• Journal of Korean Society of Steel Construction
• /
• v.24 no.4
• /
• pp.399-410
• /
• 2012

In this study, vibration tests are performed on cantilevered and clamped-clamped laminated composite rectangular plates using experimental modal analysis technique. The damages are simulated by applying progressive line cracks to the laminated composite plates for damage evaluations due to crack growth. The changes of frequency response functions(FRFs), MAC values, and modal parameters (frequency, mode shape and damping ratio) of the damaged composite plates, which are obtained by the modal testing of impact hammer, are investigated. Each experimental modal parameter of the progressively damaged composite plates is compared with natural frequencies and mode shapes obtained by finite element analysis. It is seen that the damage can be evaluated from the changes in the geometric properties and structural behaviors of the laminated composite plates resulting from the model updating process of the finite element model as a benchmark.

• Composites Research
• /
• v.12 no.4
• /
• pp.42-54
• /
• 1999

FMLC(Fiber-Metal Laminate Composites) is a new structural material combining thin metal laminate with adhesive fiber prepreg, it nearly include all the advantage of metallic materials, for example: good plasticity, impact resistance, processibility, light weight and excellent fatigue properties. This research studied the optimum design of the FMLC subject to various loading conditions using genetic algorithm. The finite element method based on the shear deformation theory was used for the analysis of FMLC. Tasi-Hill failure criterion and Miser yield criterion were taken as fitness functions of the fiber prepreg and the metal laminate, respectively. The design variables were fiber orientation angles. In genetic algorithm, the tournament selection and the uniform crossover method were used. The elitist model was also used to be effective evolution strategy and the creeping random search method was adopted in order to approach a solution with high accuracy. Optimization results were given for various loading conditions and compared with CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic). The results show that the FMLC is more excellent than the CFRP in point and uniform loading conditions and it is more stable to unexpected loading because the deviation of failure index is smaller than that of CFRP.

• Journal of the Korean Institute of Gas
• /
• v.15 no.1
• /
• pp.35-39
• /
• 2011

The purpose of this paper is to analyze affecting ratios of strength safety in carbon fiber layer thickness of a composite fuel tank for FEV vehicles. To investigate affecting ratios by FEM modeling, the equivalent von Mises stress has been computed on the aluminum liner and carbon fiber layers of composite fuel tanks in hoop and helical directions respectively. According to the FEM results, the affecting ratios of an aluminum liner on the equivalent stress are 77.5% in hoop direction, 18.11% in $70^{\circ}C$ winded helical direction and 4.39% in $12^{\circ}C$ winded helical direction. These trends on the strength safety of carbon fiber layers have been shown as those of an aluminum liner even though the layer thickness ratio of $12^{\circ}C$ inclined carbon fiber is very high of 42% compared with that of hoop layer thickness. Thus, the computed results show that the strength safety of a carbon fiber fuel tank is more influenced by the winding angle rather than the fiber thickness of carbon fiber layers.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
• /
• v.10 no.2 s.35
• /
• pp.201-209
• /
• 1998

The presence of elevated temperature can alter significantly the structural response of fibre-reinforced laminated composites. A thermal environment causes degradation in both strength and constitutive properties, particularly in the case of fibre-reinforced polymeric composites. Furthermore, associated thermal expansion, either alone or in combination with mechanically induced deformation, can result in buckling, large deflections, and excessively high stress levels. Consequently, it is often imperative to consider environmental effects in the analysis and design of laminated systems. Exact analytical solutions of higher-order shear deformation theory is developed to study the thermal buckling of cross-ply and antisymmetric angle-ply rectangular plates. The buckling behavior of moderately thick cross-ply and antisymmetric angle-ply laminates that are simply supported and subject to a uniform temperature rise is analyzed. Numerical results are presented for fiber-reinforced laminates and show the effects of ply orientation, number of layers, plate thickness, and aspects ratio on the critical buckling temperature and compared with those obtained using the classical and first-order shear deformation theory.

• Journal of Korean Society of Occupational and Environmental Hygiene
• /
• v.25 no.2
• /
• pp.126-133
• /
• 2015

연구목적: 이 연구는 노동부의 보건진단 명령에 의해 유리섬유 강화플라스틱(FRP)을 이용한 이중벽 탱크 제조 사업장의 적층 공정 근로자들을 대상으로 스티렌 노출 특성을 평가하기 위해 수행되었다. 연구방법: 스티렌의 주요발생원 파악을 위해 불포화 폴리에스테르 수지(UPR), 경화제, 조색제, 세척액 등의 원료 내 스티렌 함유량을 가스크로마토그래피 질량분석기(GC-MS)를 이용하여 분석하였다. FRP 적층 공정에 근무하는 작업자들을 대상으로 NIOSH 1501 공정시험법에 의해 공기 중 스티렌 노출 농도에 대한 개인노출 평가를 실시하였고, 생물학적 노출 지표로 뇨 중 만델릭산을 채취한 후 고성능액체크로마토그래피(HPLC)로 분석하였다. 또한 각 직무 특성과 단위작업 중심으로 스티렌에 대한 단시간 노출평가를 수행하였다. 연구결과: 스티렌의 함유량이 가장 많은 주요 원료는 중량비율로37%의 스티렌이 함유된 UPR이었다. 적층 공정의 FRP분무 작업자와 보조 작업자들 모두 스티렌의 8시간 가중평균 노출기준(20 ppm)을 초과하였다. 단시간 노출평가 결과 FRP분무 작업자의 경우 45.9 ppm에서 86.1 ppm 수준으로 FRP를 사용하지 않는 작업보다 통계적으로 유의하게 높은 수준이었다(P<0.01). 가장 높은 수준의 스티렌에 노출되는 단위작업은 FRP를 이용하여 1차 코팅 하는 작업으로 특별한 관리가 필요하였다. 결론: 보건진단을 위해 실시한 이중벽 탱크 제조 사업장의FRP 적층 공정 작업자의 스티렌 노출수준은 노출기준을 초과할 정도로 높은 수준이었다. 그러나 탱크를 천장에 매달고 돌리면서 적층작업을 수행하기 때문에 적절한 국소환기 시스템을 구축하는데 어려움이 있다. 따라서 적절한 방독마스크 착용으로 스티렌 노출 예방이 필요하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.284-284
• /
• 2011

Ion sensitive field effect transistor (ISFET)는 용액 중의 각종 이온 농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. ISFET는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 즉각적인 반응속도, 기존의 CMOS공정과 호환이 가능하다는 장점이 있다. ISFET의 기본 구조는 기존의 metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)에서 고안되었으며, ISFET는 기존의 MOSFET의 게이트 전극 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다. ISFET소자의 pH 감지 메커니즘은 감지막의 표면에서 pH용액의 수소이온이 막의 표면에 속박되어 표면전위의 변화를 유발하는 것에 기인한다. 그 결과, 수소이온의 농도에 따라 ISFET의 문턱전압의 변화를 일으키게 되고 드레인 전류의 양 또한 달라지게 된다. 한편, ISFET의 좋은 pH감지특성과 높은 출력특성을 얻기 위하여 high-k물질들이 감지막으로써 지속적으로 연구되어져 왔다. 그 중 Al2O3와 HfO2는 높은 유전상수와 좋은 pH 감지능력으로 인하여 많은 연구가 이루어져온 물질이다. 하지만 HfO2는 높은 유전상수를 갖음에도 불구하고 화학용액에 대한 non-ideal 효과에 취약하다는 보고가 있다. 반면에 Al2O3의 유전상수는 HfO2보다 작지만 화학용액으로 인한 손상에 대하여 강한 immunity가 있는 재료이다. 본 연구에서는, 이러한 각각의 high-k 물질들의 단점을 보안하기 위하여 SiO2/HfO2/Al2O3(OHA) 적층막을 이용한 ISFET pH 센서를 제작하였으며 SOI 기판에서 구현되었다. SOI기판에서 OHA 적층막을 이용한 ISFET 제작이 이루어짐에 따라서 소자의 signal to noise 비율을 증대 시킬것으로 기대된다. 실제로 SOI-ISFET와 같이 제작된 SOI-MOSFET는 1.8${\times}$1010의 높은 on/off 전류 비율을을 보였으며 65 mV/dec의 subthreshold swing 값을 갖음으로써, 우수한 전기적 특성을 보이는 ISFET가 제작이 되었음을 확인 하였다. OHA 감지 적층막의 각 층은 양호한 계면상태, 높은 출력특성, 화학용액에 대한non-ideal 효과에 강한 immunity을 위하여 적층되었다. 결론적으로 SOI과 OHA 적층감지막을 이용하여 우수한 pH 감지 특성을 보이는 pH 센서가 제작되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.254-254
• /
• 2010

기존의 부유게이트를 이용한 플래시 메모리는 소자의 크기를 줄이는데 한계가 있기 때문에 이를 해결하기 위한 비휘발성 메모리 소자로 CTF가 큰 관심을 받고 있다. CTF 메모리 소자는 기존의 플래쉬 메모리 소자에 비해 쓰고 지우는 속도가 빠르고, 데이터의 저장 기간이 길며, 쓰고 지우는 동작에 의한 전계 스트레스에 잘 견뎌내는 장점을 가지고 있다. 최근 터널 장벽의 두께와 종류를 변화시킨 소자의 전기적 특성을 향상하기 위한 연구들은 많이 있었지만, 터널 장벽의 적층구조 변화에 대한 연구는 비교적 적다. 본 연구에서는 터널 장벽의 적층구조 변화에 따른 CTF 메모리 소자의 프로그램 동작 특성 변화에 대해 관찰하였다. 기존의 단일 산화막 (silicon oxide; O) 대신 산화막과 higk-k 물질인 질화막 (silicon nitride; N)을 조합하여 ON, NON, ONO로 터널 장벽의 여러 가지 적층 구조를 가진 소자를 설계하여 각 소자의 프로그램 동작 특성을 조사하였다. CTF 메모리 소자의 프로그램 동작 특성을 거리와 시간에 따른 연속방정식, Shockley-Read-Hall 유사 트랩 포획 방정식 및 푸아송 방정식을 유한차분법을 사용하여 수치해석으로 분석하였다. WKB 근사를 이용하여 인가된 전계의 크기에 따라 터널링 현상에 의해 트랩층으로 주입하는 전자의 양을 계산하였다. 또한, 터널 장벽의 적층구조 변화에 따른 트랩층의 전도대역과 트랩층 내부에 분포하는 전자의 양을 시간에 따라 계산하였다. 계산 결과에서 터널 장벽의 적층구조 변화가 CTF 메모리 소자의 프로그램 동작 특성에 미치는 영향을 알 수 있었다. 소자의 프로그램 동작 특성을 분석함으로써 CTF 메모리 소자에 적합한 터널 장벽의 구조를 알 수 있었다. 기존의 단일 산화막보다 얇아진 산화막의 두께와 낮은 질화막의 에너지 장벽 높이로 전자의 터널링 현상이 더 쉽게 일어나기 때문에 ON 구조로 터널 장벽을 적층한 CTF 메모리 소자의 프로그램 속도가 가장 빠르게 나타났다. 이러한 결과는 터널 장벽의 구조적 변화가 전자의 터널 효과에 미치는 영향을 이해하고 프로그램 동작 속도가 빠른 CTF 메모리 소자의 최적화에 도움을 줄 수 있다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.49 no.7
• /
• pp.549-555
• /
• 2021

Open hole strength of composite laminates is often used as the design allowable strength for designing composite aircraft structures, particularly those structures subjected to impact loading. Generally, the degradation of strength due to a barely visible impact damage (BVID) is assumed as the strength of 6.0 mm hole diameter in 24.0 mm width specimen. In this study, the residual strength static tests of composite laminates containing circular holes have been performed to investigate the effects of fiber orientation structure on open hole strength. The point stress criterion using a characteristic length is used to predict the open hole strength. The finite element analysis has been used to validate the analytical method. From the test results, it is shown that the characteristic length is related to the percentage of 0°, ±45° and 90° plies of the laminate. And regression analysis has performed to determine the characteristic length and strength of no hole specimens on the arbitrary layup pattern.

• Composites Research
• /
• v.20 no.5
• /
• pp.1-6
• /
• 2007

This study was performed to make a comparison on low-velocity impact behavior between graphite/epoxy composite laminate and steel plate. In order to validate the proposed scheme fur the impact behavior of the plate, the Karas's impact model was used. The impact models for this comparative study are the graphite/epoxy composite plate having $[0/90/45/-45/-45/45/90/0]_{8S}$ laminate sequence and the steel plate with a steel ball impactor. The low-velocity impact behaviors for two types of plates were comparatively investigated and performed by considering different impactor velocities and weights respectively. In this investigation, it was found that the composite laminate has impact energy absorption effect due to more flexible behavior than the steel plate, and also it has better characteristics on impact damage and weight.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.37 no.7
• /
• pp.627-633
• /
• 2009

Composite has become one of the most frequently used material for a tube of satellite camera due to its attractive characteristics. However, laminated composites can be weakened by delamination which comes from interlaminar stress. Such failure mode cause structural instability of the camera as well as degradation of optical quality. Therefore composite tube should be robust in delamination. Also, composite tube should have high stiffness, sufficient high natural frequency and small coefficient of thermal expansion. The design procedures presented in this paper are based on design of experiments. The experiments for mechanical analysis are designed by the tables of orthogonal arrays. In order to manipulate the various mechanical properties systematically, multiple-attribute decision making(MADM) is employed. Through analysis of variance and F-test, the critical design variables which have dominant influences on mechanical performance are determined. Finally improved ply angles for composite tube are determined.