• 대한기계학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.1908-1918
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• 1991

본 연구에서는 피로 잔류강도저하(fatigue residual strength degradation) 개념을 이용하여 복합재료의 잔류강도와 피로수명을 예측하고 실험을 통하여 비교 평 가하였으며, 설계시 고려되어야 할 인자를 파악하여 파손방지를 위한 유한 수명설계 및 손상허용설계의 기본자료를 집적함으로서 새로운 소재인 탄소섬유 강화 복합재료의 신뢰성 향상을 위한 개발과 고강도 경량화를 위한 이용설계에 활용할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권6호
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• pp.757-762
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• 2010

탄소섬유강화 복합재료는 금속재료에 비하여 높은 비강성과 비강도 등의 우수한 기계적 성질을 나타내고 있으며, 이러한 이유로 최근 경량화가 요구되는 항공기용 재료와 자동차용 재료 등으로 그 사용이 급격히 증가하여 금속재를 대체하고 있다. 그러나 대부분의 기계구조물에서는 반복하중에 의한 피로 파손이 주로 발생하고 있다. 그러므로 섬유강화 복합재를 사용한 기계구조물의 내구성을 확보하기 위해서는 이에 대한 피로 해석 및 내구성 평가가 필요하다. 따라서 피로 손상 모델을 이용하여 피로 시험으로부터 구한 손상량을 이용하여 피로손상 누적곡선을 획득하고 해석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.667-674
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• 2013

기존 강재 브레이싱 내진보강법은 정착부의 안정성 문제와 브레이싱의 국부좌굴이 발생할 문제가 있으며, 이를 방지하기 위한 추가보강으로 인해 불필요한 자중증가 등으로 경제적인 내진보강성능 확보에 어려움이 있다. 이 연구에서는 지진피해를 받은 건물에 지진피해로 인한 기존 기둥의 연성확보를 위해서 유리섬유시트(glass fiber sheet)로 래핑을 함과 동시에 기존 철골 X-브레이싱 내진보강법에 비교해서 경량의 고강도 재료로 보강 후 추가적인 중량증가가 거의 없으며, 브레이싱 압축 좌굴거동에 자유로운 탄소섬유 앵커 X-브레이싱공법(carbon fiber X-brace)을 조합한 경제적이며 효과적인 새로운 내진보강법(GFS-CFXB)을 제안하였다. 이 연구에서 제안한 GFS-CFXB공법의 유용성을 검증할 목적으로 지진피해를 받은 골조를 대상으로 반복가력에 의한 구조실험을 실시하여 내진성능 및 내진보강 효과를 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.889-895
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• 2012

탄소섬유강화(CFRP) 복합재료는 높은 비강성과 비강도 특성을 갖고 있기 때문에 항공기, 자동차 등의 경량화가 요구되는 분야에서 금속재를 대체하여 사용 빈도가 급격히 증가하고 있다. 그 중 항공기의 경우, 동체가 고온 다습한 환경 조건에 노출되는 경우가 많기 때문에 CFRP를 이용한 항공기의 건전성 확보를 위하여 실제 환경에서의 강도 특성을 연구할 필요가 있다. 본 논문에서는 CFRP시험편을 $75^{\circ}C$의 물에 장기간 침지하였으며. 이 시험편을 이용해 침지 기간별로 인장강도를 평가하였다. 또한, SEM을 이용하여 흡습 기간에 따른 파단면의 파괴양상을 분석하였으며 300일간 침지된 시험편에 대해 응력비 R=0.1 조건으로 피로시험을 수행하여, 침지하지 않은 시험편에 비해 피로수명이 크게 저하되는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권2호
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• pp.157-164
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• 2012

다기능 구조체는 전자장비, 열제어 부품, 우주복사 차폐물 및 지지구조물이 하나의 시스템으로 통합된 구조적 결합체로써, 위성 및 행성탐사선 모듈의 소형화/경량화를 달성하여 경제성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 매우 중요한 첨단 모듈이다. 본 연구에서는 구조적인 강도를 고려하여 설계된 다기능 구조체의 6가지 형상에 대하여 방열성능을 수치해석적인 방법으로 검토하였다. 다기능 구조체의 rib 형상이 방열판 내 전열효과에 미치는 영향은 열전도 측면만을 고려하는 것은 의미가 없으며, 구조적인 강성, 제작의 난점, 무게 등을 모두 고려하여야 하고, 전열 측면에서는 rib의 형상보다 면재 외부층의 두께와 무게에 대한 trade-off를 통하여 최적화하는 것이 일반적으로 유효하다고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.81-90
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• 2020

기존 비보강 조적벽체의 내진 성능과 에너지 효율을 동시에 보강하기 위한 TCP 보강 공법을 개발하였다. TCP는 경량 모르타르 내 격자형 탄소섬유 시트와 모세관 튜브를 매립하여 일체로 타설한 패널로 조적벽체에 부착하여 탄소섬유 시트에 의한 내진보강과 모세관 튜브에 온수를 공급함으로써난방 또는 단열 등의 에너지 보강을 동시에 달성할수 있는 보강 공법이다. 본 연구에서는 TCP의 내진 보강 효과를 파악하기 위하여 TCP 보강 유무에 따른 조적 벽체를 대상으로 정적가력실험을 실시하였다. 실험 결과, TCP 보강에 의해 최대 강도 및 변위가 약 1.4배증가하였으며, 초기 강성과 에너지 흡수능력에 효과가 있음을 보였다. 또한, 손상에 따른 조적 벽체의 변형이 제어됨에 따라 취성 파괴를 예방할수 있을 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권12호
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• pp.1013-1019
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• 2016

CFRP는 탄소섬유를 기반으로 수지를 합침하여 제조된 복합소재로, 높은 비 강도와 경량성을 지녀 다양한 분야들에서 널리 사용되어지고 있다. 특히 일방향 탄소섬유는 적층 각도를 적용할 수 있으며 이때 적용된 적층 각도로 구성된 CFRP는 적층 각도가 없는 것보다 더 높은 강성을 가지고 있다. 본 논문에서는 적층 각도 변화에 따른 CFRP 소형 인장시험편의 크랙 전파와 파괴거동에 관한 것으로, 각 적층 각도에 따른 크랙 성장의 특성을 고찰한다. 적층 각도가 증가함에 따라 최대 응력 값이 작게 나타나고 크랙 전파가 더디게 나타나지만, 적층 각도 $60^{\circ}$를 기점으로 그 응력이 다시 증가되므로 서, 적층 각도에 따른 한계를 보이고 있다. 본 연구결과는 기계구조물의 CFRP사용에 있어 구조물내의 결함이 발생하였을 때의 피로파괴 가능성을 검증하는 자료로 사용될 수 있다고 사료된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권2호
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• pp.199-204
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• 2013

최근 차량 경량화를 통한 에너지 절감을 위해서 무거운 철강재료를 경금속이나 복합재료로 대체하는 연구가 많이 진행되고 있다. 이중, 폴리머 기반의 복합재료는 사출성형을 통해서 복잡한 형상의 제작이 가능하고, 유리섬유나 탄소섬유를 함께 사용하여 철강재료 수준으로 기계적 물성을 높일 수 있는 장점이 있다. 하지만 엔진의 고온과 우기에서의 높은 습도 환경은 폴리머의 기계적 물성을 낮추기 때문에 재료선택 과정에서 반드시 고려해야 한다. 본 연구에서는 사출성형을 통해 만들어진 유리섬유강화플라스틱을 엔진룸 내부 온도와 유사한 $85^{\circ}C$ 환경과 우기시의 최대 수분흡수 환경하에서의 기계적 물성변화를 인장시험을 통해 알아보았다. 그 결과, 고온환경에서 최대인장강도가 약 23% 감소를 보였고, 수분에 의해서는 약 30% 감소하였으며, 고온과 수분 모두에 대해서는 약 70% 감소를 확인하였으며 이는 재료 선정시 반드시 고려해야 할 영향으로 판단되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권11호
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• pp.1131-1137
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• 2017

최근 자동차 분야에서의 $CO_2$ 배출 및 연비에 대한 규제가 강화되고 있다. 이에 따라 여러 기업들은 차체 및 차량부품에 복합재료를 적용하여 경량화를 이루고 연비향상을 통해 규제를 만족하고자 한다. 특히 현가파트 중 강한 하중을 받는 로어 컨트롤 아암의 경우, 운전조건을 만족하기 위해 대부분 두껍고 무겁게 설계된다. 따라서, 로어 컨트롤 아암의 경량화 및 그에 따른 내구성평가가 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 먼저 유한요소해석을 통해 하중조건에 따른 강도 및 강성 해석 값이 경계조건을 만족하는지 확인하기 위하여 구조해석을 수행하였다. 해석 과정에는 주응력 값을 기준으로 평가하고 관성 제거기법을 적용하였다. 또한, 이를 바탕으로 응력-수명법을 이용하여 내구성평가를 실시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.881-887
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• 2012

섬유강화 복합재료는 금속 재료보다 비강성 및 비강도가 높아 경량화가 요구되는 산업에서 수요가 증가하고 있다. 이러한 섬유강화 복합재료는 방향성을 가진 섬유 원사를 일정한 규칙으로 배열하고 에폭시 수지와 같은 레진을 이용하여 경화한 후 사용하게 된다. 섬유강화 복합재료는 구조적인 특성상 섬유배열각도에 따라 서로 다른 재료물성을 나타내기 때문에 섬유강화 복합재료의 강도를 정확히 평가하는 것은 이들을 구성요소로 하는 복합재료 구조물의 설계 또는 파괴에 대응한 설계에서 매우 중요하다. 이에 본 논문에서는 평직 탄소섬유강화 복합재료 적층판을 대상으로 섬유배열각도($0^{\circ}/90^{\circ}$, $30^{\circ}/-60^{\circ}$, $+45^{\circ}/-45^{\circ}$)에 따른 인장시험을 통하여 정적 파괴강도를 평가하였으며, 복합재료를 구성하고 있는 섬유의 구조적인 주기성을 포함하는 Tan과 Cheng의 강도함수와 조화함수를 이용하여 섬유배열각도에 따른 평직 탄소섬유강화 복합재료의 정적 파괴강도를 예측하였다.