• Composites Research
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• 제34권3호
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• pp.174-179
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• 2021

유체 이송에 사용되는 강재 파이프는 신설과 도장, 또는 부식과 노후화로 인한 제반 시설 보수에 거대한 규모의 시간과 비용이 요구된다. 이에 본 연구에서는 강재 파이프의 대체재로, 내부식성과 내화학성이 우수한 탄소섬유강화복합재료(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP) 파이프 구조의 최적화 설계를 수행하였다. 헬리컬 패턴 표면에 후프 패턴을 혼합적층하여 내구성을 향상시켰으며, 수분 환경에서의 에폭시 흡습 현상을 억제하기 위해, 할로이사이트 나노튜브(Halloysite Nanotube, HNT)를 첨가하였다. HNT/CFRP 파이프는 필라멘트 와인딩 공정으로 제작하였으며, 기계적 물성 시험과 70℃ 고온 증류수 환경하에서 흡습 시험을 진행하였다. 그 결과, 파이프 두께의 0.6%에 해당하는 후프 패턴의 적층 시, 가장 우수한 물성을 나타냈다. 또한 0.5 wt.% HNT 첨가 시 상대적으로 높은 내흡습성을 가졌으며, 층간 계면에서의 박리 현상이 지연되어 가장 낮은 강도 저하율을 보였다.

• 동력기계공학회지
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• 제14권3호
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• pp.25-32
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• 2010

전 세계적으로 급속도로 인기가 더해가고 있는 수소에너지는 높은 전환 효율성, 재생성, 친환경적인 특징을 가지며 미래의 주 에너지가 될 것이다. 왕복동식 압축기를 통과한 후의 수소 가스의 압력은 높은 맥동압을 가진다. 스너버는 압축기의 한 구성품으로 맥동압을 낮추고 수소가스의 불순물을 제거하기 위해 사용된다. 이 연구에서의 실험은 스너버 시스템에 사용된 강관의 맥동에 관해 조사하기 위해서 수행되었다. 맥동압은 12 Hz ~ 60 Hz의 모터속도에서 RMS값을 기준으로 0.1625% ~ 0.5305% 그리고 평균압력을 기준으로 0.1621% ~ 0.5277% 감소하였다. 압력손실은 RMS값을 기준으로 0.1092% ~ 1.4419%, 평균압력을 기준으로 0.1493% ~ 1.7507%로 측정되었다. CFD를 이용한 수치해석값은 실험값이 거의 비슷한 결과를 나타내고 강관 관로 내부 가스의 자세한 압력을 설명하기 위한 중요한 역할을 수행한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권6호
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• pp.679-691
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• 2023

The application of short, fiber-reinforced polymer composite pipes has been increasing rapidly. A comprehensive review of the prior research reveals that the majority of the previously-reported studies have been conducted on the filament-wound composite pipes, and fewer studies have been reported on the mechanical behavior of short, randomly-oriented fiber composite pipes. On this basis, the main objective of this research endeavor is to investigate the mechanical behavior and failure modes of short, randomly-oriented glass-fiber composite pipes under three-point bending tests. To this end, an experimental study is performed in order to explore the load-bearing capacity, failure mechanism, and deformation performance of such pipes. Fourteen properly-instrumented composite pipe specimens with different diameters, thicknesses, lengths, and nominal pressures have been tested and also simulated using the finite element approach for verification purposes. This study demonstrates the effectiveness of the diameter-to-thickness ratio, length-to-diameter ratio, and nominal pressure on the mechanical behavior and deformation performance of short, randomly-oriented glass-fiber composite pipes.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권5호
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• pp.375-387
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• 2023

The subsea power cables are increasingly important for harvesting renewable energies as we develop offshore wind farms located at a long distance from shore. Particularly, the continuous flexural motion of inter-array dynamic power cable of floating offshore wind turbine causes tremendous fatigue damages on the cable. As the subsea power cable consists of the helical structures with various components unlike a mooring line and a steel pipe riser, the fatigue analysis of the cables should be performed using special procedures that consider stick/slip phenomenon. This phenomenon occurs between inner helically wound components when they are tensioned or compressed by environmental loads and the floater motions. In particular, Vortex-induced vibration (VIV) can be generated by currents and have significant impacts on the fatigue life of the cable. In this study, the procedure for VIV fatigue analysis of the dynamic power cable has been established. Additionally, the respective roles of programs employed and required inputs and outputs are explained in detail. Demonstrations of case studies are provided under severely sheared currents to investigate the influences on amplitude variations of dynamic power cables caused by the excitation of high mode numbers. Finally, sensitivity studies have been performed to compare dynamic cable design parameters, specifically, structural damping ratio, higher order harmonics, and lift coefficients tables. In the future, one of the fundamental assumptions to assess the VIV response will be examined in detail, namely a narrow-banded Gaussian process derived from the VIV amplitudes. Although this approach is consistent with current industry standards, the level of consistency and the potential errors between the Gaussian process and the fatigue damage generated from deterministic time-domain results are to be confirmed to verify VIV fatigue analysis procedure for slender marine structures.