• 한국재료학회지
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• 제8권4호
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• pp.304-311
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• 1998

0.07%C-0.014%Ti-0.015Nb-0.005%B강 (강종 B)을 각각 TMCP처리하여 그 기계적 특성과 B의 거동을 조사하였다. Ta-B강이 Ti-Nb-B강보다 인장강도는 더 우수하였으나 충격 흡수에너지는 훨씬 더 낮았다. Ta-B강의 강도가 Ti-Nb-B강보다 더 우수한 이유는 Ta-B강에서의 Ta의 석출강화 효과가 Ti-Nb-B강에서의 Ti와 Nb의 석출강화 효과보다 더 크기 때문으로 생각된다. Ta-B강은 입내파괴, Ti-Nb-B강은 임계파괴의 파괴양상을 보여이며, Ti-Nb-B강이 Ta-B 강보다 더 큰 충격 흡수에너지를 나타내었다. TMCP에서는 항온변태시의 평형석출과는 달리 연속냉각방법을 사용하였기 때문에 B가 결정립계에 평형적 또는 비평형적으로 편석되어 준안정상으로 생각되는 연속적인 필름 형태의 붕화물을 형성한다. 또한, 냉각속도의 차이에 따라 석출물은 결정질이 되거자 비정질이 되었다. B의 함량이 많은 Ti-Nb-B강에서는 석출물이 비정질상이었다. 한편, B함량이 적은 Ta-B강에서는 B강에서는 결정립계에서 B가 관찰되지 않아는데, 이것은 결정립계에서의 B의 석출이 B의 함량에 매우 민감함을 의미하는 것이다.

• 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.

• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.337-344
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• 2021

본 연구에서는 복합재료 팬 블레이드 도브테일 요소의 인장하중에 따른 점진적 파손거동을 유한요소 시뮬레이션을 통한 수치적 연구를 수행하고, 인장시험을 통하여 정확도를 검증한다. 도브테일 요소는 터보 팬 엔진의 팬 블레이드를 디스크와 결합시키는 조인트의 하나로, 통상 티타늄 등의 금속 재료로 제작되나 경량화 등의 이유로 복합재료의 적용이 연구되고 있다. 하지만 복합재료를 이용한 팬 블레이드 제조과정에서 드롭오프 플라이(Drop-off ply), 수지 포켓(resin pocket) 등의 제조 결함이 필연적으로 발생한다. 이러한 제조 결함이 복합재료 팬 블레이드 도브테일 요소에 미치는 영향을 확인하기 위해 유한요소모델을 이용한 수치해석을 수행하여 예측 결과와 인장시험 결과를 비교 분석한다. 이때 층간분리(delamination) 거동을 모사 가능한 응집영역 모델을 적용하였다. 결론적으로, 열 잔류응력 및 두께방향 압축하중에 의한 계면 물성 강화 효과를 고려하여 유한요소 해석결과와 시험결과 간의 높은 상사성을 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권7호
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• pp.745-751
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• 2011

입자강화 알루미늄 복합재의 강도를 계산하기 위하여 압밀 후 냉각할 때 일어나는 전위 펀칭을 유한요소로 모델링 하였다. 다양한 입자의 체적비에서 입자의 크기가 강도에 미치는 영향을 고려하기 위하여 강화 입자 주위에 변형률 구배 소성과 테일러 전위 모델을 적용하였다. 변형률 구배는, 구형 단위 셀이 냉각하는 동안 입자와 기지재의 열팽창계수 차이에 의한 전위 펀칭이 일어날 때 형성되는 등가소성변형률로부터 구하였다. 펀칭된 영역에 걸쳐 평균적으로 변형률 구배를 고려함으로써 항복 응력이 증가하는 것을 관찰하였다. 유한요소 해석을 활용하여 다양한 입자 크기와 체적비에 대하여 SiC 강화 알루미늄 356-T6 복합재의 축대칭 단위 셀의 인장시 강도의 변화를 예측하였다. 예측된 강도는 실험 데이터와 잘 일치하며, 입자 크기 의존 효과를 분명히 보인다.

• Composites Research
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• 제30권4호
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• pp.241-246
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• 2017

취성을 가진 섬유강화플라스틱은 충격을 받을 때 충격에너지를 흡수하면서 섬유와 기지재 간 계면에서 탈착 및 박리가 일어난다. 이는 복합재료의 에너지 충격흡수정도의 지표로 삼을 수 있다. 복합재료의 취성을 해결하기 위해 pine과 복합재료의 접착에 대한 연구가 되어 지고 있다. 이번 연구에서는 열처리 된 pine이 탄소섬유강화복합재료와 에폭시 접착제를 이용하여 접착되었다. 최적의 열처리 조건을 확인하기 위해, pine을 160도 및 200도 조건하에 열처리를 하였다. Pine 및 pine/탄소섬유복합재료의 기계적 및 계면물성을 파악하기 위해 인장, 인장중첩전단 및 아이조드 실험을 하였다. 또한, 열처리에 따른 나뭇결간의 결합력을 확인하기 위해 나뭇결 수직방향으로 인장시편 제조 후 파단될 때 탄성파를 음향방출시스템을 이용하여 분석하였다. 160도 조건으로 열처리 했을 때 나무강화 효과로 기계, 계면 및 나뭇결간의 결합력이 좋은 것을 확인하였다. 그러나 과한 열을 주게 되면 열에 약한 헤미셀룰로오스가 분해되면서 잡아주는 인자가 줄어들어 물성이 감소하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권6호
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• pp.731-736
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• 2021

오일펜스는 사고 초동조치로 기름 확산을 효과적으로 방지하는 아주 큰 역할을 한다. 그러나 사고 현장의 기름이나 구조물 등의 의해 파손되어 폐기되는 경우가 많이 발생되며, 회수된 폐 오일펜스는 소각처리과정에서 미세먼지 발생과 발암성분의 대기 배출 가능성이 높은 상황이다. 또한, 본체 일부가 손상되어 해상으로 유출되면서 해양 미세플라스틱과 같은 2차 환경오염의 원인이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 우리나라에서 가장 많이 사용하는 고형식 오일펜스 원단을 이용하여 내구성을 평가하였다. 본체부 샘플을 해수와 기름에 노출시킨 후, 기간과 온도에 따른 인장강도를 측정하였다. 그 결과 5일 노출후 해수에서는 13 %가 기름에서는 3 %가 감소하였으며, 온도변화에도 영향을 받는 것으로 나타났다. 오일펜스는 해수와 기름에 노출 뿐만 아니라 바람과 파도 등 다양한 영향을 받게 되므로 오일펜스의 내구성은 강화되어야 한다. 또한, 해양환경보호 측면에서 지속적인 사용을 위해서는 내구성 강화는 필수적이다. 이에 오일 펜스의 본체부 재질검사가 강화되어야 한다고 판단하여, 검정 시 본체부 원단 인장강도 품질을 확인할 수 있는 검정 개선방안을 제안하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권6호
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• pp.700-707
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• 2014

본 연구에서는 고온증기 및 오존처리 전처리 후, 습식 고전단 해섬하여 국내산 잣나무로부터 리그노셀룰로오스 나노섬유를 제조하였다. 고온증기 및 오존 전처리에 의해 헤미셀룰로오스 및 리그닌 성분은 각각 약 40%, 42%의 감소효과를 보였으며, 무처리 목분에 비교하여 습식 고전단 해섬처리 시간이 증가함에 따라 섬유의 직경이 더욱 크게 감소하였으며, 좁은 치수분포를 나타냈다. 두 전처리 후 얻어진 리그노셀룰로오스 나노섬유는 평균직경이 각각 19 nm 및 12 nm로 매우 가느다란 것으로 관찰되었다. 얻어진 리그노셀룰로오스 나노섬유를 폴리우레탄 폴리머의 강화필러로 첨가한 결과, 첨가량 및 해섬처리 시간이 증가함에 따라 복합재료의 인장강도와 탄성율이 증가하였다. 특히, 두 전처리 후 얻어진 리그노셀룰로오스 나노섬유의 경우가 전처리하지 않은 경우에 비해 복합재료의 인장강도 특성을 더 향상시키는 것을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권4호
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• pp.77-82
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• 2014

소프트 일렉트로닉스에 대한 많은 수요로 인해 신축성 전극이 주목 받고 있다. 그 후보 중 하나인 카본블랙 복합소재(composite)는 낮은 가격, 용이한 공정성뿐 만 아니라 특정 범위에서 인장에 따라 비저항이 감소하는 장점을 가지고 있다. 하지만 전자소자로 쓰이기엔 전기전도도가 좋지 못 한 단점을 가지고 있다. 그래핀은 2차원 나노구조의 카본 계열 물질로서 뛰어난 전기적 특성과 유연성을 가지고 있으며 그래핀의 첨가로 카본블랙 복합소재의 전도성을 향상시킬 것으로 예상된다. 본 연구에서는 그래핀을 카본블랙 전극에 첨가하여 강화된 전기적 특성을 조사하였다. 그래핀 첨가 카본전극의 전기저항률은 카본블랙 전극과 비교해 감소하였다. 이는 그래핀이 서로 접촉하지 않는 카본블랙 응집체를 연결하여 도전 구조를 강화하였기 때문이다. 또한 그래핀은 인장 시 나타나는 카본블랙 전극의 저항증가를 감소시켰다. 그 원인은 그래핀이 인장 시 멀어지는 카본블랙 응집체 간극을 연결함과 동시에 인장방향으로 정렬되기 때문이다. 결론적으로 그래핀 첨가는 카본블랙 복합소재의 전기적 특성을 향상시켜 신축성 전극으로서 2가지 효과를 부여한다.

• Composites Research
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• 제36권5호
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• pp.355-360
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• 2023

에폭시계 탄소섬유복합재는 고유의 높은 취성특성으로 인해 산업 응용에 적합성에 한계로 인성 특성을 향상시키기 위한 광범위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 최소 함량을 활용하는 데 중점을 두고 PA6입자(pPA6)와 CTBN에 의한 인성 메커니즘을 평가하는 데 초점을 맞춰 Mode I 파단 인성 및 인장강도 분석을 통해 다양한 농도의 p-PA6와 CTBN 첨가제, 즉 0.5, 1, 2.5 및 5 phr의 영향을 평가하였다. p-PA6는 1 phr의 비교적 낮은 비율에서 인성이 강화되었으며, 인장강도를 유지하면서 동시에 향상된 인성에 기여하는 지속적인 파단 거동으로 나타났다. 또한, p-PA6의 입자 응집에 영향에 의해 전체적인 인성 메커니즘에 영향을 미치는 것을 확인하였다. CTBN 첨가는 2.5 phr 이상의 높은 농도에서 인성의 증가하나, 인장강도의 감소를 동반하고 취성을 나타내는 기존의 복합재와 유사한 파단 거동을 관찰하였으며, p-PA6, CTBN 두 첨가 기술은 특정 농도 조건에서 인장강도를 미세하게 향상시키는 것으로 확인하였다. 해당 결과를 통해 p-PA6, CTBN 강화 기술 적용에 최적화된 조건이 확립하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제18권3호
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• pp.52-62
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• 1994

기계나 구조물 파괴의 대부분은 노치부를 기점으로 하여 발생하기 때문에 첨단복합재료를 노지부 재로서 안전하면서도 경제적으로 사용하기 위해서는 각종 조건하에 있어서 강도특성을 명확히 하는 것은 대단히 중요하다. 본 연구에서는 노치를 갖는 복합재료를 이용하여 각종조건하에서 강도특성평가실험을 행하였으 며, 얻어진 결과를 종합하면 다음과 같다. (1) 첨단복합재료 노치재는 試驗片의 幾可學的 形狀과는 관계없이 노치반경 p만에 의해 결정되는 최대탄성응력 $\sigma_{max}$일정의 條件下에서 破t짧된다. (2) 破斷時 최소단면에서의 공칭응력 $\sigma_{c}$와 응력집중계수 $K_{t}$와의 관계에 있어서,$\sigma_{c}$의 값이 $K_{t}$의 증대와 더불어 떨어지고 있는 부분과, $K_{t}$와 관계없이 거의 일정하게 되고 있는 부분으로 나누어지는 現象은 노치재의 回轉굽힘 또는 인장압축파열에서 보여지는 현상과 外觀上 對應하고 있다. 즉, 정적파괴와 피로파괴는 파괴의 양상이 비슷하다 (3) PEN수지단체의 경우, 피로균열발생은 점발생적 피로균열이 최대탄성응력에 의해 지배되며, 노치에 만감하며,균열전파수명은전수명에 비해 상당히 짧다. (4) 단탄소섬유강화복합재료의 경우, 피로균열은 섬유端에 응력이 집중하기 때문에 일반적으로 섬유端에서 아주 빠른 시기에 발생하지만, 섬유가 피로균열진전에 대해 방해물로 작용하기때문에 아주 천천히 전파한다. (5) 短탄소鐵維는 피로균열발생에 대해서는 負의 강화작용 전수명의 극히 초기단계에 피로균열 발생을, 피로균열전파에 대해서는 正의 강화작용을 한다. (6) 단탄소섬유를 PEN에 강화함으로 인해 정적강도 보다 피로강도에 더 큰 강화효과를 초래했으며, 선형노치역학의 개녀은 첨단 복합재료의 강도평가에 대단히 유효했다.