• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.1
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• pp.11-19
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• 2001

기능경사재(FGM)는 구성 물질의 체적분율(volume fraction)이 복합재 전체에 걸쳐 연속적 그리고 기능적으로 분포되어 있어, 기존의 이종물질 접합식(bi-material-type) 복합재보다 현저히 우수한 열기계적 특성을 가진다. 하지만, 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 거동은 체적분율의 분포형태와 경사층이 차지하는 상대두께비에 따라 절대적으로 좌우된다. 본 연구는 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 특성의 이들 두 설계인자에 대한 파라메트릭 FEM해석을 다룬 것이다. 열-탄소성 이론과 유한요소 근사화에 따라 연구용 2차원 FEM 프로그램을 개발하고, 대표적인 3층 구조의 2차원 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 특성을 설계변수의 다양한 조합에 따라 분석하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.9
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• pp.629-641
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• 2019

In order to limit the temperature rise of the structure to a certain level or less while maintaining the aerodynamic shape of solid rocket nozzle by effectively blocking a large amount of heat introduced by the combustion gas of high temperature and high pressure, the heat-resistant materials such as C/C composite having excellent ablation resistance are applied to a position in contact with the combustion gas, and the heat-insulating materials having a low thermal diffusivity are applied to the backside thereof. SiC/SiC composite, which has excellent oxidation resistance, is applied to gas turbine engines and contributes to increase engine performance due to light weight and heat-resistant improvement. Scramjet, flying at hypersonic speed, has been studying the development of C/SiC structures using the endothermic fuel as a coolant because the intake air temperature is very high. In this paper, characteristics, application examples, and development trends of various heat-resistant composites used in solid rocket nozzles, gas turbine engines, and ramjet/scramjet propulsions were discussed.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.10a
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• pp.19-19
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• 1999

KSR 3단 AKM Motor Case를 개발하기 위해 추진기관 경량화에 가장 유리하고 비강도 및 비강성이 뛰어난 복합재 연소관을 고려하여 직경 300mm급의 축소형 모델을 선행 개발하였다. Netting 이론에 의해 연소관 두께를 결정하고 체적을 최소화 하기 위해 구형으로 연소관 형상을 설계하였다. 연소관을 제작하기 위한 맨드렐은 분리, 조립식으로 설계, 적용하였고 연소관 기밀 유지 및 추진기관 연소시 연소관을 보호하기 위한 삭마성 재료로 EPDM base의 고무 내열재 조성을 개발하였다. 고무 내열재는 맨드렐 위에 적층하고 Vacuum bagging 상태로 Autoclave에서 가황하여 적용하였다. 국내 최초로 Prepreg를 사용하는 Dry process로 고무 내열재가 적층된 맨드렐 위에 Winding하고, Vacuum bagging 상태에서 경화하여 연소관을 제작하였으며, 이 때 사용한 Carbor/Epoxy Perpreg 재료의 기계적 성질 및 열특성 시험을 병행하였다. 제작된 연소관은 수압 시험을 통하여 구조적 안정성을 입증하였고, NDT 검사를 통해 재료간 계면 상태를 분석하였다. 시험이 끝난 연소관은 향후 점화기 개발을 위하여 점화제 종류 및 약량을 변경하여 점화 시험을 수행하여 점화기 개발을 위한 기초 데이터를 확보하였다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.21 no.3
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• pp.313-318
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• 2001

To establish nondestructive test method for aerospace composite materials, various composite specimens were tested and analyzed using acoutic emission. The hit rate of acoustic emission closely was rotated with crack initiation and propagation. This report also presents defection capability of crack initiation pressure, initial crack active location, and crack propagation using acoustic emission.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.04a
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• pp.32-32
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• 2000

잠입노즐은 로케트 추진기관의 길이 및 중량을 감소시켜 체계설계의 관점에서 볼 때 많은 이점을 제공한다. 본 연구에서는 3단형 과학로케트 원지점 차넣기 모타(apogee kick motor)에 적용하기위한 잠입노즐의 기초기술 개발에 주안점을 두었다. 고고도에서 저속으로 회전하며 비행하는 원지점 차넣기 모타를 제작하기위해서 체계 요구성능에 의해 예상된 실물형의 50% 크기에 해당하는 축소형 잠입노즐을 제작하였다. 잠입노즐은 잠입부의 내외부가 고온의 추진제 연소가스에 노출된 상태에서 노즐 내부 압력 외에 연소실압에 의한 외부압력이 작용하므로 이를 고려한 열 및 구조설계가 중요하다. 본 연구에서는 노즐 수렴부와 목부에 일체형 그라파이트 소재를 적용하고 확장부 내열재 및 잠입부 배면내열재에 탄소/페놀 복합재를 노즐 내열재로 사용하였다. 그리고 이들의 구조적 지지를 위해 스틸구조물을 적용하였다. 적용된 스틸구조물에는 K형 열전쌍을 이용해 내열재와 구조물 온도를 측정할 수 있는 관통구멍 및 나사부를 구조물 외변에 가공하였다. 열전쌍은 노즐 목직경의 2, 4배 되는 확장부 내열재 단면위치의 2mm와 4mm 깊이와 구조물 내면 및 외면의 4개소에 열전쌍을 부착하여 지상연소시험시 노즐 내열재와 구조물의 온도분포를 관찰한다. 그리고 노즐 조립시 확장부 내열재와 구조물에 각 각 반원형 홈을 내어 여분의 접착제가 원형 홈에 밀려들어가 경화되어 노즐 기밀유지와 체결력을 향상시킬 수 있는 원형공간 접착제 충전 공법을 적용하여 실제모타에 대한 적용가능성을 지상연소시험을 통해 확인한다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.10 no.4
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• pp.47-53
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• 2006

In this paper, the thermal insulator structure of a real rocket which is fabricated in a way that laminated composite rings are connected in series is analyzed using 3-dimensional axisymmetric finite element models. Simulation of cowl zone using a real operating conditions provides that the stress distribution in the laminated composite ring is largely influenced by ply-angles, axial dimensions, and boundary conditions. Notably the plylift that is the precursor to the wedge-out occurs in the ring-to-ring bonding region. It is hypothesized that after the plylift the wedge is dropped out due to the shear stresses in the ply-angle direction and axial compressive stresses.

• Composites Research
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• v.15 no.1
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• pp.53-60
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• 2002

Composite ablative tubes required capabilities of ablative and structural characteristics were fabricated through filament winding technique and several experiments were conducted to evaluate the structural performance of composite ablative tubes. For this purpose, manufacturing procedures were briefly described and then resin digestion method was applied to measure the fiber volume fraction and the void content of composite ablative tubes. The configuration of tensile specimen fur composite ablative tubes with not losing the continuity of reinforced fibers was suggested by evaluating mechanical properties of several types of the specimen with different widths. Also, suitable processing variables for composite ablative tubes were determined by evaluating mechanical properties of several types of the specimen with different processing variables. In addition, acoustic emission signals were obtained during the proof test and could be applicable to study the crack initiation and the damage mode of composite ablative tubes. Finally, the structural reliability of composite ablative tubes could be verified to satisfy design requirements through the proof and burst tests.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.371-376
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• 2007

Pan and rayon materials, two types of carbon fabric/phenolics composites, are using as thermal protectors for SRM's nozzle. After burning tests, It was required to analyze the performance of nozzles by ablated shape because ablative patterns were different from each other. For studying of performance on supersonic nozzles that have ablated shape, 1-dimensional analysis and numerical analysis were performed and results were presented in this paper. As the results of this study, in case of the thrust loss, rayon was predicted about 0.53% higher than pan and in case of total impulse loss, rayon was predicted about 0.4% higher than pan.

• Defense and Technology
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• no.9 s.163
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• pp.46-50
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• 1992

고온, 고압의 추진제 연소가스로부터 노즐 구조물을 보호하기 위해 사용되는 열 차폐용 삭마성 내열재료(ablative material)의 종류와 재료선정을 위한 시험방법, 설계 및 제작기법, 성능평가 기준 등에 관한 연구동향을 검토하고 본 연구팀의 연구결과를 제시하였습니다 고체추진제 연소 환경하에서의 노즐 보호재료로서는 고분자계 삭마성 내열재가 주로 사용되는데, 이 ablative material에는 여러 종류가 있으나 높은 heat flux와 빠른 mass flow에 대한 내열을 위해서는 페놀, 폴리이미드 등 열경화성 수지인 charring material이 모재로 주로 사용되며 강도향상을 위해서 탄소, 실리카, 석면, 유리등의 강화섬유가 보강재로 사용됩니다 현재는 모재로서 고분자계 수지외에도 세라믹과 같은 무기재료, 금속재료등과 강화섬유를 조합하여 내열성과 강도가 향상된 재료를 개발하는 연구도 진행되고 있습니다

• Composites Research
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• v.34 no.1
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• pp.57-62
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• 2021

As interest in the eco-friendly ships and lightweight equipment is increasing in the shipbuilding and marine industry, composite materials are applied to equipment such as pipes. In this study, a basalt fiber reinforced furan composite (BFC), an eco-friendly material, was manufactured to apply the pipe insulation cover that requires environment-friendly and heat/flame retardant performance. An optimization study of post-curing conditions of BFC was conducted, and experiments and analysis were performed on mechanical strength, heat/flame retardant properties, and affinity properties. Finally, as a result of the study BFC material is proved to be a good candidate to apply pipe insulation cover.