• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.835-837
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• 2017

본 연구에서는 필라멘트 와인딩을 이용한 원통형 복합재 격자구조체의 제작 공정을 서술하였다. 원통형 복합재 격자구조체는 크게 네 단계의 제작 공정을 통해 제작된다. 격자 형상을 갖는 실리콘 금형을 맨드릴에 설치하고 연속 섬유를 실리콘 금형 위에 와인딩 한다. 섬유의 와인딩 후 모든 영역에서 동일한 두께를 갖도록 섬유 교차부의 압착 공정을 수행한다. 마지막으로 복합재 격자구조체를 오븐에서 경화하고 금형을 탈형한다. 제작된 제품의 치수는 설계 사양과 비교하여 2.4%의 오차가 발생하는 것을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권spc호
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• pp.22-30
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• 2020

복합재 헬리콥터 로터 블레이드는 두께방향으로의 강도가 부족한 구조적인 특성으로 인해 외부 물체의 충돌에 의해 내부 구조물에 손상이 발생하기 쉬운 단점을 지니고 있다. 따라서 복합재 블레이드의 피로 평가 시 외부 물체의 충돌에 의해 발생하는 결함과 강도저하 현상을 함께 고려해야 한다. 이를 위해 내결함 안전 수명(flaw tolerant safe-life) 및 파손안전(fail-safe) 개념을 이용한 피로평가 방안이 1980년대부터 적용되었으며, 최근에는 회전익 항공기의 감항기준에 위의 두 개념이 손상허용(damage tolerance) 평가 방안으로 대체되었다. 본 논문에서는 회전익 항공기에 사용되는 섬유강화 복합재 로터 블레이드를 중심으로 피로수명을 평가하기 위한 관련규정을 분석하고, 국내 헬기 개발사업 등을 통해 적용된 사례들을 검토함으로써 충격손상을 고려한 섬유강화 복합재 로터 블레이드의 피로 평가 방안을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권9호
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• pp.1053-1057
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• 2012

본 연구에서는 풍력 발전 블레이드용 재료인 GFRP(Glass fiber-Reinforced Plastic) 복합재의 인장특성의 온도에 따른 의존성을 고찰하였다. 섬유 방향이 $0^{\circ}$와 $0/{\pm}45^{\circ}$로 적층된 두 종류의 복합재로 제작된 인장 시험편으로부터 인장 강도와 탄성계수 그리고 푸아송비에 대한 특성을 상온, $-30^{\circ}C$, $-50^{\circ}C$ 그리고 $60^{\circ}C$에서 측정하였다. 인장 시험으로부터 섬유방향이 축방향으로 적층된 복합재의 인장강도와 탄성 계수는 섬유 적층 방향의 의존성을 보였고 단축으로 적층된 복합재의 강도 및 탄성 계수가 상대적으로 우수함을 보았다. 그리고 시험온도의 의존성도 확인할 수 있었으며, 푸아송비는 온도의 영향이 크지 않음을 확인할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권5호
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• pp.429-438
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• 2003

본 연구에서는 연속형 일방향 및 수자직 유리섬유강화 복합재료로 인장 시험편을 만들어 AE 특성에 대한 섬유배향 효과를 살펴보았다. AE 신호들을 STFT 처리하여 특성별로 분류하였으며, 반사식 및 투과식 편광현미경을 이용하여 시험편의 손상영역을 관찰하였다. 저주파수 대역의 약한 AE 신호들은 모재 및 계면에서의 손상으로 나타났으며, 높은 진폭의 고주파수 대역 AE 신호들은 섬유 파단에 기인하였다. 섬유 파단 과정에서 발생하는 고진폭의 AE 사상률을 기본 특성 데이터로 하여 다른 섬유배향과 노치방향을 가진 복합재에서의 파괴과정을 특징지을 수 있었다. 결론적으로, AE범은 연속형 유리섬유 강화 복합재의 파괴거동을 탐지하는데 있어 유용함을 알 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.515-521
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• 1997

마그네슘 금속 복합재의 열처리 및 섬유 강화재 방향에 따른 효과를 파악하기 위하여 인장강도 및 피로해석이 연구되었다. TEM 관측에 따라 시편은 섬유 강화재와 마그네슘 복합기지 사이의 시효 열처리된 변형된 계면이다. 인장실험 결과로부터 시효 처리된 시편의 극한 인장강도는 주조상태의 시편보다 시효 처리시 화학반응에 의한 섬유 강화재-기지간의 접합강도 약화로 감소하였다. 피로균열 거동실험은 균열거동 방향이 섬유 강화재 방향과 수직인 시편과 균열거동 방향이 섬유 강화재 방향과 평행한 시편을 실험하였다. 피로균열 거동해석을 비교해보면 섬유 강화재와 하중방향이 수직인 시효처리된 시편의 경우가 주조상태의 시편보다 피로균열 거동에 더 크게 저항하였다. 반대로 섬유 강화재 방향에 평행한 주조상태의 시편은 섬유 강화재 방향에 평행한 시효처리된 시편보다 피로 균열거동에 더 크게 저항함을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제28권6호
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• pp.333-339
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• 2015

무전해 도금을 통해 제조한 FeCo 자성 금속 중공형 섬유와 EPDM 고분자를 이용하여 전자파 차폐 복합재를 제작하였다. 열처리 공정을 통하여 섬유의 종횡비를 제어하였으며 중공형 구조로 섬유를 제조한 후, 이를 EPDM 수지에 첨가하여 복합재를 제조하였다. 자성 금속 중공형 섬유의 종횡비가 클수록 낮은 표면 저항 특성과 우수한 전자파 차폐 성능을 나타내었다. 약 $100{\mu}m$ 길이의 자성 금속 중공형 섬유를 이용한 두께 $150{\mu}m$ 전자파 차폐 복합재의 경우 밀도 $1.18g/cm^3$, 약 30 ohm/sq의 표면 저항, 그리고 30 dB의 전자파 차폐 성능을 나타내었다. 이는 종횡비가 큰 섬유에 의한 퍼콜레이션 임계치 이상의 전도성 네트워크 형성과 더불어, 낮은 표면 저항에 기인한 임피던스 차이에 의한 반사 손실 증가, 흡수 손실, 그리고 다중 내부 반사 손실에 의하여 우수한 전자파 차폐 성능을 나타내는 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권4호
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• pp.159-165
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• 2021

본 연구에서는 CNT 첨가에 따른 유리섬유/에폭시의 강도 변화를 관찰하기 위해서 에폭시 기지 상에 CNT를 분산 시켜 유리섬유 표면에 도포하였다. 제작된 유리섬유/에폭시/CNT 복합재의 특성을 강도 측정기를 이용해 평가하고, 파괴 메커니즘을 분석하기 위해서, 원자힘현미경과 전자현미경을 활용하여 분석하였다. 원자힘현미경 이미지들을 기반으로 line trace 분석을 통해 CNT 소재의 굵기 및 길이를 분석한 결과, 대부분의 CNT는 약 10 ㎛ 이상의 길이와 평균적으로 47.72 ± 4.0 nm의 두께를 가진것으로 확인되었다. 3 wt%로 혼합한 유리섬유/에폭시/CNT 복합재의 경우 대조 시편인 유리섬유/에폭시와 비교 시, 740.17 ± 111.05 N/mm²에서 816.56 ± 200.26 N/mm²로 약 10 % 이상의 인장 강도 향상이 관측되었다. 전자 현미경을 이용한 파단면 분석 결과, 에폭시 기지 층에 분산된 CNT가 복합재의 길이 방향으로 배열되어 있음이 관찰되었으며, 유리섬유/에폭시/CNT에 하중 인가 시, 에폭시 층에서 생성된 크랙들의 성장을 에폭시 수지상에 분산된 CNT들이 넥킹 역할을 하면서, 복합재의 인장 강도 향상이 되었다고 판단된다.

• Composites Research
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• 제23권5호
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• pp.22-29
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• 2010

본 논문은 철도차량 경량화 재질로 적용된 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 인장-압축 피로특성을 평가하였다. 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 인장-압축 피로시험은 경사, 위사 그리고 ${\pm}45^{\circ}$ 방향으로 적층된 시험편에 대하여 수행하였다. 인장-압축 피로시험은 5Hz의 주파수를 갖으며, 응력비(R)는 -1로 수행하였다. 인장-압축 피로시험 수행 시 압축하중에 의한 시험편의 좌굴을 방지하기 위하여 좌굴방지지그를 설계하고 이를 시험에 적용하였다. 또한, Goodman 선도는 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재의 피로특성과 수명을 평가하기 위해 사용하였다. 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 인장-압축 피로시험결과 경사방향 적층 복합재의 피로특성이 기존 금속재 대차에 적용되는 SM490에 비하여 우수한 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제26권6호
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• pp.355-362
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• 2013

복합재료 중 가장 많이 사용되는 탄소계 나노복합재의 성능 향상에 대한 연구가 수행되었다. 나노 사이즈의 탄소나노튜브(CNT)와 마이크로 사이즈의 그레파이트(Graphite) 입자를 일정한 형태로 배열하여 나노복합재를 제작하였다. 입자를 배열하기 위하여 전기장을 활용하였다. 일정한 방향 혹은 형태로 배열된 입자는 에폭시 기지 속에서 섬유강화 복합재 처럼 일정한 방향으로 강성의 향상을 나타낸다. 복합재의 구조적 강성이나 물리적 특성은 강화 입자의 배열상태에 따라 매우 달라지게 된다. 본 연구에서는 특히 탄소나노튜브와 그레파이트 강화입자의 전기장 배열에 의해서 만들어진 나노복합재의 강성 및 방사능 차폐특성을 규명하였다. 전기장에 의한 입자의 배열로 만들어진 탄소계 복합재는 구조적 성능뿐만 아니라 물리적인 방사능 차폐에서도 훌륭한 특성을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제12권1호
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• pp.11-18
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• 1999

섬유로 강화된 열가소성 복합재의 성형과정 중에는 유동특성에 미치는 금형내 충전패턴의 제어나 섬유배향 및 섬유함유율과 같은 성형공정 인자들의 영향을 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 등온상태에서 두께가 얇거나 두꺼운 성형품을 압축성형하는 경우에 발생하는 유동선단과 압력분포, 속도구배 등을 예측함을 목적으로 한다. 이때 복합재는 비압축성 뉴턴유체로 하였으며, 성형공정 변수들에 미치는 미끄럼 지배상수 $\alpha$와 점성비 $\zeta$의 영향에 대해서 고찰한 내용을 보고한다.