• 폴리머
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• 제25권1호
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• pp.15-24
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• 2001

본 연구에서는 불포화 폴리에스테르 수지의 글리콜 몰비에 따른 경화거동을 실험하였다. 경화과정은 Tanaka 강체진자(rigid-body pendulum)형 점탄성 모델과 differential scanning calorimetry(DSC)법을 이용하였다. 강체진자의 회전축부에 수지막을 형성하여 자유진동을 시키면 수지막의 점탄성 변화에 응답하여 pendulum의 진동주기 T 및 대수 감쇄율 ${\Delta}$가 변화한다. Pendulum의 회전축부에 있어서의 수지막의 역학적인 응답을 pendulum의 진동 운동으로 취급하고 T 및 ${\Delta}$를 이용, 수지막의 dynamic modulus(E') 및 modulus loss(E')을 구하는 계산식을 만들었다. 이 측정법과 계산식을 이용하여 불포화 폴리에스테르 수지의 경화과정에 있어서의 점탄성 변화를 추적하여 수지막의 경화성의 차이를 알 수 있었다. Neopentyl glycol(NPG)의 몰비가 증가할수록 진동주기의 감소폭 기울기에 의한 경화반응속도가 느리고, damping 값에 의한 점도값의 상승속도가 감소하는 경화거동을 고찰하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제19권2호
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• pp.17-28
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• 2012

WB-PBGA 패키지를 구성하는 솔더볼 재료나 수지 복합재의 열-기계적 물성치는 온도에 대단히 큰 영향을 받을 뿐 아니라, 온도가 유지되는 시간에도 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 무연 솔더 WB-PBGA 패키지의 변형 거동을 신뢰성 있게 해석하기 위하여 재료의 비선형성을 고려한 유한요소 해석을 수행하고 무아레 간섭계 실험결과와 비교하였다. 먼저 수지 복합재의 점탄성 거동을 파악하기 위해 수지 접합재와 패키지 기판으로 구성된 이종접합체를 대상으로 하여 수지 복합재의 온도와 시간에 종속적인 점탄성 거동에 대해 유한요소 해석을 수행하고 결과를 분석하였다. 무연 솔더가 실장된 WB-PBGA의 열-기계적 거동을 파악하기 위하여 솔더는 점소성 물성치를, 수지 복합재는 점탄성 물성치를 적용하여 온도 변화에 따르는 유한요소 변형해석을 수행하여 실험결과와 비교하였다. 결과적으로 패키지의 변형은 수지 복합재의 재료 모델에 따라 대단히 크게 달라지며, 수지 복합재는 온도와 시간에 영향을 받는 점탄성 물성으로 해석해야 함을 알 수 있었다. 본 논문에서와 같은 SAC 계열 무연 솔더 WB-PBGA 패키지의 경우 유리전이 온도가 $135^{\circ}C$ 정도로 비교적 높은 B-type 수지 복합재의 점탄성 물성치를 적용했을 때 상대적으로 신뢰성 있는 해석 결과를 얻을 수 있는 것으로 밝혀졌다.

• 유변학
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• 제11권1호
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• pp.9-17
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• 1999

본 연구에서는 페놀 수지/탄소섬유 복합재료가 상온에서부터 $400^{\circ}C$까지의 온도범위에서 유리 전이와 분해반응을 경험하면서 나타내는 점탄성 특징을 연구하였다. 가교 결합된 페놀메트릭스의 전형적인 유리전이에 따라 저장 탄성율(storage modulus)은 유리전이에 의하여 감소하였고 고무상태(rubbery state)에 도달함과 동시에 후경화 반응과 분해 반응 등을 포함하는 복합적인 고온반응에 의하여 증가하다가, 최대점을 보인 후 다시 감소하는 모습을 보였다. 유리전이 과정은 시간-온도 중첩원리에 따라 해석하였으나, 분해반응이 수반된 고온에서의 점탄성 특징은 저장 탄성율을 수직 및 수평 방향으로 이동시키어 마스터 커브를 완성 할 수 있었다. 이러한 실험적 결과를 토대로 아레니우스식과 Havriliak-Negami식에서 유추된 점탄성 모델을 이용하여 유리전이와 분해반응이 연속적으로 진행되는 과정을 정량적을 해석할 수 있었다. 이때의 완화시간은 유전이 과정을 통하여 감소하다가 고무상태에 이르러 최소값을 보여주고 이후로는 고온반응에 의하여 증가하는 모습을 보여주었다. 본 연구에서 제안된 점탄성 해석 방법은 반응이 수반된 열경화성 복합재료가 보여주는 점탄성 계수의 복잡한 거동을 온도와 주파수(frequency)에 따라 정확하게 묘사함으로서 이 모델링의 유용성을 증명 할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제33권4호
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• pp.220-227
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• 2020

탄소 섬유 강화 복합재료 성형 시 섬유는 열변형이 거의 없는 반면에 수지는 시간 및 온도변화에 따라 물성이 변화하며 제품에 잔류응력이 발생한다. 잔류응력의 원인은 경화 과정에서의 섬유와 수지의 열팽창 계수 차이, 수지의 화학 수축이며 이로 인해 스프링 인, 뒤틀림 등의 열 변형이 발생한다. 열 변형은 제품의 품질을 결정하는 주요한 요인으로 복합재료 공정에 있어 반드시 고려되어야 한다. 본 연구는 잔류응력에 의한 열 변형을 예측하기 위해 3-D 점탄성 모델을 적용하여 서브루틴을 제작하고 기존의 2-D 점탄성 모델의 평판 유한 요소 해석결과와 비교해 유한 요소 해석 기법을 검증하였다. 검증된 기법으로 L-형상 구조를 해석하여 스프링 인 현상을 예측, 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.211-217
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• 2012

본 연구에서는 유리단섬유로 보강된 분사식 섬유보강 복합재료의 인장거동 평가를 위한 실험 및 해석연구를 수행하였다. 이를 위해 다양한 변형율속도(strain rate)에 따른 에폭시수지 및 분사식 섬유보강 복합재료의 인장강도 실험을 수행하였다. 본 연구에 사용된 분사식 섬유보강 복합재료는 15mm 길이로 절단된 유리단섬유가 25% 부피비율로 혼입된 보수 보강용 재료이다. 에폭시수지의 점탄성 특성을 고려하기 위해 역산모델링(inverse simulation)을 수행하여 변형율속도에 따른 점성변화를 함수식으로 제안하였다. 역산모델링을 통해 제안된 함수식을 미세역학 기반의 점탄성 손상모델(micromechanics-based viscoelastic damage model; Yang et al., 2012)에 적용하여 분사식 섬유보강 복합재료의 인장거동을 수치적으로 해석하였다. 분사식 섬유보강 복합재료의 인장거동 해석결과와 실험결과를 비교하여 미세역학 기반의 점탄성 손상모델의 정확성을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.426-433
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• 2021

탄소 섬유 강화 복합재료는 오토클레이브 공정 시 발생하는 잔류응력이 발생하고, 스프링 인, 뒤틀림과 같은 열변형으로 인해 치수 결함이 발생한다. 열변형의 주요원인은 제품의 형상, 수지의 화학 수축과 열팽창, 몰드의 재질과 표면 상태에 따른 몰드 효과 등 다양한 요인에 의해 발생한다. 본 연구는 열변형을 예측하기 위해 점탄성 모델 해석 기법을 평판 모델에 적용하여 열변형의 주요 원인인 수지의 화학 수축과 열팽창의 영향을 분석했고, 몰드 유무에 따른 3-D 점탄성 모델의 해석 기법을 검증했다. 검증된 3-D 점탄성 모델의 해석 기법을 이용하여 L-형상의 몰드 효과를 분석한 결과, 동일한 재질의 몰드를 사용했더라도 표면 상태에 따라 잔류 변형이 다르게 나타났다.

• 폴리머
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• 제24권5호
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• pp.589-598
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• 2000

불포화 폴리에스테르(unsaturated polyester : UPE) 수지를 다가알콜 (propylene glycol : PG, neopentyl glycol : NPG)의 각 몰비를 조정하여 포화 이염기산(isophthalic acid : IPA)과 불포화 이영기산 (maleic anhydride : MA)의 혼합물로 축합반응으로 제조하였다. 고체의 표면특성을 결정짓는 임계표면장력(${\gamma}_{c}$)을 Zisman plot으로 평가하였고, 또한 수지의 구조와 물성과의 관게를 레올로지 측정으로 조사하였다. 고체 glass에 의한 (${\gamma}_{c}$)은 UPE 수지 액체들에 대해서 30.5mN${\cdot}m^{-1}$를 얻었고, PG/NPG 몰비중 NPG 함량이 증가할수록 UPE 수지 용액의 접촉각과 표면장력이 감소됨을 확인할 수 있었다. 그리고 글리콜 몰비가 다른 UPE 수지의 동적 점탄성을 측정하면 정상류 점도의 전단속도 의존성, 동적 탄성율의 각 주파수 의존성에 의해 순수한 PG보다는 NPG의 함량이 증가할수록 낮은 값을 얻을 수 있었다.

• 유변학
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• 제8권2호
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• pp.129-138
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• 1996

접착강도는 접착제의 점탄성을 반영한 온도·속도 의존성을 나타낸다는 것이 잘 알 려져있다. 특히 유리전이온도(Tg)에서의 역학적 완화기구가 접착층의 변형을 수반하는 접착 층의 변형을 수반하는 접착강도에 크게 영향을 미치고 있다. 또한 접착계의 모드I의 변형에 너지 해방율(GIC)를 측정할때에도 접착제의 변형과 파괴가 발생하기 접착제의 점탄성이 그 값에 어떠한 영향을 미치는 지에 흥미가 깊다. 본 연구에서는 2종류의 에폭시 수지를 블랜 드한 접착제를 이용하여 일정한 측정조건에서 인장 접착강도와 GIC의 상관관계에 대하여서 도 토론하였다.

• Composites Research
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• 제27권4호
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• pp.174-181
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• 2014

본 연구에서는 탄소섬유 강화 복합재의 점탄성 성질을 적용한 유한요소 해석에 대해서 기술하였다. 고온의 성형과정에서 발생하는 가장 중요한 문제 중 하나는 잔류응력의 발생이다. 잔류응력으로 인해 성형이 끝난 후 뒤틀림, 균열이 일어 날 수 있으며 이는 완성품에 심각한 결함을 가져올 수 있다. 잔류응력의 주요 원인은 점탄성이며 고온의 성형과정에서 열팽창계수의 차이와 수지의 시간 및 온도에 대한 물성의 변화로 인해 발생하는 탄소섬유 강화 복합재의 특징이다. 화학 수축도 잔류응력에 많은 영향을 주며 이를 고려한 뒤틀림 예측에서 오차를 줄일 수 있는 중요한 요소이다. 본 연구는 복합재 성형에 사용된 온도변화에 대한 경화도와 점탄성 효과, 화학수축을 유한요소 해석으로 수행하기 위한 기법을 연구하고, 점탄성의 영향성을 연구하였다. 기존에 연구되어 있는 논문을 참고하여 서브루틴의 타당성을 검증한 후 나아가 복합재의 적층각의 변화에 따른 응력과 변형을 해석해 봄으로써 실제 복합재의 성형 시 발생하는 휨 현상에 대한 예측방법을 제시하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.119-126
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• 2001

유리와 같이 취성이 큰 재료의 파단면을 주의하여보면 반원형의 곡선이 이따금씩 여러개 나타나 있는 것을 볼 수 있다. 이것은 진행 중에 있는 균열이 어떠한 부분으로부터 나온 음파(횡파)와 만났을 때 일어나는 흔적으로 Wallner선 이라고 한다. 초음파 Fractography는 파괴 시험시 강력한 초음파를 사용하여 파단면에 이와 같은 Wallner 선을 인공적으로 발생시켜, 파면해석을 통하여 파괴속도등 파괴연구에 필요한 정보를 얻는 수법이다. 이 수법은 유리와 같은 비정질 탄성태의 파괴속도 측정을 위해 Kerkhof에 의해 최초로 고안되었으며, 수지와 같은 점탄성재료에 대해서는 Takahashi에 의하여 PMMA(Polymethy1 Methacrylate)재에 강력한 초음파를 사용하여 그 가능성이 제기된 이후 PMMA와 EPOXY재등의 점탄성재료의 파괴속도측정과 파괴강성등의 측정에 본격적으로 연구되기 시작하였다.