라 감소하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 열전도도를 밀도, 열확산계수 및 비열을 이용하여 계산하였다. 열전도도는 온도가 증가함에 따라 증가하였으며, carbon/Phenolic의 경우 laminar와 평행방향의 열전도도가 laminar와 직교방향의 열전도도보다 2배 높은 이방성을 나타내었으며 이는 carbon 섬유의 열전도도 이방성 때문으로 해석되었다. 이차원 섬유강화 복합재료의 열전도도를 기지와 강화재의 열전도도와 부피분율을 이용하여 해석하였다. Carbon/Phenolic 및 silica/phenolic 복합재료의 열전도도를 적층방향에 따라 강화재와 기지의 열전도도를 이용하여 해석하여 carbon 섬유와 silica 섬유의 열전도도를 계산하였다. 계산된 섬유의 열전도도와 기지의 열전도도로부터 섬유의 부피분율에 따른 복합재료의 상온열전도도를 예측할 수 있었다.

• Applied Microscopy
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• 제40권3호
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• pp.155-162
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• 2010

뼈는 단계별 (hierarchical) 구조를 가진 복합 재료이며 독특한 구조와 기계적 특성 때문에 재료공학 분야에서 많이 연구되어져 왔다. 뼈는 주로 hydroxyapatite, 콜라겐과 물로 구성된 층판형 유 무기 재료 복합체이다. 주요 무기물로써 hydroxyapatite로 잘 알려진 calcium phosphate를 통하여 뼈는 특유의 강도를 유지하게 된다. 본 실험에서는 광학 현미경(LM)과 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 토끼와 닭 대퇴골의 구조를 연구하였다. 구성물질 분석은 대퇴골의 calcium, potassium, oxygen 분포 변화를 알아보는데 이용하였다. 실험은 두 구조 범위에 중점을 두었다: micro scale에서 치밀골의 배열을, nano scale에서 콜라겐 섬유와 apatite 결정을 관찰하였다. Micro scale에서 닭과 토끼 대퇴골 구조의 뚜렷한 차이점이 발견되었다. Nano scale에서는 apatite 결정의 모양과 크기 그리고 콜라겐의 배열을 비교 분석하였다. 그 결과 토끼와 닭은 종이 다름에도 불구하고 nano scale에서는 화학성분과 구조가 매우 유사한 것으로 나타났다.

• 폴리머
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• 제33권1호
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• pp.39-44
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• 2009

폴리페닐렌에테르[PPE, poly(phenylene ether)]를 기저수지로 사용하고, 가교제로 N,N'-m-phenylene-dimaleimide(PDMI), 난연제로 decabromodiphenylethane을 첨가하여 고분자 기판을 제작하였으며, 가교제와 난연제가 기판소재의 유전특성 등 물리적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 개시제의 유무에 따른 PDMI의 열경화 특성을 DSC를 이용하여 분석하였으며, 이를 바탕으로 PPE-PDMI 테스트 조성을 설계하였다. 복합물 시트를 필름 코터로 성형한 후, 진공가압적층하여 테스트 기판을 제작하고, FDMI와 난연제의 함량에 따른 유전율, 유전손실, peel 강도, 납 내열성 및 난연성을 평가하였다. 유전율과 유전손실은 PDMI와 난연제의 함량에 따라 대체로 증가하는 경향을 나타내었으나, 납 내열성과 난연성은 개선된 결과를 나타내었다. Peel 강도는 PDMI가 10 wt% 이상 첨가되면 1 kN/m 이상의 높은 값을 나타내었지만, 난연제의 첨가량에 따라서는 소폭 감소하는 경향을 보였다. Gel content 측정결과로부터, PPE-PDMI의 반응 메카니즘은 semi-IPN 구조의 형성보다는 PPE와 PDMI의 crosslinking에 의한 망상구조 형성에 더 가까운 것으로 판단되었다. 최종적으로 1 GHz에서 유전율이 2.52$\sim$2.65, 유전손실이 0.002 미만으로 작은 고주파 대역용 고분자 복합체 기판소재를 얻을 수 있었다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.317-322
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• 2021

적층 복합재의 특성상 두께 방향 물성이 취약하여 비틀림, 저속충격, 피로 하중 등 복합 하중을 받게 되면 재료 내부의 미세크랙 진전을 통해 층간분리 현상이 발생하게 된다. 이를 방지하고자 Z-pinning, Stitching 등 다양한 3차원 보강 공법과 구조물의 미세균열을 실시간으로 검출하는 구조 건전성 감시 기법이 꾸준히 연구되고 있다. 본 논문에서는 I-fiber 스티칭 공법으로 보강된 Single-lap joint를 Co-curing 방법으로 제작하였으며, 제작된 시편의 강도 및 파손신호 검출 특성을 평가하였다. 균열과 파손신호 검출을 위하여 전기저항법과 AE법을 사용하였으며, 신호분석을 위한 전용회로를 제작하여 인장시험 중의 파손신호를 분석하였다. 실험결과, I-fiber 스티칭으로 보강된 Single-lap joint 시편은 보강이 없는 Co-cured single-lap joint 시편에 비해 강도가 약 44.6% 향상되었다. 또한, I-fiber로 보강된 Single-lap joint 시편은 강도 향상과 더불어 전기저항법과 AE법에 의한 파손 검출이 모두 가능하므로 파손 모니터링에도 효과적인 구조임을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제30권2호
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• pp.158-164
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• 2017

섬유금속적층판은 금속 판재와 섬유 강화 플라스틱을 적층한 하이브리드 소재 중 하나다. 섬유금속적층판은 부품 경량화 측면을 고려했을 시, 뛰어난 충격흡수능력을 가지고 있기 때문에 자동차 및 항공우주 산업에서 적용 및 연구를 진행하고 있는 추세다. 특히, 자동차의 측면 도어 임펙트 빔의 경우, 기존의 금속소재에서 복합재료로 대체하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 자동차의 측면 도어 임펙트 빔을 금속소재와 자기 강화형 폴리프로필렌을 적층한 섬유금속적층판으로 대체하는 것이 목표다. 3가지 종류의 임펙트 빔의 3점 굽힘 시험 수치해석을 통해 단면적 대비 굽힘 저항력의 크기를 비교하였다. 그 후, 제작 실현성을 고려하여 굽힘 저항력이 우수한 이중모자형 임펙트 빔을 순수 DP 980과 섬유금속적층판으로 제작하여 자동차 측면 도어에 설치된 모델을 상정하고 충돌 해석을 수행하였다. 결과적으로 섬유금속적층판을 사용한 임펙트 빔은 기존의 DP 980보다 무게 대비 충격 에너지 흡수 능력이 약 7배 높음을 알 수 있었다.