• Composites Research
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• 제24권4호
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• pp.11-16
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• 2011

극저온 응용에서 사용하는 고분자복합재료의 계면물성 유지가 아주 중요하다. 본 연구에서는 상온과 극저온에서 사용하는 단일 탄소섬유강화 에폭시 복합재료를 마이크로드롭넷 시험과 전기-미세역학시험법을 이용한 계면전단강도와 겉보기 강성도를 평가하였다. 탄소섬유와 저온용 에폭시의 극저온에 따른 기계적 물성변화를 확인하였다. 극저온에서 탄소섬유 인장실험 결과, 상온과 비교하여 강성도는 유지하면서 강도와 연신율이 감소하였다. 이에 비해, 에폭시 기지는 상온보다 극저온에서 강도가 증가되었으나, 연신율이 감소하는 결과를 보여주었다. 이는 탄소섬유에 비해 에폭시 수지내 존재하는 빈 공간이 극저온에서 열적 수축이 최대로 일어나기 때문이다. 계면전단강도는 $-10^{\circ}C$에서 최대를 보인 후에 극저온까지 점차 감소를 보여 주었다. 그러나, 탄소섬유와 YDF-175 에폭시가 극저온에서도 여전히 상온보다 양호한 계면전단강도를 보여주었다. 이 결과는 아주 유용하며 선정된 저온용 에폭시의 인성과 계면접착력이 극저온에서도 유지되기 때문이다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.43-51
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• 2014

철도에서 토공구조물은 입경이 큰 조립지반재료를 주요한 재료로 사용하고 있다. 그러나 이들 재료에 대한 미소변형 거동을 평가할 수 있는 동적물성 산정에 대한 연구는 대형시험장비의 부족으로 거의 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 국내 철도설계기준에 제시되어 있는 입도분포, 단위중량 등의 기본 조건에 맞는 강화노반(보조도상, 입도조정층), 접속부 자갈재료, 상부노반재료에 대해 대형반복삼축압축시험을 수행하여 저변형률 수준에 따른 정규화전단탄성계수와 감쇠비곡선을 제안하고, 각 재료별로 수식 모델과 계수를 제시하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권4호
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• pp.333-346
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• 2002

재료에 가해지는 하중에 따른 변형정도를 측정하는 연속압입시험은 비파괴적으로 재료의 기계적 물성을 직접 평가할 수 있는 기법으로, 하충의 범위에 따라 macro, micro 그리고 nano의 세 범위로 나눌 수 있다. Macro 범위는 kgf 영역에서 사용되어, 국부 영역의 인장물성과 신뢰성 저하의 주요 원인인 잔류응력을 구할 수 있으며, 최근에는 국내기술에 의해 관련 기기와 기술이 개발되었다. 산업구조물, 사용중인 배관 등 기존 시험법으로는 평가하기 힘든 소재의 신뢰성 평가에 많은 활용이 이루어지고 있다. Micro 범위는 gf 영역으로, macro 범위보다 높은 분해능에 의해 용접부 등 물성 구배가 존재하는 재료에 사용된다. 한편 mgf 영역의 극미소하중에 적용되는 nanoindentation technique은 기본적으로 경도와 탄성계수를 구할 수 있으며, 잔류응력, 인장물성 등을 유도하는 연구가 진행중이다. 반도체 재료, 다 상 재료, 바이오 소재 등에서 많은 활용이 이루어지고 있으며, 그 수요가 급격히 증가하고 있는 추세이다. 이러한 연구 들올 바탕으로 하여 국제 표준 규격 및 국내 표준 규격의 제정이 추진 중이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권10호
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• pp.1229-1237
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• 2013

본 연구에서는 증분소성이론에 기초한 구형압입이론을 크리프 물성을 평가하기 위한 압입이론으로 확장했다. 먼저 크리프변형률 기울기가 일정한 지점을 유효 응력-변형률속도 최적 관측지점으로 선정했다. 구형압입시험 전산모사를 이용해 크리프 지수와 계수를 변화시켜 가면서 이에 따른 재료의 거동을 무차원 변수들 (${\xi}$, ${\psi}$)의 회귀식으로 표현해 크리프 물성평가를 위한 새로운 수치 접근법을 구축했다. 이를 토대로 구형압입시험으로부터 재료의 크리프지수 및 계수를 예측하는 물성평가 프로그램을 개발했다. 압입 하중-변위 곡선으로부터 크리프지수는 평균 1.5%, 크리프계수는 평균 1.0% 이내의 오차범위에서 물성치들을 얻을 수 있다.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.1-8
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• 2007

본 연구에서는 에폭시 수지조합에 따른 탄소섬유강화 복합재 프리프레그 제작 및 극저온 인장시험을 통해 극저온에서 우수한 기계적 물성을 갖는 복합재 수지조합을 제시하였다. 환경챔버를 이용하여 상온으로부터 $-150^{\circ}C$ 까지 6회의 열-하중 사이클을 수행한 일방향 복합재 시편에 대하여 $-150^{\circ}C$에서 복합재의 인장강도와 강성을 측정하였다. 또한, $-150^{\circ}C$에서 복합재의 섬유수직방향 인장물성 및 면내 전단물성과 같은 모재 지배적인 물성 측정을 통해 수지조성변화가 섬유와 모재의 계면에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과, bisphenol-A 형의 에폭시와 CTBN 고무 변성 형 필러를 비교적 다량으로 함유한 수지조성을 갖는 복합재 시편이 극저온에서 우수한 기계적 물성을 보임을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권9호
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• pp.859-869
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• 2009

물성치와 하중-변위곡선을 일대일 대응 시킬 수 있는 함수를 생성함으로써, 미지 재료에 대한 압입시험 데이터로부터 바로 재료물성을 찾는 압입물성평가 기법을 제시했다. 원뿔형 압입 유한요소해석으로 압입자 중심각이 압입 하중-변위 곡선에 주는 영향을 살펴 보았다. 이로부터 한 압입자 중심각에 대해 같은 Kick's law 계수 C를 갖는 두 재료들이 압입자 중심각이 변하면 서로 다른 C 값들을 가짐을 확인했다. 이어 영률, 항복강도, 변형경화지수와 하중-변위곡선 사이의 상관관계들을 분석하고, 항복변형률이 변형경화 지수와 더불어 중요한 변수임을 확인했다. 이 두 특성들을 바탕으로 이중원뿔형 압입 물성평가 수식들을 작성했다. 1회 압입 후 재료의 영률을 평가하고, 두 압입자를 이용해 얻은 하중-변위 곡선들로부터 곡률계수들을 구해 항복변형률과 변형경화 지수를 구했다. 제시된 물성평가법은 압입 하중-변위곡선들로부터, 압입자 물성과 선단반경에 상관없이, 평균오차 2% 내에서 재료 물성값들을 준다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.177-177
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• 2011

현재 대부분 사용되는 지하매설물용 뒤채움재는 다짐공법을 많이 사용하고 있으며, 실제로 이러한 방법은 부적절한 다짐으로 인해 침하 및 내구성 저하로 인해 파손을 초래하는 경우가 많다. 이러한 문제를 해결 할 수 있는 하나의 대안으로 유동성 뒤채움재를 이용할 수 있다. 유동성 뒤채움재는 초기 유동성, 시간에 따른 자기 강도 발현 무다짐공법 적용 등 많은 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 현장발생토사, 정수장슬러지 및 폐타이어분말 등 재활용 재료를 이용한 유동성 뒤채움재의 기본물성을 평가하였다. 각각의 재활용재료에 대한 입도 및 비중을 평가하였고, 최적배합설계를 결정하였으며, 모형 시험과 유한요소 해석을 위한 기본 물성값을 위해 일축압축시험, 삼축압축시험, 공진주시험 등을 수행하였다. 최적배합설계를 산정하는 과정에서 수행한 실험중 대표적인 시험으로 자가수평능력 및 자기다짐등에 필요한 유동성을 판단하는 Flow시험(ASTM D 6133) 결과 기준으로 정한 20cm이상의 값을 얻을 수 있었으며 일축압축강도의 경우 시공 후 유지 보수가 용이한 강도인 $3.0kg/cm^2{\sim}5.6kg/cm^2$이하로 설계하였으며 28일재령 일축압축강도 결과 $3.15{\sim}3.74kg/cm^2$라는 유지보수에 적당한 결과값을 나타내었다. 이 배합이 현장에서 사용이 가능하다는 것으로 판단하고 현장모형시험과 유한요소해석를 통하여 현장에서 사용하였을 때 관의 변형과 관에 작용하는 하중변화를 확인하고 현장모형시험과 유한요소해석 간의 상관관계를 규명하였다. 현장 모형 시험은 현장과 비슷하게 제작된 모형을 이용하였으며 최대한 현장과 비슷한 조건에서 뒤채움재를 타설과정 중과 타설이 완료된 상태에서 7일 양생 후 하중재하와 같이 두가지 경우에서 수직 수평토압, 관의 수직 수평변위, 관의 종단변형을 측정하였다. 유한요소해석 프로그램은 Midas GTS를 이용하여 실시하였으며 관의 변형률, 유효응력을 측정하여 규명하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권3호
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• pp.331-338
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• 2008

본 연구에서는 국내에서의 생산되는 강관의 도복장 재료 및 방법별로 관체 시편을 이용하여 도복장강관의 성능을 시험하였다. 도복장강관의 원관의 물성 및 화학조성의 분석결과 모두 기준에 적합하였다. 강관의 도복장 재료의 물성시험 결과, 블론아스팔트와 콜타르에나멜은 비용이 저렴하고 기계적 성질은 매우 우수하나, 유기용매에 녹는 단점을 지니고 있고, 도복장강관이 도복장재료로서 성능이 떨어지는 것으로 나타났다. 또한 두껍게 도복할 경우, 강관 자체의 하중이 필요 이상으로 높아지는 문제가 발생할 수 있다. 당김강도 시험과 음극박리 시험결과, PE-3층 도복장방식이 우수하였으며, PE의 도복장방법에 따라서는 압출식(T-Die) 3층 폴리에틸렌(PE 3-Layer)이 분말용착식 폴리에틸렌(PE Fluidized)보다 당김강도가 강하며 음극박리 면적도 작았다. 압출식(T-Die) 3층 폴리에틸렌(PE 3-Layer)은 기계적 특성, 열적 특성 모두 우수하였고, 내화학성도 뛰어났다. 액상에폭시는 수지 선정과 경화 조건에 따라서 도장재의 특성을 변화시킬 수 있다. 본 시험에서 사용된 폴리우레탄은 강관과의 접착력도 에폭시에 비하여 낮았으며, 수분 흡수율은 에폭시 보다 높은 결과를 나타내었다. 폴리우레탄을 도복장재료로 사용하기 위해서는 우레탄의 기본물성과 최적의 도장조건을 도출하는 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서 실험한 시편 중에서는 현재 압출식으로 제조한 PE-3층 도복장방법이 가장 우수한 것으로 평가되었지만, 앞으로 기타 다른 도복장재료와의 추가 검증시험이 필요할 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제19권5호
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• pp.20-27
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• 2006

니켈 나노와이어 고분자 복합재료의 자체 감지 및 계면 물성평가를 전기적 미세역학적 시험법을 이용하여 조사해 보았다. 본 연구에 사용된 미세 역학적 시험법은 인장과 압축 하중이 연속적으로 작용/완화 되었을 때, 온도, 습도에 대한 가시적인 감지가 가능한 시험법이다. 니켈 나노와이어 강화 에폭시 복합재료에서 니켈 나노와이어의 형상비에 따른 기계적 물성은 동일한 반복하중과 가변하중이 작용 하였을 때 전기적 Pull-out시험법을 통하여 간접적으로 측정하였다. 니켈 나노와이어 강화 에폭시 복합재료의 인장시험을 통해서 얻은 강성도와 겉보기 강성도를 비교해 보면 그 경향은 상호 일치함을 알 수 있었다. 니켈 나노와이어 강화 에폭시 복합재료를 이용하여 온도와 습도에 의한 영향으로 발생되는 반응을 감지할 수 있었다. 인장과 압축하중이 작용/완화 되었을 때 자체감지능은 니켈 나노와이어 강화 실리콘 복합재료에서 전기적 접촉 저항도 측정을 통해 관찰하였으며, 서로 반대의 경향으로 나타나는 것을 확인 하였다. 이것은 실리콘 기지재에 분산되어 있는 니켈 나노와이어간의 접점 연결 메카니즘이 다르기 때문에 발생되는 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제32권5호
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• pp.270-278
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• 2019

본 연구에서는 섬유, 기지 및 계면으로 구성된 단방향 복합재료의 대표체적요소를 이용해서 가로방향 기계적 물성을 계면 특성 변화에 따라 예측하고 시험결과에 맞춰 계면의 특성의 보정을 실시하였다. 섬유와 기지로 모델링 된 기존의 대표체적요소는 섬유 길이방향 기계적 물성에 대해 예측 정확도가 높으나 가로방향에 대하여 어느 정도의 편차를 보인다. 따라서, 이런 차이를 보완하기 위해 계면 영역을 도입하였고, 계면의 두께, 탄성 물성과 강도 파라미터에 따라 기계적 물성을 보정하여 복합재료 대표체적요소를 통한 예측의 정확도를 향상시켰다. 그 결과, 복합재료 대표체적요소의 길이방향 물성의 정확도는 유지한 채 가로방향 강성 및 강도의 정확도가 향상됨을 확인하였다.