• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권1호
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• pp.81-88
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• 2018

공기와 초경량 소재인 에어로젤을 이용하여 소방용 특수방화복의 무게를 경량화하고자 하였다. 3겹(겉감, 중간층, 안감)으로 구성된 특수방화복을 경량화하기 위해서는 총무게에서 가장 큰 비중을 차지하는 안감을 신소재로 대체하는 것이 가장 효과적이었다. 열보호 성능시험은 대류 열원(ASTM D 4108), 복사 열원(KS K ISO 6942) 및 대류와 복사 혼합 열원(KS K ISO 17492)에 대해 수행하였다. 안감의 펠트를 공기층으로 대체하였을 경우 공기층이 최소 3 mm 이상일 때 열보호 성능이 KFI와 ISO 기준을 충족하였다. 그러나 공기층의 두께가 10 mm까지 늘어나도 열보호 성능이 기존 제품의 성능에 미치지 못했다. 안감의 펠트를 에어로젤로 대체하였을 경우 에어로젤의 두께가 2 mm일 때 TPP (ASTM D 4108) 값이 KFI 기준을 충족하였으며, 에어로젤의 두께가 3 mm일 때는 TPP 값이 기존 특수방화복보다 약 140% 향상되었다. 에어로젤을 사용할 경우 특수방화복의 경량화 뿐만 아니라 열보호 성능까지 향상됨을 확인하였다. 그러나 에어로젤은 부서지기 쉬운 성질이 있어서 특수방화복을 구성하는 층 사이에 일정한 두께로 고정시키는 방법이 향후 고려되어야 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.19-26
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• 2021

격자 구조체는 강도 및 강성, 초경량 및 에너지 흡수 능력 등의 우수성을 가지고 있어서 전방위 산업에서 주목을 받고 있으나, 다양한 장점에도 불구하고 복잡한 형상에 따른 제조 공정의 어려움으로, 현재까지 광범위한 상용화 및 사용은 제한되고 있다. 한편 적층 제조는 전통적인 제조 방법으로는 불가능한 복잡한 기하학적 형상 제조가 가능한 기술로써, 격자 구조체 제조를 위한 최적 기술로 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 3차원 좌표 방법으로 단위 셀을 형성하고, 단위셀의 바운더리 박스 크기 및 스트럿 반경에 따른 상대 밀도의 관계식을 도출하였다. 본 연구에서는 Simple Cubic(SC), Body-Centered Cubic(BCC) 및 Face-Centered Cubic(FCC)을 모델링 소프트웨어를 사용하여 상대 밀도 맞춤형 구조체를 설계하였다. 본 연구에서 제안한 상대 밀도 산출식 정확도는 SC, BCC 및 FCC에서 98.3 %, 98.6 % 및 96.2%의 신뢰성을 확보하였다. 격자 구조체를 대상으로 시뮬레이션 수행 결과, 동일한 셀 배열 조건에서는 상대 밀도가 커짐에 따라 항복 하중이 커지고, 동일 배열 조건에서는 SC, BCC, FCC 순으로 압축 항복 하중이 작아지는 결과가 나타났다. 최종적으로 20 mm × 20 mm × 20 mm 크기의 구조체는 SC 단위 셀을 3×3×3 배열로 구성하는 것이 압축 하중에 대한 구조적 최적화가 가능한 것으로 나타났다.