• 한국어업기술학회:학술대회논문집
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• 한국어업기술학회 2003년도 추계 학술대회 논문집
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• pp.39-42
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• 2003

최근에 널리 쓰이고 있는 섬유강화 복합재료는 플라스틱 재료가 갖고 있는 가공성의 장점을 충분히 발휘한 재료로서 모재인 수지와 강화재인 강화섬유로 구성되며 사용된 섬유의 종류에 따라 유리섬유강화플라스틱(GFRP : glass fiber reinforced plastic)과 탄소섬유강화플라스틱(CFRP : carbon fiber reinforced plastic)으로 구분된다. 이 두 복합재료가 건설, 선박, 자동차 그리고 우주항공분야에 이르기까지 거의 모든 산업에서 다양하게 이용되고 있다. (중략)

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권3호
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• pp.282-289
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• 2014

합판과 유리섬유강화플라스틱을 조합하여 적층 후 $1.96N/mm^2$의 압력으로 $150^{\circ}C$에서 1시간 고밀화시킨 유리섬유 강화플라스틱 적층판을 제작하였다. 제작된 5가지의 유리섬유강화플라스틱 적층판을 각각 기둥재와 접하는 집성재에 부착하여 부분보강보부재를 제작하였다. 더불어 합판과 시트형 유리섬유강화플라스틱을 적층한 보강적층목재핀과 유리섬유로 보강한 원통형 단판적층기둥재로 기둥-보 접합부를 제작하였다. 기준시험편으로는 원주목과 집성재로 제작한 보부재, 드리프트핀을 사용한 접합부를 제작하여 모멘트 저항 내력을 평가하였다. 시험결과 기준시험편과 비교하여 부분보강보부재를 사용한 시험체들이 평균 1.8배 높은 내력성능이 측정되었다. 모든 부분보강보부재와 원통형 단판적층기둥재에는 파단이 발생하지 않았으며 접합부의 인성과 강성이 모두 양호하게 측정되었다. 부분보강보부재의 보강효과는 시트형 유리섬유강화플라스틱이 직물형 유리섬유강화플라스틱으로 보강한 적층판보다 양호한 보강효과를 보였으며, 시트형 유리섬유강화플라스틱을 각층에 삽입한 적층판이 접합내력과 변형각 모두 양호하여 보부재의 부분보강에 적합한 것을 확인하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권6호
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• pp.861-867
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• 2015

유리섬유 보강적층재의 파괴인성을 평가하기 위하여 Compact tension (CT)형 시험을 실시하였다. 보강재는 직물형 유리섬유와 시트형 유리섬유강화플라스틱을 사용하였으며, 보강적층재는 층재사이에 보강재를 삽입 적층하였다. ASTM D5045에 의거하여 CT형 시험편을 제작하였다. 시험편의 길이는 끝면거리를 고려하여 선정하였으며, 인위적인 노치 끝에 볼트구멍(12 mm, 16 mm, 20 mm)을 선공하였다. 시트형 유리섬유강화플라스틱 보강적층재의 파괴인성하중은 보강하지 않은 적층재보다 최대 33% 증가하였으며, 직물형 유리섬유 보강적층재는 최대 152% 증가하였다. 이중외팔보(Double Cantilever Beam)이론에 의한 응력확대계수는 시트형 유리섬유강화플라스틱 보강적층재의 경우 1.08~1.38이었으며, 직물형 유리섬유 보강적층재는 1.38~1.86이었다. 이는 직물형 유리섬유 보강적층재의 경우 유리섬유와 층재의 섬유배열방향이 직교하여 파괴하중으로 인한 목재의 할렬진행을 억제시켰기 때문이다.

• 콘크리트학회지
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• 제5권3호
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• pp.187-194
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• 1993

본 논문에서는 유리섬유의 적층수, 유리섬유의 배향각도에 대한 유리섬유 강화 플라스틱(Glass Fiber Reinforced Plastics ; GFRP)의 인장거동 변화를 고찰하고, 이들의 상관관계를 규명하기 위하여 일련의 GFRP 시험체에 대하여 인장실험을 수행하였다. 시험체는 폭12.5mm, 길이 60mm크기로 일정하게 제작하였으며, 시험체에 대하여 인장실험을 수행하였다. 시험체 제작시 유리섬유로 적층수는 14, 22, 30층, 유리섬유의 배향각도는 0$^{\circ}$, 30$^{\circ}$, 45$^{\circ}$로 하였다. 인장실험시 각 시험체의 파괴양상, 극한하중 및 하중변화에 대한 인장변형율을 조사하였고, 이들 결과를 토대로 유리섬유의 적층수와 배향각도에 따른 GFRP의 극한하중, 응력-변형율 선도 및 탄성계수 등을 비교 분석하였다. 한편 본 논문에서는 유리섬유의 적층수, 직경 변화에 따른 GFRP관의 파괴거동을 고찰하기 위하여 4점 재하법에 의한 GFRP관의 휨파괴실험을 수행하였다. 실험에 사용된 시험체는 길이 1200mm로 하였으며, 유리섬유의 적층수를 30, 35, 40층, 관의 직경을 50, 100, 150mm로 하였다. 파괴실험시 각 시험체의 하중변화에 대한 휨 변형율, 중앙점 처짐량 및 항복하중을 측정하였고, 이들 결과를 토대로 유리섬유으 적층수와 관의 직경에 따라 GFRP관의 항복하중 및 파괴에너지를 비교 분석 하였으며, 항복시 파괴에너지를 추정할 수 있는 제안식을 유도하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.349-357
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• 2019

유한요소법(finite element method)은 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 더욱더 현실적으로 해석하고 예측하는 방법으로 다양한 분야의 제품 개발에 적용되고 있다. 하지만 섬유배향과 변형률 속도가 역학적 특성에 영향을 미치는 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료에 관한 수치해석을 이용한 접근 방법은 현재까지 다소 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat의 수치해석 재료 모델을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 역학적 특성을 정의하고 검증하는 것에 있다. 또한 이를 통해 좀더 현실적으로 고분자 복합재료의 거동을 예측하고자 한다. 이를 위해 다양한 고분자 중 30wt%의 단섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 섬유배향과 변형률 속도에 따른 인장 특성을 참고문헌을 통해 조사하였다. 또한 Moldflow 프로그램을 사용한 사출해석을 통해 유리섬유 배향 정보를 계산하였으며 이를 매핑(mapping) 과정을 통해 유한요소 인장 시편 모델에 전달하였다. 대표적인 유한요소 상용 프로그램 중 하나인 LS-DYNA는 유리섬유 배향과 변형률 속도에 따른 복합재료의 인장 특성을 연구하기 위해 Digimat과의 연성해석(coupled analysis)에 활용되었다. 그리고 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료를 해석하기 위한 LS-DYNA의 다양한 비등방성(anisotropic) 재료 모델들의 장단점을 서로 비교하고 평가하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제36권4호
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• pp.19-25
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• 2008

유리섬유강화플라스틱(GFRP : Glass fiber reinforced plastic) 보강 집성재를 제작한 후 유리섬유강화플라스틱의 체적비에 따른 휨강도 성능을 평가하였다. 집성재 제작에는 평균함수율 8%, 비중 0.54의 국산 낙엽송(Larix kaempferi Carr.) 제재판($2cm(h){\times}10cm(b){\times}360cm(l)$)을 7층으로 적층하여 집성재($10cm(b){\times}14cm(h){\times}180cm(l)$)를 제작하였다. 유리섬유강화플라스틱은 인장응력을 받는 하층의 최외각층과 윗층 사이에 두께 0.1 cm (체적비 0.7%)와 0.3 cm (체적비 2.1%)로 보강하였다. 유리섬유강화플라스틱을 체적비 0.7% 보강한 집성재의 경우 Control 집성재보다 휨강도가 12% 정도 증가하였으며 체적비 2.1%를 보강한 집성재의 경우 휨강도가 28% 정도 증가하였다. 또한, 유리섬유강화플라스틱 보강층이 파단의 진행을 억제하였으며 파괴되지 않은 부분은 약 90%의 휨강도를 유지하고 있었다. 접착성능 평가 결과 블록 전단 강도는 KS F3021의 합격기준 $7.1N/mm^2$를 만족하였으며 침지박리시험과 삶음박리시험 결과 박리율 5% 이하로 접착성능도 양호하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.81-93
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• 2020

본 연구를 통해 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 해석하고 예측하는 방법인 유한요소법(Finite Element Method, FEM)을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 피로 특성을 분석하였다. 이를 구현하기 위해 평균장 균질화(mean-field homogenization) 이론을 활용하여 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat을 이용하였다. 이를 통해 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 미세 구조와 재료 모델을 정의하여 더욱 현실적으로 고분자 복합재료의 피로 거동을 예측하고자 한다. 참고문헌을 통해 시험 온도, 섬유배향, 응력비, 시편의 두께 등 다양한 변수들을 사용하여 30wt%의 단 섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 고분자 복합재료의 피로 특성을 조사하였다. 섬유배향 정보를 계산하기 위한 사출해석은 Moldflow 소프트웨어을 활용하였으며, 이를 유한요소 피로시편 모델에 매핑하였다. 대표적인 유한요소 상용 소프트웨어인 LS-DYNA는 섬유배향에 따른 고분자 복합재료의 응력 진폭을 계산하기 위해 Digimat과의 연성해석에 활용하였다. 그리고 수치해석을 활용한 피로수명 해석을 위해 다양한 재료 모델들로 구성된 FEMFAT 소프트웨어를 사용하였다. 선형 재료 모델의 연성해석 결과는 높은 응력 진폭에 의한 재료의 국부적 비선형이 발생하는 LCF 영역의 피로 특성을 연구하기 위해 Neuber 법칙을 사용하여 재료의 피로 거동을 분석하였으며, 비선형 재료 모델의 연성해석 결과 역시 FEMFAT을 활용한 피로수명 해석에 사용되었다. 연성해석과 피로해석의 결과는 섬유배향에 따라 유한요소 시편의 두께 방향으로 분석하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 형태학적, 역학적 구조에 대해서 평가하였다.

• Composites Research
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• 제24권4호
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• pp.41-47
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• 2011

본 연구는 사출 성형 공정을 통하여 제작되는 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 구조해석 기법에 관한 내용으로 소재의 이방성 기계물성을 예측하고 이를 구조해석에 적용하도록 하였다. 사출 성형 공정을 통하여 제작되는 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 구조해석에 있어서 기존의 경우는 일반적으로 소재의 기계적 물성을 균질 등방성 탄성 모델로 이용하여 왔으나, 실제 부품 파손 모드와 크게 상이한 경우가 많다. 이러한 점을 극복하고자 사출 성형 g,름 해석, 일방향성 복합재료의 Halpin-Tsai 식과 배향 평균 모델을 도입하여 단섬유강화 플라스틱 복합재료의 섬유배향 효과가 고려되도록 새로운 구조해석 시스템을 개발하였다. 해석의 정확도는 시편시험 결과와의 비교를 통하여 검증하였으며, 섬유 배향 및 웰드라인 영향 및 섬유 함량에 따른 변화가 해석에 장 반영됨을 확인하였다. 또한 자동차 부품에 개발된 해석 시스템을 적용하여 균질 등방 모델과 달리 부품의 위치별로 다른 기계적 성능이 반영되고, 사출 게이트 위치에 따라 유리섬유 배향이 변화하여 부품의 성능이 달라짐을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권2호
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• pp.199-204
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• 2013

최근 차량 경량화를 통한 에너지 절감을 위해서 무거운 철강재료를 경금속이나 복합재료로 대체하는 연구가 많이 진행되고 있다. 이중, 폴리머 기반의 복합재료는 사출성형을 통해서 복잡한 형상의 제작이 가능하고, 유리섬유나 탄소섬유를 함께 사용하여 철강재료 수준으로 기계적 물성을 높일 수 있는 장점이 있다. 하지만 엔진의 고온과 우기에서의 높은 습도 환경은 폴리머의 기계적 물성을 낮추기 때문에 재료선택 과정에서 반드시 고려해야 한다. 본 연구에서는 사출성형을 통해 만들어진 유리섬유강화플라스틱을 엔진룸 내부 온도와 유사한 $85^{\circ}C$ 환경과 우기시의 최대 수분흡수 환경하에서의 기계적 물성변화를 인장시험을 통해 알아보았다. 그 결과, 고온환경에서 최대인장강도가 약 23% 감소를 보였고, 수분에 의해서는 약 30% 감소하였으며, 고온과 수분 모두에 대해서는 약 70% 감소를 확인하였으며 이는 재료 선정시 반드시 고려해야 할 영향으로 판단되었다.

• Composites Research
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• 제22권4호
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• pp.13-19
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• 2009

접착제에 의한 접합기술은 다양한 목적과 환경에서 널리 사용되는 방법이다. 그 중 우레탄 접착제는 저온에서의 우수한 접착 특성으로 인하여 액화천연가스 운반선과 같은 극저온 환경의 접착에 사용되고 있다. 유사한 우레탄 접착제라도 각기 다른 기재와의 접착특성을 갖게 된다. 특히 기재에 사용된 수지의 종류와 섬유와의 상응성에 따른 접착력의 변화는 산업현장에서의 접착제 선정에 매우 중요한 인자로 작용된다. 본 연구에서는 서로 다른 제조사의 우레탄 접착제를 사용하여 동일한 리섬유강화복합재료에 접착하였을 때 실험 온도에 따른 다른 경향의 박리강도를 얻었다. 그 원인을 주사전자현미경을 사용하여 검토하였으며, 실혐 결과 극저온에서 접착제와 복합재료 수지간의 접착력은 거의 유사하였으나 접착제와 가재에 노출된 유리섬유간의 접착력이 달라짐에 따른 원인으로 확인하였다.