• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.131-136
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• 2023

나노복합재료는 다기능성과 고성능을 가지는 혁신적인 복합재료이다. 나노 스케일 필러의 혼입함으로써 복합재료의 전기적, 역학적 및 열적 특성이 크게 향상될 수 있기 때문에 나노 스케일 필러를 이용한 나노복합재료의 특성화에 관한 다양한 연구가 광범위하게 수행되어 왔다. 특히, 탄소계 나노 필러(탄소나노튜브, 카본블랙, 그래핀 나노판 등)를 활용하여 전기/역학적 특성을 향상시킨 나노복합소재 개발에 관한 연구들이 복합재료 분야에서 큰 관심을 받고있다. 본 논문은 실제 응용에 필수적인 나노복합재료의 전기/역학적 특성을 문헌조사를 통해 고찰하는 것을 목표로 한다. 또한, 나노복합재료의 전기/역학적 특성 예측을 위한 최신 멀티스케일 모델링 연구들에 대해서 검토하고, 멀티스케일 모델링에 대한 과제와 향후 발전 가능성에 대해서 논의한다.

• 비파괴검사학회지
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• 제17권2호
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• pp.81-88
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• 1997

탄소섬유강화복합재료(CFRP) 적층판에 비교적 낮은 에너지의 충격을 주어, 충격에 의해서 손상된 적층판을 사용하여 인장강도, 파괴 인성 및 AE 신호 특성에 미치는 충격 손상의 영향에 대하여 검토하였다. 충격손상재의 인장강도, 파괴 인성 및 AE-event count는 충격 속도와 박리 면적의 증가에 따라서 감소함을 알 수 있었다. 그리고 충격시험시에 발생한 박리 면적은 충격 속도와 비례하였다. 또한 적층 방법에 따른 손상재의 강도비와 파괴 인성비가 달라짐이 확인되어 복합재료의 내충격 설계시 손상량과 손상재의 파괴 인성 및 강도에 대한 정량적 평가를 AE 신호로부터 해석할 수 있음이 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.199-204
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• 1999

최근에 복합재료는 콘크리트, 집성보와 같은 기존의 구조재를 보강하여 성능을 향상시킬 목적으로 적용되고 있다. 특히, 대규모의 집성보 구조물은 춤이 큰 부재를 필요로 하는데 섬유보강판을 이용하여 보의 상하부를 보강하면 춤을 크게 하지 않고도 보의 강도와 강성을 증가시킬 수 있다. 본 연구에서는 집성보에 유리섬유보강 플라스틱판(GFRP)을 붙여 스팬 중앙에 집중하중을 가한 휨실험을 수행하였고 실험결과를 층간이론을 이용한 수치해석법과 비교하였다.

• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.190-196
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• 2024

분리판은 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB) 스택 내 셀의 전기적 통로 및 구조적 지지 역할 수행하는 매우 중요한 부품 중 하나이다. 흑연 소재는 전기 전도성이 뛰어나 분리판에 주로 사용되지만, 셀 스택에서 전극과 분리판 사이에 높은 계면 접촉 저항(ICR)이 발생하여 VRFB의 성능에 심각한 제한이 존재한다. 본 연구에서는 ICR의 한계를 해결할 수 있는 일체형 전극-분리판 조립체를 개발하는 것을 목표로 하였다. 일체형 조립체는 핫 프레스 방법을 활용하여 열가소성 및 열경화성 폴리머와 단일 탄소 펠트를 사용하여 제작하였다. 실험 결과, 일체형 조립체가 연속적인 전기 경로로 인해 감소된 전체 저항을 나타냄을 확인하였다. 또한, 충/방전 셀 테스트 결과에서 일체형 조립체는 향상된 셀 성능을 보여주었다. 따라서 개발된 일체형 전극-분리판 조립체는 기존의 분리판 및 전극 조립체를 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.321-327
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• 2016

본 연구에서는 구조재로 널리 사용되는 일방향 탄소섬유강화 플라스틱 복합재 적층구조의 충격 후 압축강도에 대한 시험 및 유한요소해석을 수행하였다. 연구에서 사용된 복합재 적층판은 적층방법에 따라 2종류로 구분되며, 각 적층판에는 4가지의 충격에너지를 적용하였다. 충격 및 압축강도 시험은 미국재료시험협회 규격을 준수하여 수행하였으며 비파괴검사 방법인 C-Scan을 통해 충격손상을 분석하고 압축시험을 통해 충격 후 압축강도를 산출하였다. 충격 및 압축강도 해석은 복합재 섬유/기지/단층/적층판 수준의 손상과 파손을 점진적으로 예측할 수 있는 점진적 파손해석을 사용하였다. 접촉하중, 처짐, 충격손상, 압축강도 등에 대한 시험 및 해석결과의 비교로부터 해석결과의 타당성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.25-30
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• 2007

섬유강화 복합재료는 비강도 및 비 강성도가 뛰어나기 때문에 무게 절감을 위해 항공우주, 선박, 기계 같은 다양한 공학 분야에 널리 사용되고 있다. 각 층의 재료 물성치는 일반적인 금속재료에 비해 큰 변동성을 갖는 것으로 알려져 있으며 하중 방향에 따라 매우 민감하게 반응한다. 그러므로, 복합재 적층판의 설계에서 불확실성을 고려하는 것은 매우 중요하다. 본 논문은 COMSOL과 MATLAB을 이용하여 끝단 변위, 고유진동수, 좌굴응력이 설계 요구조건으로 정의된 경우, 재료 물성치의 불확실한 변동성을 고려하여 복합재 구조물의 거동에 대한 신뢰성 해석을 수행하였다.

• Composites Research
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• 제14권3호
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• pp.1-9
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• 2001

피로 손상을 입은 복합재료 적층보의 모재 균열로 인한 유효 휨 강성 저하 모델를 제시하고 이 모형에 대한 고유 진동수 변화를 예측하는 새로운 비파괴 예측 모델을 개발하였다. 인장 하중하에서 피로 손상을 입은 직교 복합재료 적층보의 고유진동수는 유효 휨 강성 저하를 $0^{\circ}$층과 $90^{\circ}$층의 탄성 계수와 함수 관계로 둠으로서 복합재료 적층보의 피로수명을 예측하였다. 피로 하중하에서 복합재료 적층보의 $90^{\circ}$층 탄성 계수 저하와 다른 층($0^{\circ}$층)에 본래 갖고 있는 탄성 계수를 적층판 이론에 적용하여 유효 휨 강성을 유도하였다. 직교 복합재료 적층보에 대해 피로 실험시 초기의 파단 양상은 대개 $90^{\circ}$층에서의 모재 균열이 지배적으로 나타나는데, 이를 이용하여 고유진동수 감소 모델은 직교 복합재료 적층보에서의 고유진동수 대 피로 사이클 곡선을 나타낼 수 있었다. 이와 같은 고유진동수 감소 모델의 타당성을 입증하기 위하여 $[{90}_2/0_2]_s$ 탄소섬유/에폭시 복합재료 적층보에 대한 진동 실험을 수행하였다. 본 모델의 예측 결과와 실험 결과가 잘 일치하는 바 본 논문에서 제시한 강성 저하 모델의 타당성을 입증하였다.

• Composites Research
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• 제15권5호
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• pp.35-43
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• 2002

본 연구는 폭이 변하는 transversely isotropic 판에서 평행한 변에 서로 크기가 다른 면내 축방향 압축력이 작용하며, 경사진면에는 면내 전단력이 작용하는 경우 판의 탄성좌굴거동에 관한 해석적 연구결과이다. 폭이 변하는 등방성판의 좌굴해석을 위해 개발된 기존의 이론적 해를 확장하여 transversely isotropic 재료의 역학적 성질을 고려한 좌굴해석을 할 수 있도록 하였다. 이론식은 power series를 사용하여 유도하였으며, 유한요소해석을 부가적으로 수행하고 그 결과를 이론식을 사용한 해석결과와 비교, 검토하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.288-290
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• 2005

고분자전해질 연료전지는 자동차, 분산전원 및 이동전원 등에 대한 차세대 에너지원으로 채택 가능성이 높아지고 있다. 고분자전해질 연료전지 시스템의 상용화를 위한 가장 큰 걸림돌 중 한 가지로 가격문제를 들 수 있는데, 연료전지 스택이 전체 가격의 약 $50\%$를 차지하고 있다. 또한 스택을 구성하는 요소 중 분리판의 가격 비중은 약 $30\%$를 차지하고 있어, 분리판의 생산단가 저감은 연료전지의 상용화를 위해 반드시 해결해야 될 문제이다. 본 연구에서는 탄소를 재료로 하는 분리판에 대한 연구를 수행하였으며, 압축성형방식으로 제작된 다양한 복합재료 분리판 및 흑연 분리판에 대한 기계적 강도, 물리적 특성, 화학적 안정성을 조사하였으며, 가흑 운전 시 분리판내에 함유되어있는 고분자 성분의 침출에 의한 연료전지의 성능변화가 발생하는지 확인하였으며 이에 대한 단위전지의 성능평가를 수행하였다. 이러한 결과를 토대로 최적의 압축성형 복합체 분리판 제작 방향을 제시하고, 보다 신뢰성 있는 분리판 성능평가 기준을 확립하고자 하였다.

• Composites Research
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• 제22권3호
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• pp.44-54
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• 2009

본 논문에서는 퍼콜레이션 이론적 관점에 기초한 복소 유전율의 수치모델을 제시하고, 전기 전도성이 뛰어난 카본 블랙을 혼합한 유리섬유/에폭시 복합재료 적층판의 복소 유전율을 이용하여 이 깃을 검증하였다. 제시된 모델은 카본 블랙의 함유율이 퍼콜레이션 임계함유율 보다 높고, 주파수가 충분히 높아서 복합재료의 교류 전기전도도가 주파수에 비례하는 구간에서의 복소 유전율을 모사한다. 복합재료의 복소 유전율은 벡터회로망분석기와 7 mm 동축관을 이용하여 $0.5\;GHz\;{\sim}18\;GHz$ 대역에서 측정되었다. 제시된 모델은 퍼콜레이션 이론에서 유용하게 사용되는 축척(눈금잡이) 법칙의 함수형태와 실험을 통하여 구한 상수들로 구성되어 있으며, 복소 유전율을 주파수와 가본 블랙의 함유율의 함수로 나타내었다. 제시된 모델은 복소 유전율을 측정결과와의 비교를 통하여 검증되었다.