• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.418-423
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• 2018

최근 국내에서는 해양레저 산업의 활성화와 세계 해양레저 시장 진출을 위해 고부가가치 레저선박에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 레저선박의 소재로는 물성이 우수하고 경량선체의 제작이 가능한 FRP(Fiber Reinforced Plastic) 복합재료가 널리 사용되고 있으며, FRP 복합재료로 제작되는 레저선박의 구조안전성 확보를 위한 설계기술 개발이 중요한 연구개발 목표중의 하나가 되고 있다. 본 연구에서는 RTM(Resin Transfer Molding) 공법으로 제작되는 FRP 복합재료 소재의 샌드위치 판넬을 주 구조부재로 하는 8m급 고속 활주선형 레저보트의 설계안에 대하여 구조강도를 평가하였다. 한국선급의 고속 경구조선 규칙 및 적용지침에 의거하여 선체 구조 안전성 검증을 위한 선저 슬래밍 충격하중 분포를 구하고, 샌드위치 구조의 복합재료 판을 등가의 굽힘 강성을 갖는 단일 재료의 등방성 판으로 치환하여 구조 해석을 수행하였다. 해석 결과를 실 제작 부재 시험편에 대한 강도 시험 결과와 비교한 결과 모든 내부 구조부재가 요구 강도를 충분히 만족함을 확인하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권2호
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• pp.29-35
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• 2010

탄성계수와 함께 포아송비는 구조의 거동을 결정하는 중요 구조인수중의 하나이다. 따라서 구조응답의 불확실성에 미치는 포아송비의 독립적 영향에 대한 평가가 필요하다. 본 연구에서는 포아송비의 불확실성이 복합적층판의 거동에 미치는 영향을 산정하기 위한 정식화를 제안한다. 포아송비의 영향은 동일 차수인 임의인수의 영향을 포함하는 부행렬을 통하여 얻을 수 있으며, 이는 대상 인수의 평균을 중심으로 한 Taylor전개를 통하여 구할 수 있다. 제안방법의 검증을 위하여 예제 평판을 해석하였고, 그 결과를 몬테카를로 해석에 의한 결과와 비교하였다. 두 방법을 통하여 얻은 결과는 상화 잘 일치하는 결과를 나타내어, 제안한 방법이 적절함을 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권11호
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• pp.927-936
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• 2014

이 논문에서는 복합 적층판의 점진적 파손해석 기법을 개발하고 검증하였다. 강도 및 강성 예측의 정확성을 높이기 위해 재료 비선형 효과와 연속체 손상역학을 동시에 고려하였다. 파손 시작점과 성장을 예측하기 위한 식으로 Hashin의 판별식이 사용되었으며, 파손 모드는 수지인장/전단, 섬유 인장의 2가지 파손모드를 고려하였다. 비선형 탄성 및 점탄성의 구성방정식을 고려한 평형을 계산하기 위해 Newton-Raphson 방법이 사용되었다. 실험을 통해 얻어진 복합재료 단층의 물성을 이용하여 노치가 없는 시편에 인장력을 가했을 때 예상되는 적층복합재의 강도 및 변형률을 예측하였다. 이 경우 선형 물성과 저하계수만을 고려하여 예측된 강성/강도보다 실험결과에 근사하게 나타남을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.1-12
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• 2002

복합재료 적층판의 보다 정확한 해석결과를 얻기 위해서는 종방향 전단변형, 종방향 수직 변형율/응력에 의한 효과와 두께방향 좌표에 관한 면내변위의 비선형 변화등이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 개선된 고차이론을 이용하여 복합재료 적층구조물의 처짐 및 고유 진동수를 구한다. 점탄성 해석을 위하여 Quasi-elastic 방법을 사용하였다. 단순지지된 복합재료 적층판 및 샌드위치의 해석결과들은 3차원 탄성해석결과와 다른 이론들에 의한 결과와 비교하였다. 본 연구의 해석결과가 다른 이론들보다 좀 더 정확한 결과를 나타내었다.

• Composites Research
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• 제24권3호
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• pp.31-38
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• 2011

본 연구에서는 우주 파편들과의 초고속 충돌로부터 우주 구조물을 보호하기 위한 새로운 하이브리드 복합재료 쉴드가 제안되었다. 제안된 쉴드의 유한요소 모델을 구성하고, 에너지 흡수율을 예측하기 위해서 유한 요소 해석을 수행하였다. 최종모델의 해석에 앞서 각 구성 요소인 알루미늄 판, PMMA 판 그리고 중간층인 직물 섬유의 해석이 먼저 수행되었으며, 각 요소의 유한요소 모델의 타당성이 검증되었다. 해석에 사용된 재료 물성은 고 변형률 속도에서의 재료 물성들을 예측하여 사용하였으며, 해석 결과 개별 요소의 에너지 흡수율이 직물섬유를 제외하고는 잘 맞음을 확인하였다. 이후 하이브리드 복합재료 쉴드의 유한 요소 모델을 구성하였고, 직물섬유의 구속 조건을 고정과 비 구속의 두 가지로 나누어 해석을 수행하여 비교하였다. 이를 통해서 비구속 삽입된 섬유를 이용한 하이브리드 쉴드가 섬유 풀아웃 현상이 잘 구현되었고, 이로 인해 에너지 흡수율이 향상 될 수 있음을 최종 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권7호
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• pp.51-59
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• 2004

저속충격에 의한 복합재의 파손 모드를 규명하기 위하여 PVDF 센서를 이용한 신호취득 방법과 측정된 PVDF 센서 신호를 시간-주파수 분석법 (time-frequency analysis)인 국소 퓨 리에 변환 및 웨이블렛 변환을 적용하여 분석할 수 있는 실험적 전차에 대하여 고찰하였다. 고분자 암전센서를 이용하여 저속충격시 발생할 수 있는 여러 충격손상 형태 모재균열, 층간분리, 섬유파단에 의한 응력파 측정 가능성을 고찰하기 위하여 일련의 저속충격 시험을 수행하였다. 충격 시험 후, 저속 충격을 받은 적층판에 대하여 C-scan 과 단면 검사를 통하여 센서 신호, 손상 모드 및 크기에 대한 상관관계를 고찰하였다. 센서신호의 취득과 신호분석을 통하여 저속충격의 발생/진행과정을 알 수 있는 많은 중요한 정보가 PVDF 센서신호에도 내재되어 있음을 알 수 있으며 PVDF 센서 신호를 주의 깊게 분석함으로써 저속 충격에 의한 복합재료의 손상 모드 규명이 가능하며 저속충격 위협에 대한 복합재 구조물의 건전성 모니터링에 활용할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.65-71
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• 2012

본 논문에서는 수상/육상 착륙 환경에서 경항공기용 플로트의 구조적 안전성과 경량화 설계개선을 위하여 고유 진동수 및 정적 응력해석을 수행하였다. 경항공기용 플로트의 설계제원 및 형상도면을 기반으로 유한요소 모델링을 수행하였으며, 수상/육상 착륙 시점의 단순화된 하중조건을 플로트모델에 적용하였다. 먼저 알루미늄 플로트모델에 대하여 고유 진동수 및 응력해석 결과를 확인하였으며, 이를 기준으로 복합재료 적층판을 적용한 플로트모델의 구조적 안전성을 비교 검토하였다. 복합재료 플로트모델의 적층유형 및 두께 변화에 따른 무게감소와 파손지수 변화 등의 성능개선을 확인하였으며, 경량화 플로트설계에 적합한 적층유형을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.381-387
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• 2017

섬유강화 복합재료는 열팽창 계수의 방향성을 갖고 있을 뿐만 아니라 제작과정 온도와 실제 사용온도 사이의 차이 때문에 필연적으로 열응력 효과를 받게 된다. 이러한 열응력에 의한 파손현상은 실제 항공우주산업에서의 응용이 증대되고 있는 두꺼운 복합 적층판의 경우에 더욱 현저한 현상으로 적층판의 역학적 기능 및 파단강도에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 복잡한 재질로 구성되고 높은 세장비를 가진 블레이드 날개 구조의 차원축소 및 열 응력 복원 이론을 소개하고 3차원 유한요소모델과 비교결과를 통해 효율성과 정확성을 입증한다. 또한 차원을 축소한 모델링을 구성하고 복원이론를 이용하여 열적 환경에 적용된 복합재 보 단면의 열응력을 차원 복원하고 시각적으로 형상화하는 효율적인 복원해석 과정을 소개하고자 한다.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권4호
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• pp.239-245
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• 2006

이방성을 지닌 복합재료에서 측정한 군속도와 램파 방정식을 이용하여 계산한 군속도는 서로 일치하지 않는다. 이러한 차이는 이방성 재료에서 군속도 방향과 위상속도 방향이 서로 일치하지 않는 현상에서 기인된 것이다. 본 연구에서는 램파 분산방정식을 이용하여 이방성을 지닌 단일방향, 양방향, 준등방성 복합재료 판에서 $S_0$모드 위상속도곡선을 전파 방향 변화에 따라 구하고, 위상속도의 역수 값으로 구성되는 slowness surface를 이용하여 군속도의 방향과 크기를 결정하였다. 이와 같이 계산된 군속도는 측정한 군속도와 잘 일치함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제32권5호
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• pp.258-264
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• 2019

본 논문에서는 Hashin 파손 기준식과 crack band 모델이 접목된 손상변수를 이용하여 점진적파손해석 방법이 개발되었다. 파손기준식을 이용하여 파손의 개시 유무가 판단된다. 파손이 개시된 경우에는 각 파손모드(섬유 인장/압축, 기지 인장/압축)에서 손상변수가 선형 열화 거동에 따라 계산되고, 손상강성행렬을 계산하는데 사용된다. 손상강성행렬은 손상된 재료에 반영되고, 계산된 손상강성행렬을 이용하여 재료의 완전한 파괴를 의미하는 손상변수가 1인 시점이 되기까지 점진적 파손해석이 계속해서 반복적으로 수행된다. 일련의 과정들은 상용해석프로그램인 ABAQUS에 사용자 정의 부프로그램을 이용하여 수행되었다. 제안된 점진적파손해석 도구의 검증을 위하여, 원공을 가진 복합재료 적층판의 시험 결과와 비교를 수행하였으며, 시험 중 디지털 이미지 상관법을 이용하여 획득한 변형률 거동과 해석을 통해 획득한 변형률 거동을 비교하였다. 제안된 해석결과는 시험 결과와 비교하여 유효한 일치를 보였다.