• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1486-1491
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• 2010

최근 국내에서도 지진의 발생 가능성이 증가하는 추세이며 교량, 터널 등과 같은 공공이용시설의 안전에 대한 우려도 증가하고 있다. 특히 1988년 이전 건설된 도시철도 시설물의 대부분은 내진설계가 반영되지 않아 내진안전성에 대한 검토와 보강이 요구되고 있다. 최근 가장 많이 연구되는 내진보강법인 섬유보강공법은 섬유의 특성은 우수하나 내진구조물의 취약점인 취성적이라는 것이 단점이다. 본 연구에서는 도시철도 개착식 터널의 내진성능 향상을 도모하기 위하여 FRP에 연성재료인 스틸과 알루미늄을 적층하여 새로운 FRP-연성재 적층 복합체를 제안하였다. FRP-연성재 적층 복합체의 인장 시험결과, 알루미늄 연성재를 사용한 경우 기존의 FRP 보강재보다 최대강도는 비슷하였으나 최대변형률이 증가하였다. 본 연구에서 제안한 FRP-알루미늄의 적층복합체는 연성이 요구되는 도시철도 개착식 터널에 적용할 경우 내진성능 향상에 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.185-190
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• 2017

본 논문은 탄소섬유로 구성된 평판형태의 시험편에 굽힘 모멘트가 작용할 때 내부의 섬유구조에서 발생되는 굽힘 응력과 전단응력, 변형에너지에 관한 것이다. CFRP는 무수히 많은 섬유가 다축구조를 형성하고 있어 굽힘조건에서 응력을 효과적으로 분산할 수 있다. 이때 적층각도에 따라 다양한 물성을 보이게 되는데, 섬유의 수평방향인 Stacking angle $0^{\circ}$에서부터 수직방향인 $90^{\circ}$에 이르기까지의 결과에 있어, Stacking angle이 증가함에 따라 등가 응력과 전단응력이 점차 줄어들며 $60^{\circ}$를 기점으로 다시 증가함을 보이고 있다. 본 연구결과를 토대로,적층각도에 따른 평판에서의 굽힘으로 인한 파손특성을 해석적 접근을 통해 고찰하였으며, 본연구는 파손방지와 내구성 향상을 위한 안전설계에 기여할 수 있다고 사료된다. 또한 평판 형상으로서의 디자인적 요소를 융합기술에 접목함으로서 그 미적인 감각을 나타낼 수 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권1호
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• pp.43-46
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• 2010

중소형 폐 선박으로부터 배출되는 FRP를 재활용하기 위한 방법으로 층상으로 배열된 로빙층과 매트층을 분리하는 것은 에너지 면에서나 환경적인 면에서 많은 장점을 가지고 있다. 비록 로빙층과 매트층은 모두 유리섬유로 이루어져있으나 수지함유량의 차이와 유리섬유의 조직형태의 차이로 인하여 재활용 용도는 매우 달라지고 있다. 그러나 로빙층은 매트층에 비해 얇은 두께로 존재한다는 이유로 인해 로빙층을 FRP에서 분리할 때 기계가 자동적으로 층간의 차이를 인식하기는 매우 어렵다. 따라서 이 추출과정에서 많은 로빙층의 손실과 공정의 난이도에 의한 처리시간 지연 등의 문제가 발생한다. 본 연구에서는 유리의 구성비가 다른 두 층의 화학적 성질의 차를 이용하여 광학적으로 층간 인식이 가능한 방법을 모색하였다. FRP에 대해 유리의 $SiO_2$와 반응하는 플루오르산(HF) 용액으로 처리한 후 수용성 염료를 도포한 경우 두 층간의 차별화가 확연하게 일어났다. 본 연구는 이 결과를 이용하여 폐 FRP의 면포분리 공정의 효율성을 극대화 할 수 있는 시스템을 개발 하였다.

• 공업화학
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• 제27권3호
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• pp.252-258
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• 2016

중량의 감소 및 향상된 기계적 특성은 항공 우주 산업으로의 적용을 위한 재료의 새로운 소재를 개발하기 위해 주요한 인자이다. 복합소재는 가벼운 무게와 탁월한 물성으로 항공기와 타 교통수단용 소재로써 주목을 받아왔다. 특히 섬유강화 복합소재의 경우 금속을 대신할 소재로 사용되어 왔는데 이는 금속과 고분자 소재보다 우수한 물성을 나타내기 때문이다. 이러한 이유로 복합소재는 비행기의 구조물로 사용되어 왔다. 본 리뷰에서는 항공기에 적용된 복합소재의 장점과 섬유강화 플라스틱 복합소재 소재에 대하여 정리하였다.

• 공업화학
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• 제31권2호
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• pp.115-124
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• 2020

지속가능한 플라스틱 산업은 크게 사용 후에 물과 이산화탄소로 분해되어 환경에 악영향을 주지 않는 생분해성 플라스틱과 대기 중의 탄소자원으로 광합성된 바이오매스로부터 전환된 원료를 사용하여 탄소 중립을 실현하는 바이오매스 기반 플라스틱으로 나누어진다. 그중 산업의 새로운 방향으로 바이오매스 기반 엔지니어링 플라스틱(EP) 및 천연 나노섬유를 이용한 강화 나노복합소재가 각광받고 있다. 이들 소재는 천연자원을 활용한다는 친환경성의 이점 외에도 석유계 플라스틱보다 뛰어난 차별화된 고기능성을 부여하여 고부가가치 플라스틱 시장에서의 경쟁력을 가진다. 대표적 바이오매스 기반 단량체인 isosorbide와 2,5-furandicarboxylic acid로부터 제조되는 폴리에스터, 폴리카보네이트 소재는 석유계 대비 높은 투명성, 기계적 특성, 열안정성, 기체 차단성 등으로 산업화의 선두에 있다. 더 나아가서 연속사용온도 150 ℃ 이상의 슈퍼 EP 소재에도 적용될 수 있는 가능성을 보였다. 나노셀룰로오스, 나노키틴 등의 자연계 나노섬유의 표면 친수성, 다관능기를 활용한 in situ 중합법을 이용하여 기존에 보고된 바 없는 기계적 물성 향상을 최소한의 나노필러 함량으로 이루어내었다. 본 총설에서 다루는 바이오매스 기반 tough-플라스틱은 환경이 요구하는 탄소 중립, 소비자가 요구하는 고기능성, 산업이 요구하는 접근성을 모두 만족함으로써 석유계 플라스틱을 대체해 나갈 것으로 기대한다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권4호
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• pp.357-363
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• 2009

본 연구에서는 작업성과 경제성을 고려하여 집성재 제작용 접착제를 목재와 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass fiber reinforced plastic) 접착에 적용할 수 있는지를 검토하였다. 복합집성재는 접착제 종류와 혼합비에 따라 6가지 타입으로 제작하여 블록전단강도시험과 침지박리, 삶음박리 시험을 실시하였다. 레조시놀수지 접착제와 초산비닐 수지접착제, 에폭시수지 접착제를 사용한 복합집성재 3가지 타입과 레조시놀수지 접착제와 초산비닐수지 접착제를 혼합한 3가지 타입으로 총 6가지 타입으로 제작하였다. 블록전단시험 결과 모든 타입의 복합집성재가 KS F 3021 기준 $7.1N/mm^2$ 보다 높아 전단강도는 양호하였지만, 목파율에서는 초산비닐수지접착제가 65.9%로 가장 우수한 접착 성능을 나타내었다. 박리시험에서는 초산비닐수지 접착제를 사용한 경우 GFRP 접착층까지 포함된 경우 침지 박리는 1.08%, 삶음박리는 4.16%로 KS F 3021 합격기준인 5% 이하를 만족하였다. 레조시놀수지 접착제만을 사용 한 경우 목재 접착층은 침지박리 1.26%, 삶음박리 0%로 합격기준을 만족하였으나 GFRP 접착층을 포함시킬 경우 침지박리는 21.85%로 합격기준을 만족하지 못하였고 삶음박리의 경우만 1.45%로 만족하였다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제7권11호
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• pp.925-932
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• 2017

본 연구에서는 복합재료들 중 단방향성 탄소섬유강화플라스틱(UD CFRP)에서의 적층각도에 따른 비틀림을 받는 판의 해석을 수행하였다. UD CFRP의 경우에는 적층각도에 따른 물성치가 달라진다. 그리고 연구 모델들에서 탄소 섬유의 적층각도는 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90° 로 지정하였다. 중앙부에는 리벳이나 볼트가 사용될 것으로 가정하여 노치홀을 적용하였다. ISO 15310에서의 실험 방식을 적용하여 해석 방법을 사용했다. 하부에서 2개의 지그를 고정하고 상부에서 2개의 지그를 하강한다. 본 연구에서의 해석 결과값을 보았을 때, 적층각도가 45°일 경우가 파단 부위에 나타나는 전단응력이 254.74MPa로 가장 작은 값으로 나타남을 보였다. 따라서 비틀림이 작용할 때, 45°의 적층각도의 경우가 다른 적층각도에 비하여 더 높은 구조안전성과 내구성을 가졌음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 CFRP 판에 비틀림이 작용할 때 그 내구성에 기여할 수 있는 기반 데이터로 적용될 수 있다고 사료된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권1호
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• pp.69-75
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• 2019

본 연구에서는 5종의 섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastic, FRP), 폴리스티렌(Polystylene, PS), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC) 판을 콘칼로리미터(Cone calorimeter, ISO 5660)를 이용하여 연소성을 시험하였다. 그 결과 PVC판은 최대열방출률($HRR_{peak}$)이 $44.65kW/m^2$, 최대평균열방사율(MARHE)이 $30.97kW/m^2$로 가장 낮게 나타났고, PS판은 $HRR_{peak}$은 $773.44kW/m^2$, MARHE는 $399.14kW/m^2$으로 가장 높게 나타났다. 일산화탄소의 평균($CO_{mean}$) 발생량은 PC판과 PS판이 최대 3.88배로 가장 많이 발생하였고, 반대로 이산화탄소($CO_{2mean}$)의 평균 발생량은 PS판과 PP판이 최대 4.88배로 가장 많이 발생하였다. 또 PS판은 다른 플라스틱보다 연기성능지수(SPI)가 74.81%~95.99% 감소하였고, 연기성장지수(SGI)는 76%~300%, 연기강도(SI)는 917.73%~9607.57% 증가하여 연기위험성이 높다는 것을 알 수 있었다. 따라서 PS판은 열적 측면에서나 연기 측면 모두 연기로 인한 인명피해의 위험성이 가장 높았음을 알았다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권3호
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• pp.21-28
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• 2019

본 연구에서는 섬유강화 열가소성 플라스틱 복합재료(Fiber Reinforced thermo plastics, FRTP)의 기계적 특성 및 화재 위험성 예측을 위한 연소특성을 평가하였다. 폴리카보네이트와 나일론에 섬유강화재로 유리섬유와 탄소섬유를 각각 0~40 wt% 혼합하여 특성변화를 실험한 결과, 섬유강화재의 함유율이 증가할수록 비강도와 열변형 온도가 증가하였고 난연성은 유리섬유 함유율이 30 wt% 이상인 경우 V-0 등급을 보였다. 연소특성의 경우 섬유강화재의 함유율이 증가함에 따라 착화시간도 비례하여 증가하였으며, 최대 열방출율은 섬유강화재를 40 wt% 함유 시 함유하지 않았을 때보다 폴리카보네이트는 약 51%, 나일론은 약 24% 수준으로 낮아졌다. CO 발생율은 일정시간까지 감소하다가 증가하는 경향을 보이며, 이는 시간이 지남에 따라 불완전연소에 의한 것으로 판단된다. CO₂ 발생율은 열방출율과 매우 유사한 경향을 보이며, 최대 CO₂ 발생율은 섬유강화재를 40 wt% 함유 시 함유하지 않았을 때보다 폴리카보네이트는 약 50%, 나일론은 약 28% 수준으로 낮아졌다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.839-854
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• 2018

본 연구는 GFRP plate 보강세그먼트를 TBM 터널 지보재로 적용하기 위한 성능평가를 실시하였다. 세그먼트의 철근량 감소와 균열제어 및 파손 등의 국부적인 손상 방지를 위하여 최근 SFRC세그먼트 적용되고 있다. 그러나 SFRC세그먼트에 사용되는 강섬유는 섬유 부식에 의한 내구성 저하 문제가 제기되고 있으며, RC세그먼트와 비교하여 SFRC세그먼트의 최대 휨하중 감소는 TBM 터널 세그먼트의 폭넓은 적용범위를 저해하고 있다. 따라서 SFRC세그먼트의 최대하중 증가를 위한 보강재로 GFRP plate 고려하였으며, 강섬유의 대체재로 부식 우려가 없는 구조용 합성섬유를 사용하였다. 보강섬유의 종류 및 GFRP plate 두께를 주요 변수로 하여 세그먼트의 휨 성능평가를 실시한 결과, 보강섬유와 3 mm 두께의 GFRP plate로 보강한 세그먼트는 섬유로만 보강한 세그먼트와 비교하여 섬유 종류별로 최대하중이 21.78~23.03%, 휨인성은 0.5~7.96% 증가하여 우수한 휨성능 효과를 보여주었다.