• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.269-276
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• 2021

프리프레그 압축성형(PCM, Prepreg Compression Molding) 공정은 고품질 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 제품을 제조할 수 있는 고속성형기술이다. 오토클레이브 공정에 비해 폐기물 발생이 적고 사이클타임을 크게 줄일 수 있어 항공우주 및 자동차 산업에서 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 PCM 공정의 품질을 높이기 위해 프리프레그의 경화거동을 따라 프레스의 압축압력을 단계별로 증가시키는 성형법에 대해 연구하였고, 이러한 다단 압축 성형법이 우수한 품질의 CFRP 제품을 생산하고 사이클타임을 단축할 수 있는 좋은 수단임을 확인하였다. 그리고 상온에서 적층한 프리프레그를 금형에 투입하여 예열과 성형을 동시에 함으로써 별도의 예열 공정 없이 제품을 성형할 수 있었다. 또한 평판 성형에 최적화된 공정조건을 3차원 형상물에 동일하게 적용한 결과 외관상 평판과 유사한 제품을 공정조건 수립 과정 없이 만들 수 있었다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.421-428
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• 2018

프리프레그 압축 성형(PCM, Prepreg Compression Molding) 공정을 최적화 하기 위해서 성형 해석을 통해 공정 시 나타날 문제를 사전에 예측할 필요가 있다. 해석 정확도를 높이기 위해서는 성형 물성을 구할 때 정확한 물성 측정이 필요하다. 그러나 대부분의 연구는 프리프레그의 압축 물성을 따로 구하지 않고 인장 물성과 동일하다고 가정하여 사용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 성형 해석의 정확성을 높이기 위해 섬유의 면내 압축 물성 실험법을 제시했으며 측정 결과, 섬유의 압축 강성은 인장 강성에 비해 약 $10^{-2}$배 낮게 측정되었다. 실제 프리프레그의 성형성을 모사하기 위해 경사면($110^{\circ}$)을 갖는 정사각형 컵 금형을 설계 및 제작하였고 이를 이용한 프리프레그 고온 압축 성형성 평가를 수행하였다. 압축 물성 영향성 확인을 위해 금형 내 취약 지점으로 예상되는 각 코너 부근에서의 전단각을 측정하였으며 동일한 위치에서의 해석 결과와 실험 데이터를 비교하였다. 비교 결과 섬유의 압축 물성이 반영된 해석 결과에서 실험값과 유사한 패턴이 관찰되었으며 면내 압축 물성 반영이 성형 해석결과의 정확도를 향상시키는 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제32권6호
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• pp.403-407
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• 2019

장섬유강화 복합재료는 연속섬유강화 복합재료 대비 가격 경쟁력 및 성형 자유도가 높은 장점을 가지고 있다. 반면에 중간재를 제조하는 과정에서 무작위로 분산되는 특성으로 균일한 배향성을 확보하는데 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 LFPS(Long Fiber Prepreg Sheet) 소재의 재현성 검증을 위하여, 섬유의 배향 각도를 측정하고 이를 기반으로 기계적 물성치와의 상관관계를 분석하였다. 배향특성 분석을 위하여 와류측정방식을 사용하였으며, ASTM 기준에 준하여 LFPS 소재의 인장 및 압축 시험평가를 수행하였다. 추가적으로, 탄성강성 예측이론인 ROM(Rule of Mixture)을 활용하여 LFPS 소재의 시험결과와 이론치를 검증하였다. 이러한 결과를 통해 비연속섬유강화 복합재료의 섬유 배향특성이 기계적 특성에 미치는 영향을 확인하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제22권5호
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• pp.806-811
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• 2013

In this study, to prevent the nonhomogeneity of fiber orientation during the molding of GFRP composites, GFRP prepreg was fabricated using roving fiber and polypropylene resin. Analyses on the degree of impregnation, tensile strength, and microstructure were conducted on the fabricated prepregs. A lower pulling speed, higher resin temperature, and longer die length showed a greater degree of impregnation of the prepreg. The scanning electron microscope (SEM) micrograph showed, a homogeneous fiber orientation. As a result, fundamental techniques for improved productivity were suggested for the manufacturing field.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.180-183
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• 2009

Composite bipolar plates offer several advantages of low cost, light weight, and ease of manufacturing compared to traditional graphite plate. However, it is difficult to achieve both high electrical conductivity and high flexural strength. In this study, the hybrid carbons filled epoxy composite bipolar plates were fabricated to test electrical conductivity and flexural properties. Graphite powders were used as the main conducting filler and continuous carbon fiber fabrics were inserted to improve the mechanical properties of the composite. This hybrid composite showed improved in-plane electrical conductivity and flexural property. The moldability of the hybrid composite was also improved comparing to the continuous prepreg composite. This study suggested that the continuous carbon fiber inserted graphite/epoxy composites can be a potential candidate material to overcome the disadvantages of conventional graphite composite or continuous prepreg composite bipolar plates.

• Design & Manufacturing
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• 제10권2호
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• pp.6-11
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• 2016

Designed patterns of slit are introduced to the uni-directional (UD) prepreg in order to enhance the formability of the carbon/epoxy composites without wrinkling and laddering. Three different types of the slit alignment along the thickness direction are applied to analyse the deformation behavior during the compression moulding process of laminates. Degrees of the slit open and the mechanical strength are evaluated based on the level of the compaction pressure in the course of forming process. Results have shown that the mechanical strength of laminates having slits could attain at least 80% of the conventional ones without slits. However, further studies are required to identify the direct relevance of the slit alignment in laminate to the mechanical properties.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제9권3호
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• pp.88-94
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• 2006

In order to substitute current aluminum sabot and to increase the penetration performance of the kinetic energy projectiles, the research and development program for composites sabot has been conducted. For carbon/epoxy composites sabot, unidirectional carbon fiber reinforced epoxy prepreg was chosen and thick sectioned composites preforms with the different fiber angles along the circumferential direction of sabot were prepared by compression molding under the careful processing conditions at $150^{\circ}C$ for 1hour with $70kgf/cm^2$ curing pressure. The composites sabot demonstrated a weight reduction by approximately 30% than that of current aluminum sabot. The muzzle velocity of a kinetic energy projectile with composites sabot was measured to be about 63m/s higher than that with aluminum sabot. These results imply that the penetration performance is expected to be considerably increased when the composite sabot is applied to the kinetic energy projectiles.

• 한국정밀공학회지
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• 제34권2호
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• pp.139-143
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• 2017

Finite element analysis was performed for a split-type CFRP bicycle frame, which was designed to apply a compression molding process with carbon fiber prepreg for a conventional bicycle. An epoxy adhesive material for joining the frames was selected by the extent of stress at joint interfaces. The split-type bicycle frame was then formed and its weak parts examined by the boundary conditions according to reliability tests. The results verified the reliability of the bicycle frame after modification of these weak parts. The finished product was manufactured by using this developed split-type bicycle frame.

• 접착 및 계면
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• 제21권3호
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• pp.101-106
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• 2020

본 연구에서는 에폭시 수지를 개질 한 변성 아크릴레이트를 합성하였으며, 이를 기존의 유리 섬유 복합소재에 사용하는 SMC 조성물에 5 phr - 15 phr을 첨가하여 SMC 소재를 제조하였다. SMC 프리프레그를 고온고압 (150 ℃, 10 bar)에서 컴프레션 몰딩방법으로 성형하여 유리섬유 복합소재를 제조하였으며, 제조된 복합소재를 가공하여 인장강도, 충격강도 등의 기계적 물성을 연구하였다. 실험 결과 합성된 변성 아크릴레이트를 5 phr을 포함하는 복합소재가 합성 아크릴레이트를 포함하지 않는 binder 샘플보다 인장강도는 약 20%, 충격강도는 약 12% 향상함을 보였으며, 이는 합성 아크릴레이트가 폴리에스터와 반응할 수 있는 4개의 아크릴 기를 가짐으로써 가교반응을 강하게 하면서 기계적 강도가 향상됨을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.106-114
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• 2022

탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)은 우수한 비강도 및 비강성으로 인하여 항공산업에서 널리 사용되고 있다. CFRP는 대부분 탄소섬유나 프리프레그를 적층한 구조로 사용되고 있으며, 이러한 구조는 박리가 발생할 수 있다는 치명적인 단점이 있다. 이는 보통 두께방향 섬유의 부재에서 기인한다. 본 연구에서는 탄소섬유가 세 방향으로 직조된 3차원 탄소섬유 프리폼 및 이를 적용한 항공기 날개 단위구조체를 제조하였다. 단위구조체는 항공기 날개의 핵심 요소인 스킨, 스트링거, 리브로 구성되며 수지 이송 성형공정을 이용하여 제조하였다. 압축시험을 통하여 기존의 적층형 구조물과 비교한 결과, 3차원 프리폼은 구조물의 박리예방 뿐만 아니라 강도향상에도 효과적임을 보여 주었으며, 이는 3D 프리폼 구조물이 박리 예방을 필요로 하는 다양한 분야, 특히 항공 분야에서 널리 사용될 수 있음을 의미한다.