• 대한기계학회논문집A
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• 제20권9호
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• pp.2792-2799
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• 1996

It was shown in the previous study that the numerically derived elastic work factor for CLS specimen was independent of fiber direction for a unidirectional case. Also, it was proposed the elastic work factor could be used to determine energy release rate from a single test record. In the present study, elastic work factor was derived from a simple beam theory to investigate its dependence on material property and geometric condition. Also, the elastic work factor of CLS specimen was applied experimentally to determine critical energy release rate in order to prove its validity determining critical energy release rate from a single specimen. For this purpose, critical energy release rate determined using the elastic work factor was compared with that determined by the compliance method. The results showed that while elastic work factor is affected by $t_2/t_1$ and $L_2/L_1$ it is independent of fiber angle for a unidirectional case. It was also found that critical energy release rates determined by both methods are comparable each other, thus elastic work factor approach can be used to determine energy release rate from a single test specimen.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2012년도 제46차 학술발표회
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• pp.20-20
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• 2012

최근, 수송기기 분야는 국제 환경규제 강화에 따른 CO2 절감, 연비향상, 경량화를 위한 기술적 수요가 증대되고 있으며, 그린카, 그린선박 등 친환경 수송기기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 기존의 금속소재가 가지는 경량화의 한계를 극복하기 위해서는 CFRP, GFRP 등 금속대체 복합소재를 적용한 수송용 경량부품 개발에 대한 필요성이 요구되고 있다. 복합소재는 섬유사이에서 응력을 전달하는 기지(Matrix)와 하중을 전달하는 섬유(Fiber)의 종류와 양 및 적층 각도에 따라 수송용 부품에 적합한 기계적 특성을 얻을 수 있고, 높은 비강도와 비강성의 값을 갖게 되어 경량화가 용이한 장점이 있다. 반면, 섬유재의 종류, 성형방법, 경화온도 등에 따라 물리적 특성에 큰 변화가 발생하며, 수지의 경화조건에 따라 성형시간이 많이 소요되는 단점을 가지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 자동차, 선박, 항공기, 철도차량 등 각종 수송기기의 경량화를 목적으로 생산성 향상 및 성형시간 절감을 위해 열가소성 수지, 저온속경화 수지를 적용하여, 경화 시간을 단축시키고, 3D-fabric 및 다층구조 직물을 Vacuum Infusion 공법으로 성형하여, 기존의 섬유재 적층시 소요되는 작업 공정을 간소화 할 수 있도록, 고속성형 복합소재를 적용한 수송용 경량부품 개발에 관한 연구를 수행하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제25권3호
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• pp.58-65
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• 1997

This research was carried out to evaluate the effect of process variables on mechanical properties of the wood fiber-thermoplastic fiber composites by turbulent air mixing method. The turbulent air mixer used in this experiment was specially designed in order to mix wood fiber and thermoplastic polypropylene or nylon 6 fiber, and was highly efficient in the mixing of relatively short plastic fiber and wood fiber in a short time without any trouble. The adequate hot - pressing temperature and time in our experimental condition were $190^{\circ}C$ and 9 minutes in 90% wood fiber - 10% polypropylene fiber composite and $220^{\circ}C$ and 9 minutes in 90% wood fiber 10% nylon 6 fiber composite. Both in the wood fiber - polypropylene fiber composite and wood fiber- nylon 6 fiber composite, the mechanical properties improved with the increase of density. Statistically, the density of composite appeared to function as the most significant factor in mechanical properties. Within the 5~15% composition ratios of polypropylene or nylon 6 fiber to wood fiber, the composition ratio showed no significant effect on the mechanical properties. Bending and tensile strength of composite, however, slightly increased with the increase of synthetic fiber content. The increase of mat moisture content showed no significant improvement of mechanical properties both in wood fiber - polypropylene fiber composite and wood fiber nylon 6 fiber composite. Wood fiber - nylon 6 fiber composite was superior in th mechanical strength to wood fiber-polypropylene fiber composite, which may be related to higher melt flow index of nylon 6 fiber(22g/10min) than of polypropylene fiber(4.3g/10min).

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2012년도 제46차 학술발표회
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• pp.18-18
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• 2012

전 세계적으로 이산화탄소 배출량 저잠을 위해 모든 산업분야에서 연구개발의 중점을 두고 있다. 그의 일환으로 자동차 산업에서는 EU규제에 따라 리사이클이 가능한 소재 개발이 요구되고 있으며, 그중 많은 양이 사용되고 있는 PU Foam의 대체 재료 개발이 시급한 실정이다. 기존 자동차의 흡음재로 주로 사용되고 있는 PU Foam 소재는 통기성이 부족할 뿐만 아니라 연소 시 인체에 유해한 HCN Gas를 발생시키고, 한번 성형된 부품은 Recycle 및 Re-Use가 불가능하다는 단점이 있다. 또한 장시간 사용시 황변 발생과 악취가 발생하는 등으로 최근 대두되고 있는 자동차 내장재 감성품질 향상 측면에 한계를 나타내고 있다. 이러한 Low Melting 성능을 가지는 PET 부직포 소재의 한계를 극복하기 위하여 저융점 성능의 Elastic Fiber의 개발과 함께 고탄성 복합부직포 소재의 개발을 통해 높은 변형률과 우수한 복원력을 나타내는 환경친화형 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer) 개발을 추진하고 있다. 고탄성 복합부직포는 자동차 내장재 성형 시 열을 가하더라도 Elastomer 자체의 탄성 발현을 통해 초기의 Bulky성을 유지할 수 있으며, Recycle 및 Re-use가 가능하여 환경 친화적인 측면에서도 큰 장점을 갖고 있다. 자동차용 흡음 내장재뿐만 아니라 각종 수송용 차량의 경량화 및 쾌적성 향상을 위한 용도로써 자동차 내장용 PU Foam의 57% 이상을 차지하고 있는 Seat Cushion재 등의 대체가 가능하며, 다양한 산업분야에서 사용되고 있는 PU Foam의 대체로 다양한 용도 전개가 가능할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 PU Foam의 대체 재료로 각광받고 있는 Elastic PET를 개발하여 자동차 내장재로의 적용 가능성을 검토하였다.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.275-280
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• 2023

고분자 기반 복합재료는 가볍고 우수한 물성을 가지고 있기 때문에, 단일 소재가 갖기 어려운 물성을 충족하기 위한 방법으로서 그 수요는 급격하게 증가되고 있다. 그에 따라, 크기가 1-100 nm를 갖는 입자를 고분자 기지에 분산시켜 제작하는 고분자 나노 복합재료에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그리고, 나노입자 강화 복합재의 기지 재료로 열가소성 수지를 사용한 복합재료 연구를 많이 진행하고 있다. 본 연구를 통해 세틸트리메틸암모늄브로마이드(CTAB)으로 층간 물질을 개질한 유기 나노 점토가 포함된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 기반 나노 복합체를 제조하였다. 다양한 나노 점토 중에서, 질석 (vermiculite, VMT)은 저가이며 풍부한 매장량과 고유의 물성으로 인해 고분자 재료의 기계적 및 열적 특성을 증가시키는 연구들이 수행되고 있다. 하지만, VMT의 강한 층간 결합으로 인해 고분자 기지 내에서 박리 및 분산 성능이 낮아 그 활용이 제한되었다. 본 연구에서는 나노 점토의 함유량에 따른 기계적 물성을 인장 시험으로 확인하였고, 나노 점토 입자가 PET 기재 내에 분산되는 정도를 TEM 단면 사진으로 평가하고, 그리고 질소 가스 차단 특성을 측정하였다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.126-131
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• 2023

기존의 상용 플라스틱으로 인한 환경 오염에 대한 우려가 높아지면서 대체 재료로서 생분해성 고분자에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 본 연구는 생분해성 열가소성 수지인 폴리 젖산에 유기 핵제의 도입으로 물성 강화 및 100% 생분해 가능한 나노복합재 개발을 목표로 한다. 그에 따라 무기 핵제의 대체재로 친환경 소재인 셀룰로오스 나노섬유를 채택하였다. 폴리 젖산 내 셀룰로오스 나노섬유의 균일한 분산을 위해 동결 건조 방식으로 나노화된 섬유 형상을 유지시켰으며, 이축압출기로 1차 교반을 진행하고, 사출 성형을 통해 이중 교반된 물성 시험용 시편을 제작하였다. 보강된 결정성을 확인하기 위해 시차주사 열량분석법을 사용하였고 1 wt%의 셀룰로오스 나노섬유가 보강재 및 핵제로서 작용하여 냉결정화온도가 약 14℃ 가량 감소하며, 결정화되는 정도 또한 증가한 것을 확인하였다. 본 연구는 기존 생분해성 고분자의 무기 핵제를 유기 나노소재로 대체함으로써 100% 생분해 가능한 친환경 나노복합재 개발하여 강화된 물성의 플라스틱 소재 개발을 위한 친환경적 대안을 제시한다.

• Composites Research
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• 제26권3호
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• pp.189-194
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• 2013

본 연구에서는 단방향, 직교방향, 임의의 방향 총 세 방향성을 가진 아마섬유에 첨가형 난연제로 널리 쓰이는 나노클레이를 분사한 뒤, 이 섬유를 복합재료의 제조에 사용하였다. 나노클레이는 분산성이 다른 세가지 분사방법을 사용하였으며, 제조에 사용한 기지재는 열가소성 수지인 폴리프로필렌과 열경화성 수지인 에폭시이다. 다구찌 실험계획법을 이용해서 실험을 단순화 하였으며, 실험결과 인장강도, 탄성계수, 총 충격흡수에너지, 열 방출율에 대한 최적의 복합재료 제조 조건을 얻을 수 있었다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.1-15
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• 2023

미래모빌리티의 발전 기대에 따라 에너지 소비 절감에 대한 수요가 증가하고 있다. 경량구조용소재는 온실가스 배출 감소 및 에너지 효율 향상을 위한 방안으로 알려져 있다. 특히, 섬유강화복합재료(FRP, fiber reinforced polymer composite)는 뛰어난 기계적 특성 및 낮은 무게로 인해 기존 합금을 대체할 수 있는 소재로 주목받는다. 본 논문에서는, 탄소섬유강화복합재료(CFRP, carbon FRP) 및 자기강화복합재료(SRC, self-reinforced composite)의 산업 적용 및 연구 동향을 강화재, 고분자 매트릭스 및 공정에 기반하여 검토하였다. 항공분야에서 주로 활용되는 에폭시 수지 기반 오토클레이브 공법의 높은 공정단가 및 긴 제조시간을 극복하기 위하여, 속경화성 에폭시 수지를 이용한 고압수지이송성형 공정으로 CFRP가 적용된 전기자동차의 양산을 보고하였다. 또한, 탄소섬유복합재료의 재활용 이슈를 해결하기 위한 열가소성 수지 기반 CFRP 및 계면 향상 방안들이 재료 및 공정 측면에서 검토되었다. FRP의 우수한 기계적 특성을 유도하는 주요한 요인으로 알려진 완벽한 매트릭스-강화재 계면을 형성하기 위하여, 고분자 섬유에 동일한 매트릭스를 함침시킨 SRC에 대한 연구들이 보고되고 있다. 다양한 열가소성 고분자에 기초한 SRC의 물리적 및 기계적 특성들을 고분자 배향 및 복합재료 구조 측면에서 검토하였다. 또한, 고연 신 폴리프로필렌 섬유 기반 SRC의 공정창 확장을 위한 공중합체 매트릭스 전략이 논의되었다. 경량구조용소재의 CFRP 및 SRC 적용은 미래모빌리티의 에너지 효율 향상에 대한 잠재적인 선택을 제공할 수 있다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.1059-1066
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• 2009

근래에 와서 강화 플라스틱 복합재료의 생산과 함께 열경화성 수지 폐기물들의 양이 급격하게 증가하여 심각한 환경문제를 야기하고 있다. 우수한 기계적 물성을 지닌 유용한 열경화성 수지의 하나인 에폭시 수지는 열가소성 수지처럼 용융되거나 재 성형되지 않는다. 본 연구에서는 철도 차량용 탄소섬유 강화 에폭시 수지 복합재로부터 에폭시 수지를 분해하여 탄소섬유를 회수하는 일련의 실험을 수행하였다. 여러 분해공정들을 실험적으로 조사하여, 분해 효율과 회수되는 탄소섬유의 기계적 물성을 비교 검토하였다. 회수되는 탄소섬유가 서로 엉키는 것을 방지하기 위해서 각 복합재료 시편은 테플론 지지대로 고정시키고, 기계적인 교반을 가하지 않았다. 분해 생성물은 전자현미경(SEM), 기체 크로마토그라피 질량분석기(GC-MS) 및 만능재료시험기를 사용하여 분석하였다. 질산 수용액을 사용하는 분해 공정과 액상 및 기상 열분해 공정에서는 탄소섬유가 완전하게 회수되었다. 회수된 탄소섬유의 인장강도 감소율은 4% 미만으로 미미하였다.

• Composites Research
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• 제30권3호
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• pp.181-187
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• 2017

나노 및 마이크로 크기의 철(Fe), 마그네타이트($Fe_3O_4$) 및 니켈(Ni) 입자가 분산된 열가소성 폴리우레탄(TPU) 접착필름에서 각 금속의 크기 및 형상 그리고 피착재의 종류에 따른 접착필름의 유도가열 거동을 연구하였다. 연구결과 동일한 첨가량 및 유사한 입자 크기에서 철과 니켈이 분산된 열가소성 TPU 접착필름에 비해 마그네타이트가 분산된 TPU 접착필름의 발열이 높게 나타났다. 철과 니켈의 입자 크기가 자기장의 표면 침투 깊이(Penetration skin depth) 보다 클 경우 와전류에 의한 발열로 인해 입자 크기가 커질수록 초기 승온속도와 최고 온도가 증가하는 것을 확인하였다. 서로 다른 형태를 갖는 니켈 입자를 사용한 유도가열 실험 결과 편상(flake)의 입자가 TPU 접착필름에 분산되었을 때 자기이력(Magnetic hysteresis)에 의한 열 발생으로 가장 높은 발열이 나타남을 알 수 있었다. 또한 금속 입자가 분산된 TPU 접착필름이 서로 다른 피착재에 적용되었을 때 발열현상이 상이하게 나타났으며 피착재의 열전도도에 따른 결과를 확인하였다.