• 한국항공우주학회지
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• 제37권8호
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• pp.751-758
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• 2009

본 논문에서는 항공기 구조용 탄소 복합재 단일겹침 접착 체결부에서, 파손하중에 영향을 미치는 주요인자들의 효과를 실험으로 연구하였다. 실험을 위해 제작공정 4가지, 겹침 길이 5가지, 모재 두께 4가지에 대한 시편 총 335개를 제작하였다. 예상대로 겹침길이가 감소할수록, 모재두께가 증가할수록 파손강도가 높아지는 것을 확인하였다. 그러나 제작공정의 측면에서는, 접착제가 없는 일체성형 시편과 이차접착 시편의 강도가 동시접착이나 접착제를 사용한 일체성형 시편에서보다 높은 파손강도를 보이는 흥미로운 사실을 발견하였다. 특히 이차접착 시편의 강도가 일체성형 시편의 강도와 유사하거나 더 높은 현상을 발견하였는데, 이는 접착제의 강도가 모재의 층간강도보다 높거나 최소한 비슷한 수준임을 의미하는 것으로 볼 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.1-5
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• 2019

본 연구는 접착조인트의 파손모드 및 파손강도 연구를 위해 단일 겹침 시편(Single lap shear joint)을 이용하여 해석을 실시하였다. 알루미늄과 스틸, Araldite 접착제를 이용, 시편을 제작하여 인장시험을 진행하였으며 시험데이터를 이용, 유한요소해석 결과와 비교 분석하였다. 알루미늄과 스틸, 접착제 모두 비선형해석을 통해 정확한 거동을 묘사하고자 하였다. 시험결과 파단강도는 Overlap length와 Width가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였다. 또한 이종재료 조인트의 경우 동종재료 조인트와 비교 시 10~17% 정도의 파손강도 증가를 보였다. 이는 강성이 강한 스틸을 함께 사용함으로써 판재의 굽힘변형이 줄어들고 이를 통해 본드의 응력집중을 막는 효과를 가져왔기에 나타난 현상으로 분석된다. 유한요소해석을 통한 응력분포 및 변형률 분포를 분석한 결과 동종재료의 경우 본드 양 끝단, 이종재료의 경우 강성이 약한 판재와 가까운 부분에서 집중이 발생하였다. 응력집중 및 파손의 주요 인자를 확인하기 위해 본드의 각 성분 별 응력 값을 측정해 본 결과 1-3방향 전단응력 이 파손의 가장 큰 인자로 분석되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1265-1272
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• 2014

본 논문에서는 CZM(Cohesive Zone Model)을 이용하여 돔 분리형 복합재 압력용기 접착 체결부의 점진적 파손 해석에 대한 연구를 수행하였다. 접착 요소(cohesive element)의 물성을 도출하기 위해 모드I, II 그리고 혼합모드에 대한 층간파괴인성들을 시험을 통해 도출하였다. 이때, 모든 시험편은 복합재 압력용기와 동일한 필라멘트 와인딩 제작공정을 통해 제작되었다. 이중 겹치기 이음(double-lap joint) 시험은 접착제의 전단강도와 CZM을 이용한 점진적 파손해석의 신뢰도 검증을 위해 수행하였다. 그 결과, 접착제의 전단강도는 시험으로부터 32MPa을 얻었고, 시험과 해석의 오차는 약 4.4%의 오차가 발생하여 CZM이 접착 체결부의 점진적 파손 거동을 비교적 잘 모사함을 확인하였다. 최종적으로 신뢰성이 검증된 CZM을 복합재 압력용기 접착 체결부에 적용하여 운용하중조건에서의 점진적 파손해석을 수행한 결과, 전체 200mm를 갖는 접착 체결부 길이의 약 5.8%만이 점진적 파손이 발생하는 것으로 나타나 복합재 압력용기의 구조 안전성에는 영향을 주지 않음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권9호
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• pp.841-850
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• 2008

본 연구에서는 탄소 복합재와 알루미늄 2024-T3 단일겹침 체결부에 대해, 체결방법을 접착, 리벳, 리벳/접착 하이브리드의 세 가지로 변화시키면서 체결방법에 따른 파손하중과 파손모드를 실험을 통해 연구하였다. 세 가지 체결방법에 대해 각각 겹침길이 3가지와 적층순서 2가지, 총 82개의 시편을 제작하였다. 접착제는 FM73m, 리벳은 NAS9308-4-03을 사용하였다. 접착 체결과 하이브리드 체결에서는 겹침길이가 커짐에 따라 파손하중이 증가하였고, 리벳 체결에서는 겹침길이에 따른 파손하중 변화가 나타나지 않았다. 단순 접착 및 리벳 체결부에서는 적층순서에 따른 일관된 경향을 발견하기 어려운 반면, 하이브리드 체결부에서는 인접층의 적층각 차이가 작은 적층판을 사용한 체결부의 파손하중이 높게 나타났다. 접착 체결과 하이브리드 체결의 주된 파손모드는 층간분리이고 리벳 체결은 국부적 베어링 파손을 동반한 리벳 파손으로 나타났다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제49권4호
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• pp.114-125
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• 2016

옻은 동아시아 지역에서 신석기시대부터 널리 사용되어 온 대표적인 천연수지이다. 옻은 주로 옻칠 공예품의 재료로서 방수, 방충, 방부 등의 내구성과 내마모성이 있어 도료로 널리 사용되어 왔다. 옻은 중국과 일본의 칠기유물 출토현황을 근거로 신석기시대에 출현한 것으로 보고 있으나 우리나라에서는 청동기시대 이후 발굴조사를 통해 칠기 유물이 출토되고 있다. 옻의 초기 용도는 접착제로 추정되고 있으며 문헌을 통해 옻이 역청, 교, 난백과 함께 접착제로 사용되어 왔음이 확인되었다. 특히 평택 대추리 출토 옹관편의 복원에 칠과 대마가 사용된 것으로 분석되어 원삼국시대에 이미 접착제로서 사용되어 왔으며 이후 파손된 도자기의 접합 복원에 칠을 사용하였고 조선시대에는 그 위에 금분 등으로 장식하는 사례가 한동안 지속되었다. 현재도 옻칠 개금, 나전칠기, 건축물 보수공사 등에서 옻은 접착제로서 사용되고 있다. 문화재 보존처리에서 접착제의 주요 선택 기준의 하나인 가역성의 문제로 옻은 문화재 복원에 거의 사용되고 있지 않지만, 고대부터 접착제로 사용되어 온 전통재료로서 옻은 강한 접착강도와 내구성 등의 장점을 보유하고 있다. 최근 합성수지 접착제에서 방출되는 유해한 휘발성 유기화합물의 존재와 환경에 의한 열화문제 등이 대두되고 있어 천연수지인 옻이 주목받고 있다. 특히 옻과 교의 배합으로 제조한 접착제를 통해 화학적 변용과 활용의 가능성이 확인된 바 있다. 중국과 일본에서도 옻을 현대적 도료 및 기능성 재료로 활용하는 연구가 지속되고 있다. 추후 옻의 분자수준의 화학적 연구가 진전되어 기능성 재료로 실용화하고 현대적으로 활용할 수 있는 연구가 활성화 되어야 할 것으로 생각한다.

• Composites Research
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• 제19권4호
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• pp.23-30
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• 2006

극저온 추진제 탱크를 개발하는 과정에서 복합재와 알루미늄 라이너를 접합하기 위한 접착제의 선택은 탱크의 안전성과도 직결된 매우 중요한 문제이다. 따라서 적합한 극저온용 접착제를 선택하기 위해 3종류의 접착필름이 선정되었으며 극저온용으로 개발된 탄소섬유/에폭시와 라이너 재료로 사용되는 알루미늄으로 구성된 양면 겹치기 조인트 시편을 제작하였다. 제작된 시편을 극저온 환경챔버를 사용하여 상온과 $-150^{\circ}C$에서 인장실험을 수행하여 각 접착제의 접착강도를 비교하였으며 파손 특성을 분석하였다. 또한 양면 겹치기 조인트 시편의 각 구성재료의 온도에 따른 기계적 물성변화를 측정하였으며 이를 이용하여 ABAQUS를 통한 유한요소해석을 수행하여 양면 겹치기 조인트 시편의 인장시험결과를 분석하였다.

• Composites Research
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• 제26권2호
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• pp.129-134
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• 2013

극저온 환경에 노출되는 구조체의 접착조인트의 경우 피접착물과 접착물 사이에서 열팽창계수 차이로 인해 계면에서 잔류응력이 발생하게 되는데 이에 의해 접착조인트 내부에 미소균열, 층간분리 등의 형태로 파손이 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 높은 비강성, 낮은 열팽창계수의 특성을 지닌 메타 아라미드 섬유를 에폭시 기지재의 보강재로 사용하였다. 표면처리 공정을 간소화하기 위해 전기방사법의 고분자 혼합법(polymer blend method)으로 코어-쉘 구조의 메타 아라미드/에폭시 나노섬유를 제조하였다. 극저온 환경에서 계면특성이 향상된 코어-쉘 구조의 나노섬유를 보강한 에폭시 접착제의 전단물성을 확인하기 위해 환경챔버를 이용하여 $-150^{\circ}C$의 저온에서 단일 겹치기 실험(single lap joint test)을 진행하였다. 또한, DCB(double cantilever beam) 실험을 통해 파괴인성을 측정하였다. 그 결과, 극저온에서 일반 메타 아라미드 나노섬유에 비해 코어-쉘 구조의 메타 아라미드/에폭시 나노섬유를 보강한 접착제 시편이 우수한 계면특성으로 인해 물성이 크게 향상되었음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권10호
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• pp.2520-2528
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• 2000

Mechanical and physical properties of composite materials make a great difference due to their cure process condition. In order to clarify the effect of cure process condition on the microscopic damage behavior and failure mechanism of Carbon/Epoxy composites, three point bend test has been performed. For this purpose, two kinds of specimens with single adhesive and multiple adhesive layers were prepared. For single adhesive layer, four different types of specimen were used, that is, non-sanding, sanding, cocured, laminated specimens. Three different types of specimen were also used for the multiple adhesive layer, non-sanding, sanding, cocured specimens. Acoustic emission technique has also been employed to monitor the damage progresses associated with each micro-failure mechanism. The characteristics of AE parameters associated with micro-failure mechanism of each specimen were discussed.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권4호
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• pp.127-134
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• 2021

In this study, the adhesive fracturing characteristics of a DCB specimen due to single and heterogeneous bonding materials under tearing load was investigated. The experiments were conducted to examine the fracturing properties of the adhesive DCB specimen. As an experimental condition, a forced displacement of 3mm/min was applied to one side while the other side was fixed. As a result of the experiment, it was found that the AL6061-T6 material was superior to the CFRP material in terms of maximum stress, specific strength, and energy release rate when compared to the adhesive fracturing property of a single material. We tested CFRP-AL, a heterogeneous bonding material, and compared its experimental results to the results from the single materials. Based on these results, CFRP-AL with a heterogeneous bonding material was observed to have the superior structural safety compared to single materials for the mode III fracture type.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.26-33
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• 2007

본 논문에서는 풀아웃 하중과 전단하중을 받는 복합재 샌드위치 인써트 조인트의 강도 특성을 실험으로 연구하였다. 샌드위치의 면재는 탄소 평직, 심재는 노멕스 하니콤, 접착제는 FM73을 사용하여 동시성형으로 제작하였다. 코어의 높이와 밀도, 면재의 두께, 하중의 형태를 달리하여 10종류, 총 75개의 인써트 조인트에 대한 실험을 수행하였다. 실험 결과, 풀아웃 하중에서는 코어의 높이와 밀도가 모두 파손하중에 영향을 미치지만 밀도의 영향이 상대적으로 더 크게 나타났다. 전단하중의 경우 면재의 두께가 파손하중에 결정적인 영향을 미치는 반면, 코어의 높이는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 동일한 치수의 조인트에서도, 포팅된 쎌의 수에 따라 파손하중은 달라지며, 특히 풀아웃 하중에서 그러한 특성이 현저하게 나타났다.