• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.338-342
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• 2017

본 논문에서는 원통형 복합재 격자구조체의 구조안전성 평가 기법에 대해 연구를 수행하였다. 구조안전성 평가는 유한요소해석을 통해 수행하였다. 구조안전성 평가를 위한 최적의 유한요소를 확인하기 위해 원통형 복합재 격자구조체 유한요소모델은 빔, 쉘 그리고 솔리드 요소를 사용해 생성하였다. 쉘과 솔리드 모델의 유한요소 해석결과는 서로 유사하게 발생되었다. 그러나 빔 모델의 경우, 쉘과 솔리드 모델의 결과와 큰 차이가 발생하였다. 이것은 빔 요소가 원통형 복합재 격자구조체 섬유 비교차부의 기계적 물성저하를 고려하지 못하기 때문이다. 원통형 복합재 격자구조체의 구조안전성 평가를 위한 유한요소해석은 쉘 또는 솔리드 요소를 사용해야 하는 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.129-135
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• 2021

본 논문에서는 필라멘트 와인딩 공정에서 발생하는 두께 방향 섬유체적비 불균일이 원통형 복합재 격자 구조의 좌굴하중에 미치는 영향을 확인하기 위해서 Vasiliev가 제안한 원통형 복합재 격자 구조 좌굴하중 이론식을 변형하여 섬유체적비에 따른 좌굴하중 저하를 확인하였다. 섬유체적비에 따라 격자 구조 리브의 각 층의 두께를 달리하였으며, 혼합법칙을 사용하여 각 층별로 물성치를 다르게 적용하였다. 구조물 크기, 두께, 섬유체적비 평균값을 달리한 유한요소모델에 대한 선형좌굴해석을 수행하였다. 최종적으로 이론식을 사용한 등가모델의 좌굴 하중 계산 결과와 유한요소해석 결과를 비교하여 두께 방향 섬유체적비 불균일이 원통형 복합재 격자 구조의 좌굴하중 저하의 원인이 될 수 있음을 확인하였다.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제25권6호
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• pp.74-86
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• 2021

복합재 격자구조체는 요구 하중을 최소한의 무게 및 두께로 지지하는 구조체로, 고강도 탄소섬유에 에폭시 수지를 함침시켜 필라멘트 와인딩 공법으로 제작된다. 구조적으로 반드시 필요한 부분만을 적층 및 제작하므로 항공기 동체, 위성발사체 및 유도무기 등에 적용하여 경량화를 극대화 할 수 있다. 본 논문에서는 대형 원통형 및 콘형 복합재 격자구조체의 설계, 해석, 제작 및 평가까지 전 순기에 해당하는 복합재 격자구조체 개발 및 평가를 수행하였다. 실제 발사체 및 유도무기에 적용이 가능하도록 직경 2,600 mm, 길이 2,000 mm의 원통형 격자구조체와 상단 직경 1,300 mm, 하단 직경 2,500 mm, 길이 900 mm의 콘형 격자구조체를 개발하였으며, 하중시험을 통해 대형 복합재 격자구조체의 성능을 평가하였다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.80-85
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• 2023

원통형 복합재 격자 구조는 필라멘트 와인딩 공법으로 제작되며 제작 공정에서 두께방향 섬유체적비 불균일이 발생할 수 있다. 섬유체적비 불균일은 구조의 강성에 영향을 미칠 수 있으며 강성 및 좌굴 특성이 변화할 수 있다. 본 연구에서는 두께방향 섬유체적비 불균일이 복합재 격자 구조의 비틀림 좌굴 하중에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 섬유체적비 변화에 의한 강성 변화를 유한요소 모델에 적용하였고 비틀림 하중을 가한 뒤 좌굴 해석을 수행하였다. 두께방향 섬유체적비 편차에 따른 좌굴 하중을 비교하였다. 섬유체적비 불균일에 의해 비틀림 좌굴 하중이 저하될 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.331-337
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• 2017

복합재 격자 구조물은 무게가 가볍고 비강성, 비강도가 높다는 장점이 있으며 주로 압축 하중이 작용하는 발사체구조에 적용된다. 그러나 필라멘트 와인딩 기법으로 제작되므로 섬유가 겹쳐지는 부분에서 기공과 결함이 발생하게 된다. 설계 하중 도출을 위한 해석 모델 검증을 위해 구조물의 강성, 강도 확인이 필요하지만 Full scale 시험의 경우 시간, 공간상의 제약이 따르며 구조물의 형상이 복잡하므로 시험에 어려움이 많다. 따라서 강성 확인을 위한 Subelement 단위의 시험법이 필요하다. 본 논문에서는 복합재 격자 구조물을 단위격자구조로 가공하였으며 각각 압축, 굽힘 시험을 수행하여 나선 리브, 원주 리브의 강성을 확인하였다. 휘임, 비틀림 형상을 가진 원통형 복합재 격자 구조물의 강성 평가를 위한 압축, 굽힘 시험법을 제안하였으며 유한요소해석을 수행하여 시험결과와 비교하였다.

• Composites Research
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• 제31권4호
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• pp.161-170
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• 2018

원통형 복합재 격자 구조체는 필라멘트 와인딩 기법으로 제작되며 제작 공정에서 발생할 수 있는 섬유체적비 불균일과 수지응집층은 구조체의 강성도 및 강도에 영향을 줄 수 있다. 구조체의 주요 요소인 후프 및 헬리컬 리브의 단면 분석을 통해 섬유체적비 불균일 및 수지응집층의 존재 여부를 확인하였으며, 단면 분석 결과를 바탕으로 후프 및 헬리컬 리브에 대한 실험 및 이론적 접근을 통해 섬유체적비 불균일 및 수지응집층이 리브 요소의 강성도에 미치는 영향을 분석하였다. 섬유체적비 불균일이 후프 리브의 굽힘 거동에 영향을 미치는 것을 확인하였으며 헬리컬 리브의 경우 섬유체적비 불균일 및 수지응집층에 의해 강성도에 변화가 있음을 확인하였다.