• 연구논문집
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• 통권30호
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• pp.129-135
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• 2000

Double boss type composite pressure bottles have been developed widely but single boss type had not because there are some difficulty in technical point. In this paper a research was performed to develop composite pressure vessel in conjunction with design, fabrication, and test. Fiber pattern and angles were decided by CADFIL software and they are [liner/$15^{\circ}$/$15^{\circ}$/$90^{\circ}$/$18^{\circ}$/$90^{\circ}$/$21^{\circ}$/$21^{\circ}$/$90^{\circ}$]. Fabrication of bottles was done by AEA's 5-axis filament winding machine. During fabrication fiber optic sensor were embedded to measure were behavior of structure at the applied internal pressure. Even though satisfied test results were not obtained, the experimental set-up of fiber optics showed the possibility for the application of filament wound vessels. However, the conventional strain and fabrication of single boss composite bottles.

• Steel and Composite Structures
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• 제35권2호
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• pp.171-186
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• 2020

This paper aims at providing insights on the use of thermosetting liner for the repair of offshore pipelines exposed to corrosion and leakage. The work which covers both experimental and numerical approaches were aspired due to the high cost of repair for pipelines, limitations of thermoplastic material and limited study of reinforced thermosetting liner. The experiment involves a destruction test called the burst test, carried out on an API 5L X42 carbon steel pipe under four case studies, namely (i) intact pipe, (ii) pipe with corrosion defect, (iii) pipe with corrosion defect and repaired with thermosetting liner and (iv) pipe with leakage and repaired with thermosetting liner. The numerical simulation was developed to first validate the experimental results and later to optimize the design of the thermosetting liner in terms of the number of layers required to restore the original strength of the pipe. The burst test shows an improvement in 23% of the burst capacity for the pipe with corrosion defects, after being repaired with a three-layer thermosetting liner. The parametric studies conducted showed that with an addition of thermosetting layers, the burst capacity improves by an average of 1.85 MPa. In conclusions, the improvement in strength can be further increased with increasing thickness of the thermosetting liner. The thermosetting liner was also determined to fail first inside the host pipe.

• 한국가스학회지
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• 제15권1호
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• pp.35-39
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• 2011

본 논문에서는 FEV 차량용 복합소재 연료탱크의 탄소섬유 적층두께에 따라 달라지는 강도안전성에 미치는 기여율의 영향을 해석하고자 한다. 기여율에 의한 영향을 FEM 모델링으로 고찰하기 위해, 복합소재 연료탱크의 알루미늄 라이너와 탄소섬유 적층에 작용하는 von Mises 등가응력을 후프방향과 헤리컬방향에 대하여 각각 계산 하였다. FEM 해석결과에 따르면, 알루미늄 라이너에 작용하는 등가응력 기여율은 후프방향으로는 77.5%, $70^{\circ}C$ 경사진 헤리컬방향으로는 18.11%, $12^{\circ}C$ 경사진 헤리컬방향으로는 4.39%로 각각 작용하는 것으로 나타났다. $12^{\circ}C$ 경사진 탄소섬유의 적층 두께비가 후프방향 적층 두께비의 42% 정도로 높게 유지됨에도 불구하고 알루미늄 라이너 소재에서 보여준 기여율 경향은 탄소섬유 적층의 강도안전성에 대해서도 유사한 것으로 나타났다. 결과적으로, 탄소섬유 연료탱크의 강도안전성은 탄소섬유 적층의 두께보다 와인딩 각도에 의해 더 많은 영향을 받는다는 계산결과를 보여주고 있다.

• 한국가스학회지
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• 제15권5호
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• pp.37-41
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• 2011

본 연구에서는 미국의 DOT-CFFC와 한국의 KS 기준에 근거하여 수소가스 복합소재 연료탱크에 대한 강도안전성을 FEM으로 해석하였다. 알루미늄 라이너 소재인 6061-T6와 탄소섬유 복합소재인 T800-24K로 적층이 형성되도록 감은 수소가스 복합소재 연료탱크는 130L의 저장용량을 갖으며, 70MPa의 충전압력으로 수소가스가 채워진다. FEM 해석결과에 의하면, 내부탱크를 형성하는 알루미늄 라이너에 작용하는 von Mises 응력 255.2MPa은 알루미늄 소재의 항복응력 대비 95%인 272MPa보다 낮기 때문에 안전하다. 또한, 복합소재 연료탱크에서 후프방향의 탄소섬유 응력비는 3.11이고, 헤리컬방향의 응력비는 3.04인 것으로 나타났다. 이들 응력비 데이터는 탄소섬유 복합소재 연료탱크에서 안전기준으로 권고한 2.4에 비해 높기 때문에 양방향 모두에서 안전하다. 따라서 70MPa의 충전압력을 갖는 130L 저장용량의 복합소재 연료탱크에 대한 강도안전성은 유용한 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.165-168
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• 2007

The objective of this study is to demonstrate and commercialized for on-board fuel storage system for the hydrogen fuel cell vehicles. Type3 composite cylinder is consisting of the full wrapped composites on a seamless aluminum liner. Especially, the seamless aluminum liner has been commercialized with development of fabrication through this study. The key technologies, including design, analysis and the optimized filament winding process for 350bar composite cylinder, were established and verified with design qualification test in accordance with international standard. And the facilities for fabrication and design qualification test have been constructed.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제27권3호
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• pp.277-292
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• 2007

Based on the composite finite element simulation and a series of hydrostatic pressure and burst tests, autofrettage effects on strength and deformation of fiber reinforced pressure vessel with metallic liners have been studied in the paper (autofrettage: during the course of one pressure taking effect, the increasing internal stress in metallic liner can surpass the yielding point and the plastic deformation will happen, which result in that when there is no internal pressure, there are press stress in liner while tensile stress in fiber lamination). By making use of a composite finite element Ansys code and a series of experiments, the autofrettage pressure is determined in order to make the aluminium liner be totally in elastic state, under given hydrostatic test pressure. The stress intensity factors of the longitudinal crack in aluminum liner end under internal pressure and thermal loads have been computed and analyzed before and after the autofrettage processing. Through numerical calculation and experiment investigations, it is found that a correct choice for autofrettage pressure can improve the gas-tightness and fatigue strength of FRP vessel.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권3호
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• pp.423-436
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• 2022

This paper proposes an innovative thin-walled square concrete filled steel tubular (CFST) column with an octagonal/circular lining steel tube, in which the outer steel tube and the inner liner are fabricated independently of each other and connected by slot-weld or self-tapping screw connections. Twelve thin-walled square CFST columns were tested under quasi-static loading, considering the parameters of liner type, connection type between the square tube and liner, yield strength of steel tube, and the axial load ratio. The seismic performance of the thin-walled square CFST columns is effectively improved by the octagonal and circular liners, and all the liner-stiffened specimens showed an excellent ductile behavior with the ultimate draft ratios being much larger than 1/50 and the ductility coefficients being generally higher than 4.0. The energy dissipation abilities of the specimens with circular liners and self-tapping screw connections were superior to those with octagonal liner and slot-weld connections. Based on the test results, both the finite element (FE) and simplified theoretical models were established, considering the post-buckling strength of the thin-walled square steel tube and the confinement effect of the liners, and the proposed models well predicted the hysteretic behavior of the liner-stiffened specimens.

• 한국가스학회지
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• 제16권3호
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• pp.16-21
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• 2012

본 연구에서는 70MPa의 충전압력을 갖는 110L 수소연료 저장탱크에 대한 강도안전성을 FEM으로 해석하였다. 6061-T6 알루미늄 라이너의 외벽면에는 Toray의 T800-24K와 T700-12K, 그리고 Mitsubishi Ray의 MR60H-24P 탄소섬유를 사용하여 와인딩한 복합소재 연료탱크의 강도안전성을 미국의 DOT-CFFC와 KS의 안전규격으로 고찰하였다. 70MPa용 수소가스탱크의 응력강도에 대한 FEM 해석결과에 의하면, 거의 유사한 소재특성을 갖는 Toray의 T800-24K와 Mitsubishi Ray의 MR60H-24P는 70MPa의 수소연료 저장탱크를 제조하는데 사용해도 안전한 것으로 나타났다. 반면에, Toray의 T700-12K는 70MPa의 충전압력을 갖는 복합소재 저장탱크를 제조하기에는 강도안전성을 보장할 수 없으므로 60MPa 이하의 수소연료 복합소재탱크 제조를 권장한다.

• Composites Research
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• 제35권3호
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• pp.147-152
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• 2022

이 논문은 Type 4 압력용기 라이너의 회전 성형 시 내부온도 조건에 따른 저온 특성 평가에 관한 연구이다. 회전 성형의 경우 온도 조건에 따라 라이너의 성형성에 민감한 영향을 주기 때문에 사용 소재인 폴리아미드에 대한 온도 조건을 정확히 설정해야 한다. 라이너 소재인 폴리아미드(Polyamide)의 구조적 변화는 AFM(Atomic Force Microscope)으로 표면을 분석하였으며, DSC(Differential Scanning Calorimeter)로 결정화도를 측정하여 저온에서의 기계적 강도 값에 변화를 줄 것인지를 평가하였다. 또한, 라이너 내부의 황색도를 관찰하여 라이너의 성형성을 확인하였다. 그 결과, 내부온도의 용융 범위가 넓을수록 낮은 황색도를 나타냈으며, 저온에서의 연신율 및 충격 특성은 향상됐다. 또한, AFM과 DSC에 의해 폴리아미드의 구조가 균일하고 높은 결정화도를 가진 것을 확인하였다. 따라서, 이와 같은 실험 결과는 회전 성형 시 온도 조건의 변화가 저온에서의 물성 향상에 기여함을 입증했으며, 향후 기밀성 평가를 통해 실 제품으로의 적용성 검증이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제15권6호
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• pp.57-62
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• 2011

본 연구에서는 70MPa의 충전압력을 갖는 130L 수소연료 저장탱크에 대한 최적설계를 유한요소법과 다구찌 설계법으로 고찰하였다. 6061-T6의 알루미늄 라이너의 외벽면에 T800-24K의 탄소섬유로 감아서 제조한 복합소재 연료탱크의 강도안전성을 미국 DOT-CFFC와 KS의 설계안전 규격을 기준으로 해석하였다. 70MPa용 수소가스탱크의 응력강도에 대한 FEM 해석결과에 의하면, US DOT-CFFC와 KS 규격에서 제시한 응력비 2.4의 기준값과 비교할 때 안전한 것으로 나타났다. 따라서, 다구찌 설계법에 기반한 최적설계 데이터는 설계모델 5번으로 선정할 수 있고, 여기서 제시할 수 있는 알루미늄 라이너의 두께는 6.4mm, 탄소섬유 적층에서 후프방향의 두께는 31mm, 헤리컬방향의 두께는 10.2mm이다.