최근 이산화탄소 흡수원으로 해조류의 배양과 이산화탄소 고정에 대한 영향 분석연구가 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 또한, 해조류에서 바이오에너지를 얻기 위한 연구와 해조류의 구성성분인 섬유, 당 및 지질을 이용하기 위한 연구도 다양하게 진행되고 있다. 해조류 섬유는 주로 종이 및 바이오복합재료 제조에 사용되며 추출물은 식품 등에 사용될 수 있다. 특히, 해조류 섬유는 셀룰로오스 섬유와 유사한 특성을 가지기 때문에 바이오복합재료의 천연섬유 보강재로서 사용이 가능하다. 바이오복합재료는 천연섬유를 보강재로 사용한 에너지절약과 친환경 특성을 가진 고분자복합재료로서 현재 자동차 및 건축물의 내장재로 사용되고 있는 유리섬유 보강 고분자복합재료를 대체할 수 있는 신소재이다. 본 논문에서는 해조류 기반 친환경 에너지소재의 세계적 연구동향 및 해조류 섬유를 이용한 신소재 개발연구로서 홍조류 섬유 보강 바이오복합재료에 대한 연구결과를 소개하고자 한다.
Oxidized-PAN fiber reinforced composite(OFRP), carbon fiber reinforced composite(CFRP), aramid fiber reinforced composite(AFRP), and glass fiber reinforced composite(GFRP) were fabricated with phenolic resin matrix by hot press molding. We tested the friction coefficient and wear rate varying with fiber weight fraction and observed the effect of fibers according to characteristics of individual reinforcement. When the amount of aramid fiber was 45wt%, average friction coefficient was maximum value of 0.353~0.383, where as, when the amount of pitch based carbon fiber was 45wt%, average friction coefficient was the lowest value of 0.164~0.190. The wear rate of AFRP and CFRP was low, but that of GFRP and OFRP increases drastically in the case of increasing of fiber weight fraction. Wear diagram of OFRP was unstable, but that of CFRP and AFRP was a bit stable. Through very unstable diagram of GFRP, we found that friction stability of GFRP was the lowest.
Chang, Chun Ho;Kwon, Min Ho;Kim, Jin Sup;Joo, Chi Hong
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.16
no.3
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pp.117-127
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2012
As increasing number of large-size earthquake around Korean peninsula, many interests have been focused to the earthquake strengthening of existing structures. Fiber reinforced plastic composite material is one of strengthening material widely used to increase seismic performance of structures. It should have high stiffness as well as large ductility to provide best strengthening result. Thus selection of stiffener and fiber in composite is of important. In this study, the optimal combination of fiber and stiffener is selected with variety of tensile tests. In order to investigate performance of chosen composite material, several finite element analyses are performed with proposed FRP composite material for existing RC columns. It is discussed that the seismic performance of strengthened columns through the load-displacement relationship. It is shown that the proposed composite material can increase the strength as well as ductility of exiting RC columns.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.14
no.2
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pp.107-116
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2001
복합재 적층판은 중량에 비해 높은 강성과 강도가 요구되는 공학의 다양한 분야에서 매우 유용하다. 보강섬유 복합재의 공학적 활용이 활발해지고, 중량의 감소화가 설계의 중요한 목적이 됨으로써, 근래 복합재 구조물들의 최적화 설계의 중요성이 대두되고 있다. 그러나 복합재 적층 구조물 재료의 비등방성에 의해 해석과 설계가 매우 어렵다. 본 연구에서는 수치적 최적화 방법과 유한요소법을 이용하여 보강섬유 복합재의 최적설계를 하였다. 복합재 적층판으로 이루어진 개단면 보에 있어서 보강섬유의 다양한 적층방향에 대한 거동의 영향을 규명하였다.
In this study, carbon fiber reinforced cement composites(CFRCs) reinforced with short noncircular type carbon fibers were fabricated and properties(drying shrinkage, resistance to freezing and thawing, and fracture toughness) were compared with those of the CFRCs reinforced with circular type carbon fibers. It was found that these properties greatly depended on the shape and length of carbon fibers. The drying shrinkage of CFRCs reinforced with C-type carbon fiber was superior to other CFRCs. This effect was increased with a high aspect ratio of fiber. The resistance to freezing and thawing was increased with the fiber length and fiber volume percent, but there was on remarkable effect to fiber shape. Fracture toughness and resistance to crack propagation of CFRCs reinforced with C-CFs were improved compared with other CFRCs. It was believed that the more absorption of fracture energy into the larger interface caused an increase in fracture toughness and resistance to crack propagation.
Tensile properties of polypropylene based self-reinforced composites were investigated as a function of process variables of the double-belt lamination equipment such as pressure, temperature and cooling conditions. Elastic modulus was enhanced approximately 6 times from 0.2 to 1.2 GPa. The improvement mechanism was studied by identification of crystalline structure changes using DSC and XRD analysis. In addition, morphology change of self-reinforced composites was also investigated by SEM analysis in order to reveal the degree of impregnation.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.22
no.3
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pp.53-59
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2018
This study analyzed the field applicability through the combination of environment-friendly grid-typed reinforcements and pre-mixed fiber with filler. The film of the grid-typed reinforcement is made by recycled PE resin. And, Ascon fiber is obtained the dispersion by pre-mixing of filler. To be able to recognize in advance the various circumstances that could arise in the construction of the road pavement layer, we conducted a basic field application test of the (Mock Up) pavement layer. As a result, it was found that the pavement with environment-friendly grid-typed reinforcement and dispersive fiber construction had improved strength, stress, and rutting resistance. It is consistent with the strength and stress results of the actual test of the mock up specimen. It is expected to perform an effective role in the safety as well as the use of environment-friendly fibers in actual construction.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.42
no.5
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pp.607-616
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2022
Corrosion and degradation of reinforced structures due to abnormal climates and natural disasters further accelerate the aging of structures. Coping with the decrease in structure performance, many old structures are being repaired and reinforced with low-weight and high-strength materials such as glass fiber composite material (GFRP). To further contribute, this paper focus on a more economical and eco-friendly material, basalt fiber composite (BFRP), which provide a more effective lateral constraint effect for seismic reinforcement. The main variables considered in this study are the curing temperature during the manufacturing of BFRP and the material characteristics of the target concrete member. The lateral constraint reinforcement effect was investigated through the evaluation of the performance of normal concrete and those with improved durability through fiber reinforcement. The reinforcement effect was 3.15 times for normal concrete and 3.72 times for fiber reinforced concrete, and the difference in reinforcement effect due to the improvement of the durability characteristics of the compression member was not significant. Lastly, the performance of the BFRP was compared with the results of the GFRP reinforcement from the previous study. The effect of the BFRP reinforcement was 1.18 times better than that of the GFRP reinforcement.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.18
no.1
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pp.75-83
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2014
In order to prevent brittle failure of concrete, steel fiber reinforcement is effective composite material. However ductility of steel fiber reinforced concrete may be limited due to shrinkage caused by large content of cement binder. Chemical prestressing for steel fiber reinforcement in cement matrix can be induced through expansive admixture and this can increase reinforcing effect of steel fiber. In this study, mechanical performances in concrete with CSA (Calcium sulfoaluminate) expansive admixture and steel fiber reinforcement are evaluated. For this work, steel fiber reinforcement of 1 and 2% of volume ratio and CSA expansive admixture of 10% weight ratio of cement are added in concrete. Mechanical and fracture properties are evaluated in concrete with steel fiber reinforcement and CSA expansive admixture. CSA concrete with steel fiber reinforcement shows increase in tensile strength, initial cracking load, and ductility performance like enlarged fracture energy after cracking. With appropriate using expansive admixture and optimum ratio of steel fiber reinforcement, their interactive action can effectively improve brittle behavior in concrete.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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