• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.180-185
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• 2023

본 논문에서는 스프레딩된 SiC 섬유를 적용해 SiC_f/SiC를 제조하였을 경우, 섬유의 분산도가 복합소재의 내부구조 및 기계적 강도에 어떠한 영향을 주는지를 연구하였다. Spread SiC 섬유를 적용한 시편의 섬유 체적비는 non-spread 시편 대비 9%p 감소하였으며, 수지 슬러리가 섬유 사이로 더 원활히 함침되어 기지내 기공도 거의 발견되지 않았다. 각 시편의 섬유 분산도를 비교하기 위해, 복합소재 내 섬유간 이격거리를 수치화하고 평가하는 방법을 제안하였다. 그 결과 spread 시편의 섬유간 중심거리는 non-spread 시편 대비 2.23 ㎛ 증가하였으며, 섬유 표면 사이 거리는 42.6%로 대폭 증가하였다. 3점 굽힘시험을 통해 spread 시편의 굽힘강도가 non-spread 시편 대비 49.3% 가량 높으며, 시험 데이터의 편차도 더 균일함을 확인하였다. 따라서 복합소재 기지내 SiC 섬유의 분산도 향상이 SiC_f/SiC의 균일한 기지상 치밀화와 기계적 강도 증가에 매우 큰 영향을 미친다는 점을 알 수 있다.

• Composites Research
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• 제30권2호
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• pp.77-83
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• 2017

섬유강화 세라믹 복합재료 제조 방법 중 실리콘 용융 침투 공정법(Liquid Silicon Infiltration-LSI)은 낮은 제조단가 및 짧은 공정 시간 등의 장점을 가진다. 본 연구에서는 고온 내산 특성이 우수한 SiC 섬유를 LSI 공정에 적용하기 위해 결정화도와 산소함량이 다른 세 가지 SiC 섬유(Tyranno SA, LoxM, Tyranno S)를 이용하여 $SiC_f/SiC$ 복합재료를 제작하고 그 적용 가능성을 확인하였다. LSI 공정을 통해 제조된 $SiC_f/SiC$ 복합재료는 모두 2% 미만의 기공률로 치밀화 되었지만, 섬유의 결정화도와 산소함량에 따라 3점 굽힘강도는 큰 차이를 나타냈다. 이는 $1450^{\circ}C$ 이상의 높은 LSI 공정 온도에 SiC 섬유가 노출 될 경우 비정질 SiOC상이 결정화되며 수축하는 현상과 섬유 내 잔존 산소-모재 내 탄소의 반응으로 인한 미세구조 차이에 기인하는 것으로 판단된다. 이는 SEM, XRD 및 TEM 분석을 통해 섬유 종류별 공정온도에서의 특성 변화로 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권1호
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• pp.28-33
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• 2017

SiC 섬유는 $1800^{\circ}C$까지 불활성과 공기 분위기에서 융해나 산화 문제 없이 사용할 수 있다. SiC 섬유는 분진 필터링 공정의 백필터로 상업화된 산업용 백 필터보다 훨씬 높은 온도인 $500^{\circ}C$ 이상의 온도에서 사용이 가능하다. 하지만 제강 산업과 화력발전소의 극한 환경에서 미세 분진과의 반응으로 인한 SiC 섬유의 열화에 대한 연구는 부족하다. 따라서 본 실험에서는 SiC 섬유를 제강 분진, 화력발전소 분진과 $500^{\circ}C$ 이상의 고온에서 반응시켜 섬유 표면의 열화된 형상을 SEM으로 관찰하고 섬유 표면 및 내부로의 산소 확산의 정도를 EDS로 분석하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권6호
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• pp.258-263
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• 2020

고분자로부터 제조되는 탄화규소 섬유는 고온 내산화성, 인장강도, 그리고 경량성 때문에 세라믹 복합체의 강화재료로 주로 적용되고 있다. 본 연구에서 탄화규소 연속섬유는 유연한 로프 형태의 고온 발열체(> 650℃)로 제조하기 위해 사용되었다. 특히, 탄화규소 섬유 발열체는 고효율의 저항 발열을 위해 단면적과 길이에 대한 저항 변화를 2-point probe 방법으로 측정하고, 비정질 탄화규소 섬유에 존재하는 산소 불순물과 결정립의 크기 제어를 통해 로프형 섬유 발열체의 저항 값을 최적화하였다. 그 결과, 약 100~200 Ω의 저항 범위를 가지는 탄화규소 섬유 발열체는 탄소 섬유 발열체보다 1.5배의 우수한 소비전력 효율을 가졌다.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권1호
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• pp.23-30
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• 2014

$SiC_f$/SiC 복합재를 제작하여, $SiC_f$/SiC 복합재의 섬유배향 방향에 따르는 마모 특성을 평가하고, 마모시에 발생하는 탄성파를 검출하고 분석하였다. $SiC_f$/SiC 복합재는 섬유의 종 횡방향에 의한 마찰계수와 마모손실은 비슷하였으나, 섬유의 수직방향은 가장 작은 값을 나타내었다. 이것은 섬유의 취성 특성 때문이라 판단되며, 마모손실과 마찰계수는 정비례의 관계를 나타내었다. SiC 단상재의 탁월주파수는 58.6 kHz를 나타내고, $SiC_f$/SiC 복합재의 탁월주파수는 117.2와 136.7 kHz였다.

• Composites Research
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• 제30권2호
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• pp.116-125
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• 2017

본 연구의 목적은 고온 산화성 분위기하에서 기계적물성이 우수한 탄화규소섬유(SiC Fiber)를 파일롯-규모로의 생산 제조공정을 개발하는 것이다. 프리세라믹 전구체로서 폴리카보실란(PCS)을 사용하여 탄화규소섬유를 제조하였다. 연속성의 PCS 섬유는 $300{\sim}350^{\circ}C$에서 PCS를 용융한 후에 용융방사로부터 얻었다. 열처리 전에 섬유의 불융화를 위하여 공기 분위기하에서 경화를하였다. 경화 전, 후에 측정한 FT-IR 스펙트라 피크로 부터 경화도를 계산하였다. 탄화규소섬유의 물성은 경화도에 따라 크게 영향을 받았다. 본 개발에서 열처리 중 섬유의 장력 조절로 우수한 물성을 갖는 탄화규소섬유를 얻었다. 탄화규소섬유의 화학조성과 기계적물성은 안정화섬유의 열처리시의 이송속도에 영향을 받았다. 탄화규소섬유를 공기분위기하 $1000^{\circ}C$에서 1분부터 50시간까지 노출한 후에 인장시험을 수행하였다. 그 결과 인장강도는 약 60%까지 감소함을 보여주었다. 장시간 노출시험시 낮은 인장 강도값을 나타내는 섬유는 화학성분 분석시 섬유의 표면에 많은 탄소량을 함유하고 있었다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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• pp.158-161
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• 2006

SiC materials have been extensively studied for high temperature components in advanced energy conversion system and advanced gas turbine. However, the brittle characteristics of SiC such as law fracture toughness and law strain-to fracture impose a severe limitation on the practical applications of SiC materials. SiC/SiC composites can be considered as a promising candidate in various structural materials, because of their good fracture toughness. In this composite system, the direction of SiC fiber will give an effect to the mechanical properties. It is therefore important to control a properdirection of SiC fiber for the fabrication of high performance SiC/SiC composites. In this study, unidirection and two dimension woven structures of SiC/SiC composites were prepared starting from Tyranno SA fiber. SiC matrix was obtained by nano-powder infiltration and transient eutectoid (NITE) process. Effect of microstructure and density on the sintering temperature in NITE-SiC/SiC composites are described and discussed with the fiber direction of unidirection and two dimension woven structures.

• 감성과학
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• 제24권4호
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• pp.149-156
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• 2021

본 연구에서는 1500℃ 이상의 극한 열 환경에서 사용되는 소재인 SiC (silicon carbide) 섬유를 복합방적사로 제조한 후에 원단을 제직하고 제직된 원단의 역학적 특성을 KES-FB system으로 측정하고 측정된 역학적 특성 값으로부터 착용성능을 분석하여 방화복으로의 활용 가능성을 알아보았다. 그 결과 직물의 역학적 특성에서는 인장선형성(LT)과 인장레질리언스(RT), 전단강성(G)을 나타내는 값이 원사의 제조형태에 따라서 그 특성 값의 차이를 보였으며, 직물의 두께와 평량, 밀도 값이 전단히스테리시스(2HG)와 압축레질리언스(RC) 값에 영향을 준다는 것을 알 수 있었다. 의복착용 성능에서는 착용 시 부피감을 나타내는 두께에 대한 압축에너지의 비(WC/T) 값에서 SiC 복합방적사로 제조된 직물의 값이 가장 우수한 값을 타나내었으며, 방염성능에서는 SiC 복합방적사로 제조된 직물이 탄화길이와 잔염시간에서 KFI 성능기준을 만족하여 방화복으로서의 활용이 가능함을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.247-250
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• 2020

본 연구에서는 액상가압성형 공정을 이용하여 SiC 연속섬유가 강화된 마그네슘 복합재료의 제조 가능성을 검토하였다. 액상가압성형 공정을 이용하여 SiC 섬유가 균일 분산된 AZ91 복합재료를 제조하였으며 열처리를 통하여 석출상을 제어하였다. SiC 섬유와 기지합금의 계면에 연속적인 Mg₂Si상이 형성되면서 계면 결합력이 향상되었고, 제조된 복합재료의 상온 인장강도는 479 MPa로 우수한 기계적 특성을 나타내었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.240-240
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• 2003

SiC 섬유의 고온강도를 향상시키기 위한 소결조제로 boron, aluminum 등을 사용할 수 있다. 본 연구에서는 폴리카보실란에 aluminum precursor를 첨가한 후 중합반응을 거쳐 Al-contained polycarbosilane을 합성하였다. 합성된 Al-contained polycarbosilane을 용융방사하여 섬유화 하고 열분해 공정을 통해 Si-Al-C-O 나노복합 섬유를 제조하였다. 먼저 aluminum butoxide와 polycarbosilane(commercial)을 200m1 xylene에 용해시켜 14$0^{\circ}C$에서 1시간 동안 reflux하였다. evaporator를 이용하여 xylene를 제거한 후 autoclave에서 25$0^{\circ}C$/30$0^{\circ}C$ 중합과정을 통해 가교결합 시켰다 이와 같이 합성된 시료는 ICP분석을 통해 aluminum 함량을 확인하였고 FT-IR(Fig.1) 및 GPC분석(Fig.2)으로부터 화학구조 및 분자량변화를 확인하였다. aluminum 첨가량이 증가함에 따라 Si-H/Si-$CH_3$의 결합크기의 비가 감소하였으며 이로부터 aluminum butoxide와 polycarbosilane의 가교결합이 이루어진 것으로 보이며 중합 후 분자량의 증가 또한 가교결합에 의한 결과로 사료된다 열무게감량(TGA) 측정 결과는 40$0^{\circ}C$부터 유기리간드의 분해가 일어나며 80$0^{\circ}C$이상에서 세라믹화 과정이 완료되었음을 알 수 있었다 또한 aluminum 첨가량이 증가함에 따라 세라믹 수율도 증가하였음을 확인하였다. 합성된 aluminum-contained polycarbosilane은 20$0^{\circ}C$에서 1시간 동안 불융화과정을 거쳐 환원 및 진공 분위기에서 고온 열처리하였으며 이로부터 얻어진 시료에 대해 XRD분석을 수행하였다. SEM과 TEM을 이용하여 미세구조를 관찰하였다.