• Composites Research
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• 제32권2호
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• pp.108-112
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• 2019

최근 복합재를 적용한 경량화에 관한 연구가 지속적으로 수행됨에 따라 탄소섬유 복합재료를 사용하여 강성대비 경량화를 목표로 하는 부품 연구가 증가하고 있다. 복합재료는 등방성 재료와는 달리 적층판의 방향과 적층 순서에 따라 물리적 특성이 변화한다. 그러므로 복합재료 사다리의 경우 계획한 설계를 검증하기 위해서 구조 해석을 수행하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 패브릭 소재를 적용하여 사다리를 설계하였다. 또한 유한요소해석을 통하여 하중 위치가 사다리에 미치는 영향을 분석하고 가장 문제가 되는 위치를 선정하여 구조적 성능을 분석하였다. 다양한 적층 순서를 적용하여 구조해석을 실시하고 각 층에서의 파손 값을 측정함으로써 적층 순서가 사다리의 구조 강도에 미치는 영향을 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권4호
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• pp.461-466
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• 2013

섬유강화 복합재료는 무게 절감을 위해 다양한 공학 분야에 널리 사용되고 있다. 각 층의 재료 물성치는 일반적인 금속재료에 비해 더 불확실한 것으로 알려져 있으며 하중 방향에 따라 매우 민감하게 반응한다. 그러므로, 복합재 적층판의 설계에서 불확실성을 고려하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 COMSOL과 MATLAB을 이용하여 끝단 변위가 설계 요구조건으로 정의된 경우, 재료 물성치를 확률변수로 하는 복합재 적층판에 대한 신뢰성 해석을 수행하였다. 또한 근사기법의 효율성과 정확성을 확인하고 확률론적 민감도 해석을 수행하였다. 결과적으로 수중 비행체의 비행자세 안정장치에 대한 개선된 설계 방법의 적용가능성을 제시할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권12호
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• pp.1013-1020
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• 2017

본 연구에서는 굽힘 하중을 받는 복합재료 적층판에 대한 파손 강도를 예측하기 위하여 2D 변형률 기반의 파손 이론을 적용한 유한요소 해석을 수행하였다. 복합재료 적층판 내각 층의 파손 모드에 따른 강성저하를 고려하기 위해 점진적 파손 해석 방법을 적용하였다. 크로스 플라이와 준등방성 복합재 적층판에 대하여 3점 굽힘 시험을 수행하였다. 최대응력 이론, 최대 변형률 이론, 그리고 Tsai-Wu 파손 이론을 적용한 유한요소 해석을 수행하였다. 시험 및 파손 이론에 따른 해석 결과 비교를 통하여 2D 변형률 파손 이론의 정확성을 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권3호
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• pp.261-268
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• 2001

열-음향방출(thermo-AE) 기법을 이용하여 두께 3mm, $[+45_6/-45_6]_s$ 복합재료 적층판의 열응력 유기 손상에 대한 비파괴평가의 유효성을 연구하였다. 반복적인 열부하 사이클에 의해서 thermo-AE 사상수가 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타나서 열부하에 따른 카이저효과가 관찰되었다. 열부하사이클중의 thermo-AE거동을 분석하여 복합재료의 응력자유온도를 결정할 수 있었다. 초음파 C스캔, 광학현미경, 주사형 전자현미경을 통해 섬유파단과 모재파손이 관찰되었으며, 이들 파손 인자는 thermo-AE 신호의 단시간 퓨리에 변환처리에 의해 생성된 3종류의 서로 다른 시간-주파수 특성과 대응하였나 이 특성을 이용하여 복합재료의 냉각열처리 및 반복 열부하사이클시의 손상발생과정 및 내부 마찰거동 내역을 추적할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권1호
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• pp.46-53
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• 2008

복합재료의 내부 결함 평가를 위해 일반적으로 적용되어온 초음파 C-스캔 기법은 섬유자동 배열을 통한 정밀 성형 공정에 적용하기에는 많은 어려움이 있다. 따라서 본 연구는 복합재료의 정밀 성형 공정 중에 발생되는 각종 내부 결함들을 비파괴적, 비접촉으로 평가하기 위한 새로운 하이브리드 초음파 평가 기법을 확립하는데 목적이 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 초음파 산란 반사(scattering reflection) 방식을 토대로 한 새로운 이중 피치-캐치(dual pitch-catch) 기법을 확립하여 기존의 결함평가를 위해 시험편의 스캔에 소요되는 시간을 줄이면서 우수한 결함 영상을 얻을 수 있는 새로운 하이브리드 기법을 개발하였다. 즉 두 가지 종류의 열경화성 및 열가소성 복합재료(carbon/epoxy, carbon/PPS) 적층판의 내부 박리(delamination) 결함의 영상화를 위하여 레이저를 이용한 유도 초음파의 발생 및 이중 피치-캐치(pitch-catch)방식을 토대로 한 비접촉식 공기 정합 트랜스듀서(air-coupled transducer)를 이용하여 결함 영상을 얻기 위한 핵심 알고리즘을 확립하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제5권1호
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• pp.42-48
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• 2001

지난 20년 동안 인장하중과 굽힘 하중 상태에서 복합재료 적층판의 크기효과에 관한 많은 연구가 수행되었으며, 시편의 크기를 증가함에 따라 복합재 적층판의 강도가 저하되는 경향은 잘 알려져 있다. 그러나, 복합재 압축시험의 어려움으로 인해 압축하중 상태에서 시편의 파괴강도에 대한 크기효과에 관한 연구는 거의 수행되지 않았다. 본 연구에서는 홀을 갖는 복합재의 압축 강도에 대한 크기 효과를 고찰하기 위해 T300/924C, $>[45/-45/0/90]_{3S}$를 사용하였으며, 시편의 크기 변화를 위해 2차원면적 변화(시편의 폭 및 길이 변화)를 고려하는 평면 스케일링 방법을 사용하였다. 실험 결과는 유한폭을 가지는 평판에 대한 명확한 홀 크기 효과를 보였을 뿐만 아니라, 같은 a/W(홀 직경/시편 폭)를 갖는 시편에서도 크기 효과를 확인할 수 있었다. 반면에, 홀이 없는 시편은 명확한 강도 크기 효과를 보이지 않았다.

• 센서학회지
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• 제10권1호
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• pp.42-51
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• 2001

본 연구에서는 복합재료에 삽입된 광섬유센서의 인장하중하에서의 정적 물성치와 피로하중하에서의 동적 물성치를 실험적인 방법과 유한요소해석을 통하여 고찰하였다. 결과에 의하면 삽입된 광섬유센서는 인접한 강화섬유에 수직한 방향으로 삽입된 피로하중의 경우를 제외하고 복합재료의 기계적인 물성치에 큰 영향을 끼치지 않는다고 결론지을 수 있다. 광강도형 광섬유센서를 복합재료 적층판에 삽입하여 복합재 적층판의 강성저하를 측정함으로써 직교적층판 피로손상을 검출하였다. 이 실험의 결과에 의하면 광강도형 광섬유센서는 간단하고 저렴한 장치와 측정된 신호의 복잡한 후처리 과정이 필요 없다는 장점으로 인하여 구조물의 강성저하를 측정하여 피로손상을 감시하는데 있어서 큰 잠재력을 가진다고 할 수 있다. 또한 삽입된 광강도형 광섬유센서는 우수한 내 피로성과 넓은 강성측정 범위를 보였다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.61-68
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• 2022

복합재료는 비강도, 비강성 및 내부식성 등이 우수하여 항공우주산업뿐만 아니라 다양한 산업에서 사용되고 있다. 그러나 복합재료는 충격에 취약하고 이러한 충격은 복합 재료 내부의 균열 형성과 균열 성장으로 이어져 구조 파단의 원인이 된다. 본 논문에서는 음향 방출 신호 및 유한요소해석(Finite element analysis, FEA)을 이용하여 복합재 적층판의 Mode I 파괴 모드의 특성을 분석하였다. DCB 시험은 탄소/에폭시 적층판의 Mode I 파괴 특성을 분석하기 위하여 수행되었고 시편의 파괴에 의해서 발생되는 탄성파를 측정하기 위하여 시편에 음향 방출 센서를 부착하였다. 누적 음향 방출 에너지와 균열 선단 위치의 관계를 이용하여 시편의 파괴 인성(Fracture toughness, G_I)을 계산하였다. 계산된 파괴 인성 값을 유한요소모델에 적용하여 해석을 수행하였고 하중-변위 곡선 및 균열 길이-변위 곡선을 통하여 DCB 시험 결과와 비교/분석하였다. 유한요소해석 및 DCB 시험의 결과가 잘 일치함을 보였다.

• Composites Research
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• 제16권2호
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• pp.48-53
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• 2003

본 논문에서는 카본 블랙의 함유율에 따른 유리섬유/에폭시 직조 복합재료 적층판의 유전율에 대한 실험 및 예측방법에 대한 연구를 수행하였다. 유전율 측정은 5 GHz∼18 GHz의 주파수 영역에서 수행하였으며, 복합재료의 유전율은 카본 블랙의 함유율과 주파수의 함수로 얻을 수 있었다. 카본 블랙의 함유율에 따른 복합재료의 유전율을 모사하는 혼합법칙을 얻기 위한 새로운 방법이 제시되었으며. 이 방법에서는 실험적으로 얻기 어려운 카본 블랙 자체의 유전율도 얻을 수 있다. 혼합법칙으로 계산된 복합재료 유전율 결과는 실험적으로 얻은 유전율을 비교적 잘 모사하는 결과를 얻을 수 있었다.

• Composites Research
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• 제15권5호
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• pp.19-26
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• 2002

본 연구에서는 레이저 계측시스템을 이용하여 복합재료 구조물의 실제결함을 검출하였다. 다양한 하중을 적용하여 충격에 의한 복합재료 적층판의 층간분리, 하니컴 구조에서의 접착분리, 복합재료 적층판의 자유단 층간분리, 그리고 접착조인트 구조의 접착부위 접착부위와 같은 네 종류의 시험편을 제작하였고 ESPI와 전단 간섭계의 레이저 계측시스템으로부터 결함을 검출하였다. 열하중 방법을 통하여 시험편의 표면에 변형을 쉽게 일으켜 결함을 검출하였다. 실험결과 복합재료 구조물의 실제결함을 ESPI와 전단 간섭계로부터 쉽게 검출하였으며 더 나아가 ESPI와 전단 간섭계로부터 다양한 종류의 복합재료 구조물의 결함을 검출하는데 있어서 유용하게 이용될 것으로 사료된다.