• 세라미스트
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• 제13권6호
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• pp.54-63
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• 2010

• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.316-322
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• 2017

탄소섬유는 매우 우수한 기계적, 전기적, 열적 특성을 가진 소재로써, 고분자를 매트릭스로 하는 복합재료로써 산업적으로 널리 쓰이고 있다. 하지만 이 복합재료는 높은 강도 및 탄성을 가진 탄소섬유에 비해, 약한 고분자 매트릭스로 인한 분리 형상이 약점으로 지적되고 있다. 이를 해결하기 위해 강화재의 첨가가 필수적이다. 그래핀은 매우 우수한 기계적 물성을 지닌 강화재로써, 첨가 시에 높은 물성 향상을 기대할 수 있다. 하지만 그래핀 자체의 응집현상과 고분자 기지와의 약한 결합이 강화효과를 제대로 구현해내지 못하는 결과를 초래하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 핵심 기술로 제시된 것이 기능기화 방법이며, 이를 통해 분산성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 멜라민을 이용하여 그래핀 나노플레이틀릿의 기능기화를 진행하고, 이를 에폭시 고분자 기지와 혼합하였다. 제조된 그래핀 나노플레이틀릿/에폭시을 이용하여 탄소섬유 강화 고분자 복합재료를 제조하고 굽힘 특성과 층간전단강도를 측정하였다. 그 결과 복합재료의 기계적 물성이 증가되었으며, 그래핀 나노플레이틀릿의 분산성이 향상됨을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.419-425
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• 2014

본 논문은 200 미터급 다관절 복합이동 해저로봇(크랩스터, CR200)에 적용된 탄소섬유 복합소재 몸체 프레임의 구조해석에 대하여 다루고 있다. CR200 의 몸체 프레임은 탄소섬유 복합소재를 이용한 강화 플라스틱으로 제작되어 가볍고 강하며, 사람의 늑골구조를 모방하여 설계되었기 때문에 외부 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 해상에서 모선과 크레인을 사용하여 CR200 을 진수하거나 인양할 때, 해상상황에 따라 모선 운동에 의한 동적 하중이 몸체 프레임에 전달되기 때문에 프레임에 대한 진수 및 인양 조건에서의 구조적 해석이 필요하다. 구조해석의 신뢰성을 확보하기 위하여 본 논문에서는 몸체 프레임의 시편시험 결과를 이용하여 구조해석을 수행하고, 기존 금속재질의 프레임 모델과 구조적 특성을 비교하여 탄소섬유 복합소재 프레임의 구조적 특성을 정량적으로 비교하였다.

• Composites Research
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• 제28권1호
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• pp.15-21
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• 2015

본 논문에서는 해양레저분야에서의 현재 복합재 적용 현황과 33피트급 아메리카스컵 훈련용 세일링 요트 개발에 대해 기술한다. 항공분야와 달리 해양레저 분야에서의 복합재료는 최근에서야 적용 및 사용이 되기 시작했다. 다양한 해양레저 구조물 중에서도 특히, 아메리카스컵 세일링 경주 요트는 빠른 속도를 내야 하기 때문에 경량화 및 높은 기계적 성능이 요구되고 이에 따라 경주용 요트를 건조함에 있어 탄소섬유의 사용은 필수적이다. 탄소섬유강화 플라스틱 경주용 요트 제작 과정을 정립하기 위해 탄소 돛대와 탄소 요트 선체에 대한 최적화 설계와 생산 공법에 대해 논의되었다. 최종적으로 이렇게 제작된 탄소섬유강화복합재 세일링 요트는 운항시험을 통해 경주용 요트로써의 높은 성능을 보여주었다.

• 공업화학전망
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• 제24권2호
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• pp.31-37
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• 2021

일반적으로 cross-link된 열경화성 에폭시수지는 유기용매에 용해되지 않고 열에 용융되지 않는 특성이 있다. 따라서 에폭시수지가 사용된 물질, 특히 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)은 재활용이 어렵고, 사용 후 폐기물 처리에 막대한 비용이 소비되고 있다. 본 원고는 열경화성 에폭시수지 응용물 중 CFRP의 재활용을 중심으로 한 친환경적 재활용 기술에 관하여 정리하였다. 특히, CFRP의 구성요소인 탄소섬유(CF)와 기지재인 에폭시수지를 모두 재활용 할 수 있는 화학적 방법에 관하여 보고한다. 더 나아가 열경화성 에폭시수지의 화학적 분해물의 재이용기술에 관한 예를 소개한다.

• 한국건설순환자원학회지
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• 제17권1호
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• pp.10-14
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• 2022

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.1-15
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• 2023

미래모빌리티의 발전 기대에 따라 에너지 소비 절감에 대한 수요가 증가하고 있다. 경량구조용소재는 온실가스 배출 감소 및 에너지 효율 향상을 위한 방안으로 알려져 있다. 특히, 섬유강화복합재료(FRP, fiber reinforced polymer composite)는 뛰어난 기계적 특성 및 낮은 무게로 인해 기존 합금을 대체할 수 있는 소재로 주목받는다. 본 논문에서는, 탄소섬유강화복합재료(CFRP, carbon FRP) 및 자기강화복합재료(SRC, self-reinforced composite)의 산업 적용 및 연구 동향을 강화재, 고분자 매트릭스 및 공정에 기반하여 검토하였다. 항공분야에서 주로 활용되는 에폭시 수지 기반 오토클레이브 공법의 높은 공정단가 및 긴 제조시간을 극복하기 위하여, 속경화성 에폭시 수지를 이용한 고압수지이송성형 공정으로 CFRP가 적용된 전기자동차의 양산을 보고하였다. 또한, 탄소섬유복합재료의 재활용 이슈를 해결하기 위한 열가소성 수지 기반 CFRP 및 계면 향상 방안들이 재료 및 공정 측면에서 검토되었다. FRP의 우수한 기계적 특성을 유도하는 주요한 요인으로 알려진 완벽한 매트릭스-강화재 계면을 형성하기 위하여, 고분자 섬유에 동일한 매트릭스를 함침시킨 SRC에 대한 연구들이 보고되고 있다. 다양한 열가소성 고분자에 기초한 SRC의 물리적 및 기계적 특성들을 고분자 배향 및 복합재료 구조 측면에서 검토하였다. 또한, 고연 신 폴리프로필렌 섬유 기반 SRC의 공정창 확장을 위한 공중합체 매트릭스 전략이 논의되었다. 경량구조용소재의 CFRP 및 SRC 적용은 미래모빌리티의 에너지 효율 향상에 대한 잠재적인 선택을 제공할 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권6호
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• pp.674-680
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• 2013

해양레저 활동의 범위가 점차 원거리 항해로 확대되면서 거주가 가능한 크루즈보트가 각광받고 있다. 해양레저산업 선진국인 유럽, 북미의 경우 미려한 디자인, 인간공학적 구조 그리고 경량선체 소재 채택을 통한 연료효율 향상 등 크루즈보트의 설계와 제작에 있어 이미 경쟁력을 확보하고 있다. 반면, 국내의 경우 소형 레저보트 중심의 개발, 건조가 이뤄지고 있으며, 선체소재 또한 유리섬유강화복합재료(GFRP)가 대부분을 차지하고 있다. 본 연구에서는 원양항해가 가능한 50피트급 탄소섬유강화복합재료(CFRP) 선체 크루즈보트의 설계 및 특성에 관한 연구를 수행하였다. CFRP 선체 레저보트의 선형특성을 분석하여 설계선(MMU-C.B)의 선형을 제안하였으며, 이를 기반으로 CFRP 크루즈 보트의 설계모델을 구축하였다. 또한 GFRP 레저선박의 모형시험결과와 MMU-C.B 설계결과의 조선공학적 비교검토를 통해 설계선의 형상 그리고 저항 및 활주자세 특성을 분석하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제33권5호
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• pp.377-386
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• 2019

Flexible composite propellers have a relatively large deformation under heavy loading conditions. Thus, it is necessary to accurately predict the deformation of the blade through a fluid-structure interaction analysis. In this work, we present an LST-FEM method to predict the deformation of a flexible composite propeller. Here, we adopt an FEM solver called OOFEM to carry out a structural analysis with an orthotropic linear elastic composite material. In addition, we examine the influence of the lamination direction on the deformation of the flexible composite propeller.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제18권3호
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• pp.52-62
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• 1994

기계나 구조물 파괴의 대부분은 노치부를 기점으로 하여 발생하기 때문에 첨단복합재료를 노지부 재로서 안전하면서도 경제적으로 사용하기 위해서는 각종 조건하에 있어서 강도특성을 명확히 하는 것은 대단히 중요하다. 본 연구에서는 노치를 갖는 복합재료를 이용하여 각종조건하에서 강도특성평가실험을 행하였으 며, 얻어진 결과를 종합하면 다음과 같다. (1) 첨단복합재료 노치재는 試驗片의 幾可學的 形狀과는 관계없이 노치반경 p만에 의해 결정되는 최대탄성응력 $\sigma_{max}$일정의 條件下에서 破t짧된다. (2) 破斷時 최소단면에서의 공칭응력 $\sigma_{c}$와 응력집중계수 $K_{t}$와의 관계에 있어서,$\sigma_{c}$의 값이 $K_{t}$의 증대와 더불어 떨어지고 있는 부분과, $K_{t}$와 관계없이 거의 일정하게 되고 있는 부분으로 나누어지는 現象은 노치재의 回轉굽힘 또는 인장압축파열에서 보여지는 현상과 外觀上 對應하고 있다. 즉, 정적파괴와 피로파괴는 파괴의 양상이 비슷하다 (3) PEN수지단체의 경우, 피로균열발생은 점발생적 피로균열이 최대탄성응력에 의해 지배되며, 노치에 만감하며,균열전파수명은전수명에 비해 상당히 짧다. (4) 단탄소섬유강화복합재료의 경우, 피로균열은 섬유端에 응력이 집중하기 때문에 일반적으로 섬유端에서 아주 빠른 시기에 발생하지만, 섬유가 피로균열진전에 대해 방해물로 작용하기때문에 아주 천천히 전파한다. (5) 短탄소鐵維는 피로균열발생에 대해서는 負의 강화작용 전수명의 극히 초기단계에 피로균열 발생을, 피로균열전파에 대해서는 正의 강화작용을 한다. (6) 단탄소섬유를 PEN에 강화함으로 인해 정적강도 보다 피로강도에 더 큰 강화효과를 초래했으며, 선형노치역학의 개녀은 첨단 복합재료의 강도평가에 대단히 유효했다.