• 유변학
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• 제5권2호
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• pp.109-124
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• 1993

본 연구의 목표는 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 단섬유 강화 플라스틱의 충전 공정에서의 과도기적 섬유방향성을 예측하는 수치해석 프로그램의 개발에 있다. Hele-Shaw 방정식에 단섬유에 의해서 추가된 응력을 고려한 Dinh-Armstrong의 모델을 도 입함으로써 새로운 충전과정의 압력 지배 방정식이 유도되었다. 새로운 압력지배 방정식은 단섬유에 의한 응력 때문에 몇 개의 새로운 항들을 포함하고 있다. 충전 과정의 해석은 새 로운 압력지배방정식과 에너지 방정식을 유한효소법과 유한 차분법을 이용하여 풀고 동시에 배향텐서(roientation tensor)의 변화 방정식을 4차 Runge-Kutta 방법을 이용하여 풀었다. 단섬유 배향 텐서를 텐서의 변환 법칙을 이용하여 임의의 3차원 금형 공간내의 모든유한요 소의 중심에서 두께방향의 모든유한 차분 격자를 따라 계산하였다. 이러한 방법으로 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 비등온 충전유동과 과도기적 3차원 섬유배향상태를 서로의 상호작용을 고려하여 수치 모사하여 다양한 유동 형태에 따른 단섬유 배향 상태의 변화에 대하여 알아보고자 한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권8호
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• pp.45-55
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• 2012

본 연구는 폐석분의 성토재 활용에 대한 연구로서 폐석분, 화강풍화토, 그리고 폐석분과 화강풍화토의 혼합토에 대해 강도증진의 목적으로 단섬유를 보강한 경우의 강도 특성을 시험적으로 분석한 것이다. 폐석분, 화강풍화토 및 혼합토에 단섬유를 혼합한 경우 단섬유의 함량과 일축압축강도 증가비는 거의 선형적인 증가 경향을 보였으며, 화강풍화토에서 가장 큰 일축압축강도 증가비가 나타났고, 혼합토는 폐석분과 유사한 일축압축강도 증가비를 나타냈다. 전단강도 시험 결과 폐석분을 화강풍화토와 혼합한 혼합토의 경우 단섬유함량에 따른 점착력의 변화는 작았으나, 내부마찰각은 증가하는 추세를 보였으며, 단섬유 함유량 0.75%에서 21%의 내부마찰각 증가효과를 나타냈다. 폐석분 및 화강풍화토에 비교하여 상대적으로 강도정수가 크게 증가하는 경향을 보이고 있어 혼합토에서 단섬유의 보강효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.101-110
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• 2008

본 연구에서는 준설토 재활용을 위한 단섬유 보강 Bottom ash 혼합경량토의 역학적 특성을 고찰하였다. Bottom ash 혼합경량토는 경량토로서 자체 전단강도증가를 위하여 단섬유를 혼합하였다. 공시체는 단섬유의 함유량, 길이, 직경을 각각 변화시컥 다양한 배합비로 제작하였으며 역학적 거동 특성을 조사하기 위하여 일축압축시험과 직접전단시험이 수행되어졌다. 실험결과 응력-변형 관계는 단섬유의 함유량, 길이, 직경과 같은 배합조건에 크게 의존하는 것으로 나타났고, 단섬유 혼합에 의해 압축강도 및 전단강도가 일반적으로 증가되었음을 알 수 있었다. 단섬유 함유율 0.5%와 길이 4cm에서 최대압축강도가 나타났으며 이러한 결과는 직접전단시험에서도 비슷하게 나타났다. 직경에 따른 압축강도는 단섬유 직경 0.5mm보다 0.25mm에서 더 큰 보강효과가 나타났다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제3권1호
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• pp.53-59
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• 2000

단섬유 보강 복합재료의 종횡비(aspect ratio)를 변화시키며 기계적 특성(탄성계수, 인장강도)을 평가하였다. 2차원 다중 파이버(multi-fiber) 모델을 이용하여 엇갈린(staggered) 배열과 규칙적(aligned) 배열에 대해 유한요소 해석을 하였다. 단섬유 복합재료의 유효탄성계수 및 인장강도는 섬유와 기지의 탄성계수비, 섬유 배열상태, 그리고 단섬유 종횡비의 함수로 표현되었으며, 해석결과의 탄성계수와 인장강도는 이론 모델의 결과와 사출 성형된 PEEK 복합재료 시험편의 결과와 비교하였다. 시험결과는 낮은 종횡비에서 이론 모델 결과와 일치함을 보였다. 단섬유 보강 복합재료의 배열 및 종횡비 변화에 따른 섬유보강 효과에 따른 계면응력 상태는 기계적 특성 결정에 중요한 영향을 보였다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2015년 정기학술대회
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• pp.170-171
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• 2015

본 논문에서는 내충격 방폭 성능 강화를 위해 개발된 유기계 단섬유 HPFRCC의 휨인성을 평가하였다. 유기계 단섬유 보강재는 아라미드섬유를 사용하였으며, 아라미드섬유 원사를 섬유가공 방법 중에 하나인 ATY(Air texturd yarn)공법을 통해 단섬유 형태로 제조하였다. 아라미드섬유 보강재를 혼입한 HPFRCC의 휨인성 시험을 통해 아라미드섬유의 내충격 방폭 성능 강화용 섬유보강재로의 성능을 평가하였다.

• Composites Research
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• 제16권2호
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• pp.18-25
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• 2003

나일론6 단섬유를 보강한 NR과 SBR의 인장특성에 대해 섬유 종횡비(AR), 직경비(DR), 계면상 조건, 그리고 섬유 함유률을 함수로 연구하였다. 인장강도는 우수한 계면조건에서 AR(20min.)이 증가할수록 증가하였다 단섬유(DR=3, AR=20min.) 강화 SBR은 모든 계면조건에서 희석효과를 보이지 않았다. 동일한 단섬유를 보강한 NR의 경우도 No Coating을 제외하고는 희석효과를 보이지 않았다. 인장탄성률은 동일한 직경비에서 AR이 증가할수록, 섬유 함유률이 높을수록. 계면조건이 우수할수록 크게 증가하였다. 동일한 직경비에서 계면조건이 우수할수록 이탈 힘은 크게 나타났다. 또한 단섬유 강화 메커니즘을 확인하기 위해 축대칭 모델을 이용 응력해석을 실시하였다. 본 연구를 통해 AR, 계면상 조건. 그리고 DR이 강화고무의 인장특성에 중요한 역할을 항을 확인하였다.

• 폴리머
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• 제33권6호
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• pp.530-536
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• 2009

고리지방족 에폭시와 산무수물 경화제계에 탄소단섬유(SCF)와 유리단섬유(SGF)를 첨가하여 복합재를 제조한 다음 이들의 열적/기계적 특성을 조사하였다. 열기계분석법으로 측정된 열팽창계수(CTE)의 감소 효과를 보면 낮은 단섬유 함량에서는 두 섬유가 거의 비슷하나, 함량이 증가하면 SCF가 SGF에 비해 훨씬 효과적이었다. SCF 강화 복합재에 대한 CTE 실험값을 이론식에 적용해 본 결과 함량이 낮을 때는 혼합법칙(mixture rule)에 잘 맞으며, 함량이 높아지면 Craft-Christensen 식에 근접하였다. 또한, 유리상($30^{\circ}C$과 고무상($180^{\circ}C$)에서의 저장탄성률은 단섬유를 첨가하였을 때 크게 증가하였다. 전자주사현미경(SEM)으로 파단면을 관찰하여본 결과 이와 같은 결과는 단섬유와 에폭시 매트릭스간의 계면접착력과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제19권6호
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• pp.16-22
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• 2006

다양한 조건 하에서 최상의 관통 특성을 발휘하기 위한 최적 조건에 대해 연구하였다. 섬유 종횡비(AR: 섬유 길이/섬유 직경), 계면 조건 그리고 섬유 함유량을 관통 저항력과 마찰력에 지대한 영향을 미치는 변수들로 고려하였다. 단섬유 강화고무의 관통 저항력은 기지에 비해 최대 3.4배 증가하였다. 동일한 섬유 종횡비와 섬유 함유량에서 계면 조건이 우수할수록 더 높은 관통 저항력을 보였다. 기지와 섬유 종횡비가 155이하인 일부 단섬유 강화고무의 마찰력은 존재치 않았다. 우수한 계면과 높은 섬유 종횡비를 갖는 단섬유 강화고무의 마찰력은 기지의 관통 저항력보다도 더 높았다. 전체적으로 계면 조건과 섬유 종횡비 그리고 섬유 함유량이 단섬유 강화고무의 관통 특성에 지대한 영향이 미침을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권6호
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• pp.1298-1303
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• 2009

현무암 단섬유로 강화시킨 시멘트 복합재료의 섬유장과 혼입률에 따른 인장강도와 굽힘강도의 변화를 고찰하였다. 인장 및 굽힘강도의 증가는 섬유장의 증가에 따른 효과보다는 섬유 혼입률의 증가가 더 큰 역할을 하였다. 또한 현무암 단섬유와 시멘트 사이의 우수한 계면 접착력은 물리적 성질의 향상에 좋은 영향을 미친다고 보여진다. 시멘트의 수화시 생성되는 알칼리 조건과 유사한 포화 $Ca(OH)_2$ 용액에서의 중량감소율을 관찰한 결과 현무암 단섬유는 3주 동안의 침지 후에도 매우 작은 중량감소율을 나타냈다.

• Composites Research
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• 제24권4호
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• pp.41-47
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• 2011

본 연구는 사출 성형 공정을 통하여 제작되는 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 구조해석 기법에 관한 내용으로 소재의 이방성 기계물성을 예측하고 이를 구조해석에 적용하도록 하였다. 사출 성형 공정을 통하여 제작되는 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 구조해석에 있어서 기존의 경우는 일반적으로 소재의 기계적 물성을 균질 등방성 탄성 모델로 이용하여 왔으나, 실제 부품 파손 모드와 크게 상이한 경우가 많다. 이러한 점을 극복하고자 사출 성형 g,름 해석, 일방향성 복합재료의 Halpin-Tsai 식과 배향 평균 모델을 도입하여 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 섬유배향 효과가 고려되도록 새로운 구조해석 시스템을 개발하였다. 해석의 정확도는 시편시험 결과와의 비교를 통하여 검증하였으며, 섬유 배향 및 웰드라인 영향 및 섬유 함량에 따른 변화가 해석에 장 반영됨을 확인하였다. 또한 자동차 부품에 개발된 해석 시스템을 적용하여 균질 등방 모델과 달리 부품의 위치별로 다른 기계적 성능이 반영되고, 사출 게이트 위치에 따라 유리섬유 배향이 변화하여 부품의 성능이 달라짐을 확인하였다.