• 비파괴검사학회지
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• 제34권2호
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• pp.155-164
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• 2014

탄소섬유강화 복합재료(carbon fiber reinforced plastics; 이하 CFRP)는 금속재료에 비해 중량이 가벼우면서도 비강도와 비강성이 높은 재료로 항공기, 자동차, 선박 등의 다양한 분야에서 적용이 증가하고 있다. CFRP는 정적부하에 대해서는 우수한 역학적 특성을 가진 반면에 고온 다습한 환경에서는 우수한 역학적 특성을 기대할 수 없고, 복합재료의 유용한 기계적 성질이 장시간 주위 환경에 놓여 있어도 충분히 유지되어야 하지만 온도, 습도 등과 같은 환경적 요인으로 수분이 복합재료 내로 침투하여 기지의 분자 배열 및 화학적 성질을 변화시키고 복합재료의 계면 특성 및 구성 재질의 기계적 성질을 저하시킨다. 항공기의 경우 운항 시에 CFRP가 고온 다습한 환경조건에 장시간 노출되게 되면 CFRP 내부로 수분이 흡수되게 되는데 CFRP 내부에 흡수된 수분은 체적팽창을 야기시키고 내부 응력상태를 변화시킬 뿐만 아니라 섬유와 기지의 화학적 결합을 분리시킴으로써 접합강도를 급격히 저하시키게 된다. 따라서 CFRP를 사용하는 항공기의 구조 건전성 확보를 위하여 실제 환경에서의 특성 변화를 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 공기결합 초음파탐상검사(air coupled ultrasonic testing; 이하 ACUT) 시스템을 이용하여 흡습된 CFRP의 비파괴적 특성을 평가하고자 하였다. CFRP 시험편을 직접 제작한 후 고온다습한 환경을 설정하기 위해 항온수조를 이용하여 $75^{\circ}C$의 증류수에 30일, 60일, 120일간 침지하였고, ACUT를 이용하여 흡습에 의한 CFRP 시험편의 특성 변화를 초음파 C-scan 이미지와 흡습 전과 후의 신호의 전파시간 변화를 통해 초음파 신호 특성 변화를 고찰하였다. 또한 전단강도 평가를 통해 흡습에 의한 기계적 특성 변화를 실험적으로 검증하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.79-79
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• 2017

국내 여름철의 고온다습한 기후환경으로 인하여 온실 내부의 냉방 및 제습이 필수적인데, 온실 냉방 방식 중 증발냉각 시스템이 가장 효율이 높다고 알려져 있다. 하지만 증발냉각 시스템은 건조한 기후 지역에서 발달한 방식으로, 작물의 증산작용으로 인한 온실 내부 습도 상승에 따른 문제점이 발생되어 다습한 여름철 국내 기후에는 반드시 냉각과 제습이 동시에 필요하다. 따라서 증발냉각 방식 중 Fan and Pad 방식과 리튬브로마이드 수용액을 이용한 온실 냉방 및 제습을 위한 복합시스템에 관한 연구가 진행중이다. 현재 리튬브로마이드 수용액 제습 시 발생되는 발열량과 수용액의 무게변화와 같은 수용액의 흡습성질 대한 정확한 지표가 나타나 있지 않다. 이에 연구를 진행하기에 앞서 리튬브로마이드 흡습성질에 관한 데이터 자료가 필요하다고 판단되어 기초실험을 진행하였고, 본 연구에서는 Pilot Scale의 재생 순환시스템을 통해 리튬브로마이드 수용액의 흡습성질을 이용한 재사용 방안을 제시하였고, 시스템 내에서 외부투입공기와 작동유체의 흡습성질에 의한 반응 전후 온도변화 예측 모델을 수립하였다. 따라서 본 연구를 통해 리튬브로마이드 수용액의 흡습성질을 분석하고, 이를 이 용한 재생 순환 시스템에 관한 연구를 진행할 예정이다.

• Composites Research
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• 제31권3호
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• pp.88-93
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• 2018

본 연구에서는 입자크기가 서로 다른 할로이사이트 나노튜브(Halloysite nanotube, HNT)와 밀드 카본(Milled carbon, MC) 강화 복합재료를 사용하여 손상된 복합재료 적층판을 계단형 패치 보수법에 따라 수리하고, 손상된 면과 수리면 사이의 접합 계면에 입자가 미치는 기계적, 구조적 영향을 분석하였다. 이 때, 고온고습의 가혹한 수분 환경에 장시간 노출시켜 손상된 판을 형성하는 기존 재료와의 상대적인 재료 물성 회복률을 비교하였으며 기계적 물성 시험을 통해 성능평가를 실시하였다. 그 결과 $70^{\circ}C$ 고온 증류수에서 HNT는 입자 첨가량에 따라 흡습률이 MC에 비해 뚜렷한 차이를 보였으며 인장강도와 굽힘강도의 경우, 대체적으로 HNT로 강화된 복합재를 사용하여 보수한 시험편이 흡습 전과 후 모두 높은 수치를 나타냈다. 특히, 0.5, 1 wt. %의 HNT가 첨가되었을 때 흡습률이 가장 적었고 이는 기계적 강도 증가에 관여하는 하나의 요인으로 작용하였다. 반면 MC는 소량만으로도 높은 흡습 저항성을 나타냈으며 하중의 방향에 따라 강도의 차이가 발생했다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제7권1호
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• pp.15-24
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• 1994

For increasing the insulating proper-ties and the reliability of composite materials due to environmental aging, the electrical and mechanical characteristics of moisture absortion specimens and moisture desorption specimens were investigated. After moisture absorption wt% and moisture desorption wt% increased with time, a state of saturation arrived subsequent to a constant time. Moisture absorption constants with the layers of glass fiber showed 0.0117 in 1 layer, 0.0123 in 2 layers and 0.0152 in 3 layers. Electrical and mechanical characteristics dropped significantly with moisture absorbing in composite materials. Although moisture dried completly at 70.deg. C, it is impossible to obtain the electrical and mechanical characteristics before moisture absorption. Many defaults by moisture in composite materials exist at interface between epoxy matrix and filler.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권11호
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• pp.1115-1122
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• 2010

본 논문에서는 샌드위치-적층판 단일겹침 접착 조인트의 정적강도를 시험을 통해 연구하였다. 접착제의 두께(3종류 : 0.2, 2, 4 mm)와 환경조건(2가지 : 상온, 고온흡습)을 변화시키면서 총 38개의 시편을 제작하여 시험을 수행하였다. 시험 결과, 접착제의 두께가 0.2mm에서 2 mm 와 4 mm로 증가함에 따라 체결부의 파손강도가 각각 16% 와 30% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 반면 고온흡습 환경에서의 파손강도는, 접착제의 두께가 0.2mm인 경우를 제외하면, 접착제의 열화현상이 적층판과 샌드위치 면재의 층간분리 혹은 층내분리 파손을 지연시켜, 상온건조 환경에 비해 약 12% 가량 높게 나타났다. 접착제의 두께가 얇은 0.2 mm의 경우 시험환경의 효과는 나타나지 않았다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.275-281
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• 2020

본 논문에서는 항공기 팬 블레이드에 적용되는 복합재와 금속 간의 접합 구조물에 대한 온도, 습도에 따른 접착제의 물성 변화에 관해 연구하였다. 항공기 운용 시 노출되는 환경 조건을 고려하여 상온 건조(Room Temperature Dry, RTD), 고온 흡습(Evaluated Temperature Wet, ETW), 저온 건조(Cold Temperature Dry, CTD) 세가지 환경에서 강도 시험을 수행하였다. 접착전단강도 시험은 ASTM D3528을 기준으로 수행하였고, 파손 영역에 대한 마이크로 구조 특성을 SEM이미지를 통해 분석하였다. 연구 결과에 따르면 RTD 환경에서의 전단강도 대비하여 ETW 환경에서 72.8% 저하되었으며, CTD 환경에서는 56.5% 증가되었다. 이는 고온 및 수분 흡습이 접착제의 기계적 특성에 큰 영향을 미치는 것을 확인했고, 저온 환경에서는 모재와 접착제 모두 취성의 증가로 인해 접착 전단 강도가 향상된 것으로 분석되었다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제21권3호
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• pp.334-340
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• 2014

볶음온도에 따른 옥수수 분말의 흡습특성을 구명하기 위하여, 옥수수 낟알을 160, 180, 200, 220, $240^{\circ}C$에서 20분간 볶은 후 분쇄하고, $20^{\circ}C$에서 각 분말의 수분활성도($a_w$) 0.11, 0.33, 0.53, 0.75, 0.90에 따른 평형수분함량(EMC)을 측정하여 등온흡습곡선을 작성하였다. 볶은 옥수수 분말의 등온흡습곡선은 $a_w$ 증가에 따른 EMC 증가가 전형적인 sigmoid 형태를 보였으며, $a_w$ 0.53 이상의 영역에서는 동일 $a_w$에서 볶음온도가 고온일수록 높은 EMC를 나타내었다. 옥수수 분말의 등온흡습곡선은 볶음온도의 뚜렷한 영향이 없이 Oswin, Caurie, Henderson, Halsey 모델로 설명이 가능하였으며, 가장 적합한 모델은 Oswin인 것으로 나타났다. 단분자층 수분함량은 전범위의 $a_w$영역에서 GAB 방정식으로 예측할 수 있었으며, 볶음온도가 높아짐에 따라 증가하는 경향을 보여서 $180^{\circ}C$에서는 0.043 kg $H_2O/kg$ solids, $240^{\circ}C$에서는 0.053 kg $H_2O/kg$ solids을 각각 나타내었다. 이로써 옥수수의 볶음온도가 분말의 $20^{\circ}C$ 흡습특성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권3호
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• pp.334-343
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• 2015

본 연구에서는 국내에서 상업적으로 이용되고 있는 국산 낙엽송 열처리재의 여러 가지 물성(밀도, 평형함수율, 수축률, 흡습/흡수성, 종/횡압축강도, 휨강도, 경도, 내부후성능)을 정량적으로 평가하기 위하여 수행되었다. 고온처리에 의해 목재의 소수성이 증가함에 따라 평형함수율이 감소하였다. 이에 따라 수축률 및 흡습/흡수성이 감소하여 치수안정성이 개선되었고, 낮은 함수율의 영향으로 압축강도가 증가하였으며, 목재 주성분의 변화와 낮은 함수율의 영향으로 내부후성능이 개선되었다. 하지만 열처리에 의해 밀도와 휨강도 및 경도는 감소하였다.

• Composites Research
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• 제12권1호
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• pp.19-27
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• 1999

항공기 비행조종장치의 설계와 구조해석을 위해 카본/에폭시 복합재 적층판에 대한 설계개발시험을 수행하였다. 설계개발시험으로 수분흡수시험, 인장, 압축, 베어링, 접합전단시험을 수행하였다. 수분흡수시험을 수행하여 섬유배양에 따른 흡습거동을 관찰하고, 무흡습과 고온·고습하에서의 기계적 특성치를 비교하였다. 인장시험에서는 복합재의 파손에 영향을 미치는 표면 긁힘, 충격 등의 운용손상 요인을 적용하였고, 베어링시험에서는 볼트의 종류와 결합형태를 달리하여 베어링강도를 비교하였다. 설계개발시험을 통해 환경하중배가계수 및 설계허용치를 획득하였으며, 이를 비행조종장치 구조물의 인증시험에 대한 설계변수로 사용하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.111-117
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• 2017

이 연구는 제조 공정에 따른 국산 왕겨재의 재료특성 변화를 조사하는 것과 고강도 콘크리트 혼화재로서의 활용 가능성을 검토하는 것을 목적으로 수행되었다. 이를 위해 왕겨재의 소성온도 ($400^{\circ}C$, $650^{\circ}C$ 그리고 $900^{\circ}C$) 및 분쇄 여부를 주요 변수로 두고 그것의 입도 분포, 구성 성분, 그리고 미세구조가 분석되었다. X-ray fluorescence (XRF)를 이용한 성분 분석 결과, $650^{\circ}C$ 이상의 고온소성 공정을 거칠 경우, 왕겨재의 산화규소($SiO_2$) 함량이 92% 이상으로 향상되는 것을 확인하였다. 또한, 주사 현미경 촬영을 통해 $650^{\circ}C$ 에서 소성된 왕겨가 다공성 구조인 것을 확인하였으며, 이 공정이 적용된 시편의 흡습성능이 모든 시편들 중 가장 우수하였다. 분쇄 공정 적용시 공극구조가 파괴되기 때문에 흡습능력은 더 감소하는 경향을 보였다. 반면, $900^{\circ}C$ 에서 소성된 시편은 공극구조가 발견되지 않았고, 흡수율 역시 가장 낮게 나타났다. 분석결과를 근거로, $650^{\circ}C$ 에서 소성된 왕겨재는 포졸란 반응 활성화제 뿐만 아니라 흡습성능에 의한 자기수축 저감제로서 고강도 콘크리트를 위한 혼화재로서 적합한 것으로 결론 내려진다.