Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2023.11a
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pp.38-39
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2023
기존 등부표, 등명기 점검 시 사다리를 타고 상단에 올라가서 등명기를 점검하며, 너울성 파도 등으로 인하여 등부표가 기울어질 경우 추락사고가 발생할 수 있어 이를 예방하기 위해 엘리베이터 폴을 적용하여 등명기를 표체까지 하강시켜 안전하고 용이하게 점검할 수 있는 시스템 개발에 관한 것이다. 또한, 강철로 제작하는 표체를 탄소섬유로 제작하여 경량화하고 침추 무게, 투입 해상장비의 규모를 줄여 공사비를 절감하는 기대효과를 가질 수 있다.
위성시스템 소형화, 탑재체 수용증대, 발사비용절감, 탐사임무 효율화 등의 요구로 인하여, 위성 설계에 있어 경량화는 오랜 기간 진행되어온 연구 주제였다. 이러한 연구결과로서, 위성 구조체를 복합재료로 대신하기 위한 구조 경량화 연구와 적용이 성과를 거두었으며, 현재 위성체 프레임이나 전개형 안테나, 광학구조물 등에 경량 탄소섬유 강화 복합재료의 적용은 보편화되어 있다. 한편, 위성시스템에서 전력, 통신, 명령/데이터처리, 자세제어 및 관측기기의 각종 전자장비를 보호하는 하우징 구조물에는 여전히 금속재료가 광범하게 적용되고 있다. 특히, 알루미늄 합금은 하우징 재료로 널리 사용되는데, 강도, 강성, 열전달, 우주방사, 전기전도도 및 EMI 차폐특성과 더불어 가공성이 우수하다는 장점을 지닌 반면에, 금속재료로서 중량이 상당하여 위성 경량화 관점에서는 한계를 갖게 하는 단점이 있다. 전자장비에 부여된 전자기능 측면에서 보면, 하우징은 기생 구조물로서, 경량으로 제공될수록 전자장비 전체 무게에서 전자유닛만의 무게가 차지하는 전기전자기능비가 향상되고 위성 경량화에 크게 기여할 수 있다. 구조 경량화를 위하여 전자장비 하우징을 경량 복합재로 대체하여 설계 및 제작하였으며, 복합재 하우징의 강도, 강성, 열전달, 우주방사, 전기전도도 및 EMI 차폐를 검증할 수 있는 방법에 대하여 검토하였다.
Fiber reinforced composites fabricated by the resin film infusion (RFI) process, which is one of the outof-autoclave process, have the advantage of significantly reducing the processing cost in large structures while having excellent mechanical properties and uniform impregnation of the resin. In this study, we applied RFI carbon fiber composites to unmanned aerial vehicle structures to improve structural safety and achieve weight reduction. The tensile test results showed that the strength was 46% higher than that of generic T300 grade plain weave carbon fiber composites. As a result of the layup design and finite element analysis of the composite wing structure using the above material properties, the wing tip deflection is decreased by 31%, the structural safety factor is increased by 28% and the weight of the entire structure can be reduced by more than 10% compared to the reference model using glass fiber composite material.
This study explored the feasibility of replacing a metal link with a carbon fiber/epoxy composite link and assessed its capacity to withstand a given load condition using failure criteria. The micromechanics of failure (MMF) criterion was employed to predict the failure mode of the composite material, and mechanical tests were conducted to obtain reference strength parameters for MMF. The findings revealed that the stress distribution was concentrated near the hole, and weaknesses were found around the hole and at the end of the link under bending conditions. Based on the failure index, matrix tensile failure was predicted at the end of the link, and fiber compression failure occurred near the hole. The methods and results obtained from this study can provide valuable guidelines for assessing the safety of composite materials under specific load conditions when replacing metal parts with carbon fiber/epoxy composites to achieve weight reduction.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.05a
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pp.62-62
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2004
최근 신소재인 선진 복합 재료 중 탄소 섬유 강화 플라스틱(이하 CFRP라고 한다. )은 비강도, 비강성이 높기 때문에 경량화가 요구되는 여러 분야, 즉 항공기, 인공위성, 원자로, 자동차 산업분야, 조선 산업분야 등 널리 사용되고 있다. 경량화가 요구되는 분야에 사용되는 구조 부재의 형상은 평판보다는 다양한 형태의 곡면 형상을 뛰는 챌(Shell)의 형상을 갖는다. 또한 이러한 구조물에 충격이 가해 졌을 때 곡면을 갖는 구조물의 충격_응답 및 파괴형태는 평판과는 다른 양상을 보인다.(중략)
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2018.11a
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pp.130-132
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2018
등부표는 항로를 가리키는 표지의 한 가지로써 암초나 얕은 곳 따위를 알리는 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 LED 등부표의 경량화, 내부식성, 높은 기계적 물성확보를 위해 탄소섬유/에폭시 복합재료를 적용하였다. 더불어, 자가발전이 가능한 스마트 LED 등부표 개발을 위해 전기활성고분자 필름을 적용하여 가능성을 확인하였다.
Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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1996.05d
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pp.253-258
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1996
원자로의 가동 중지 중이나 재장전시 원자로가 설치되어 있는 수조의 냉각수가 증기발생기 안으로 유입되는 것을 막는 장비로써 노즐댐을 사용한다. 현재의 노즐댐은 알루미늄 재질로 그 무게가 무거워 노즐댐 작업자가 취급하기 어렵다. 이 노즐댐의 경량화와 동시에 구조적 강도를 증가시키기 위해서 비강성이 높은 탄소섬유 강화 복합재료와 굽힘 강성 및 전단강성을 증가시키기 위하여 벌집구조(honeycomb)의 알루미늄을 사용하여 KAERI 노즐댐-II를 설계하였다. 노즐댐에 발생하는 응력 해석을 통하여 중앙판과 측면판의 변위가 충분히 작은 값을 가지면서 파괴지수도 충분히 작은 값이 되는 탄소섬유의 적층각도를 구하였으며, 중앙판은 [$\pm$15]로 적층하고 측면판은 [$\pm$45 ]로 적층 하였다. 그리고 각 판의 최대 파괴지수는 중앙판의 경우 0.32, 측면판의 경우 0.27 이었고 최대변위는 각각 3.1mm, 2.7mm로 노즐댐을 사용할 때 예상되는 하중에 대하여 노즐댐의 구조적 건전성을 입증하였다.
The results of an experimental study on the development and the evaluation of lightweight
and high strength composites utilizing by-products and calcium silicates for construction materials
are presented in this paper. The composites using early strength portland cement, by-Products(
f1y ash, silica fume), silica powder, quick lime, gypsum, A1 powder and fibers(PAN-derived
CF, alkali-resistance GF) were prepared using various mixing conditions.
As the test results show, PAN-derived CF and alkali-resistance GF were suitable for rein-forcing
fiber of the composites. And the mechanical properties,such as compressive tensile flexural
strength, and toughness of Lt. Wt. fiber reinforced calcium silicates cement comp-osites were
improved by increasing the fly ash and silica fume contents, and fiber contents, especially by increasing
fiber contents the toughness of the composites were remarkably in-creased. Also, compressive
tensile flexural strength,and toughness of the composites rein-forcing PAN-derived CF
were higher than those of the composites reinforcing alkali-resistance GF..
Carbon fiber sheet(CFS) has been widely used for strengthening of the concrete building structures due to its excellent physical properties such as high strength, light weight and high durability. Bond strength or behavior, on the other hands, between carbon fiber sheet and concrete is very important in strengthening the concrete member using CFS. Therefore the bond failure mechanism between CFS and concrete should be fully verified and understood. This study is to investigate the bond strength of CFS to the concrete by the direct pull-out test and the tensile-shear test. In the direct pull-out tests, the bond strength under the various environmental conditions such as curing temperature, surface condition on concrete and water content of concrete are evaluated. Also, the effective bond length, lu and the average bond stress, $\tau$y are examined in the tensile-shear tests. Based on the test results, it is concluded that the curing temperature is the most critical element for the bond strength between CFS and concrete. And, the proper value of lu and $\tau$y is recommended with 15 cm and 9.78∼ 11.88 kgf/$\textrm{cm}^2$ respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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