• Composites Research
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• 제34권3호
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• pp.186-191
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• 2021

요추에 퇴행이 발생하였을 때 이를 치료하기 위해 요추 유합술이 시행된다. 유합술은 척추체 사이의 추간판을 제거하고 뼈 그래프트 등을 삽입하여 굳혀 하나 이상의 분절을 완전히 고정시켜 척추의 안정성을 복원한다. 둘 이상의 척추체가 단단히 유합될 수 있게끔 척추체를 고정하는 수단으로 척추경 나사못과 연결봉이 환자의 체내에 삽입된다. 본 연구에서는 중증 요추 퇴행성 질환의 치료에 쓰이는 척추 유합술에서 사용하는 척추경 나사못 구조물이 적용된 총 7개의 환자 맞춤형 요추 유한 요소 모델을 생성하였다. 생성한 모델에 각각 티타늄과 CFR-PEEK로 구성된 연결봉을 구성하였다. 척추의 4가지 대표적 거동에 대해 유한요소해석과 통계적 분석을 진행하여 연결봉의 재질이 척추 상태에 미치는 의공학적 영향을 조사하였다. 인접 분절의 추간판 내 압력과 각 분절의 관절 구동 범위가 의공학적 영향을 확인하기 위한 지표로 사용되었다. 연결봉에 CFR-PEEK를 사용한 경우 Ti 연결봉에 비해 인접 분절의 추간판 내 압력은 감소하였고 각 분절의 관절 구동 범위는 증가하였다. 그러나 모든 하중조건에서 통계학적으로 유의미한 경향성 차이는 관찰되지 않았다.

• 한국재료학회지
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• 제2권4호
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• pp.298-305
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• 1992

본 연구에서는 2D-woven fabric에 결합재로 페놀수지를 사용하여 성형한 CFRP의 탄화거동을 관찰하였다. TMA분석 결과 적층 두께방향에서는 365-37$0^{\circ}C$ 법선방향에서는 118-12$8^{\circ}C$ 에서 치수변화가 일어났다. 각 온도 구간별로 광학현미경으로 관찰한 결과 CFRP제조시 형성된 크랙이나 기공은 열처리온도에 따라 성장하였으며, 400-50$0^{\circ}C$ 부근에서 새로운 많은 크랙이 형성되었다. 기공률과 밀도가 400-50$0^{\circ}C$ 에서 급격히 변화한 것을 볼 때 이 구간에서 복합재 내부에서 크랙이 형성 및 성장하는 것을 알 수 있었다. 따라서 CFRP를 탄화할 때 승온속도를 구간별로 조절할 필요성이 있는 것으로 판단되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.69-75
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• 2005

본 논문에서는 RC 교가의 보수${\cdot}$보강 시 사용되는 강판피복과 CFRP의 내진 보수성능을 비교하고, 횡방향 철근비가 강판과 CFRP로 보수된 실험체의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 다른 횡철근비를 갖는 3개의 교각 실험체를 각 3개씩 총 9개를 제작하여 보수 전과 강판 및 CFRP보수 후의 거동을 비교하였다. 비교에 사용된 거동은 이력거동과 극한거동이며 이러한 거동은 반복하중 및 단조증가하중실험의 수행을 통하여 구하였다. 각 횡철근비 및 보수방법에 대하여 이력거동, 최대하중 및 최대변위를 비교한 결과 강판과 CFRP로 보수된 실험체의 변위연성과 최대하중이 증가하였음을 확인하였다. 또한 횡방향 철근비가 증가함에 따라서 실험체의 변위연성이 증가하였고, 소성힌지의 위치도 높아짐을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.303-310
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• 2009

CFRP (carbon fiber reinforced polymer) 긴장재는 PC 강연선의 부식문제를 해결하기 위해 대안으로 사용될 수 있다. CFRP 긴장재를 콘크리트구조물에 적용하기 위해서는 부착강도, 전달길이, 정착길이와 같은 재료적 특성이 명확히 결정되어야 한다. 특히 프리텐션 콘크리트 부재에 CFRP 긴장재가 적용될 경우 전달길이는 긴장력 도입에 있어서 중요한 요소가 된다. 본 연구에서 개발된 CFRP 전달길이 및 정착길이를 산정하기 위해 프리텐션 보 9개를 제작하였다. 전달길이 실험결과, 긴장력 25%인 경우는 34D, 긴장력 50%인 경우는 55D로 측정되었고, 긴장력이 커지면 전달길이가 증가하는 것으로 나타났다. 시간경과에 따른 전달길이 변화를 살펴보면, 긴장력의 크기에 따라 시간경과가 전달길이에 영향을 주는 것으로 나타났다. 보강재 특성계수 산정 결과, 본 연구에서 개발된 CFRP 긴장재의 보강재-특성 계수 ${\alpha}_t$는 2.3으로 PS강연선 (${\alpha}_t=2.4$)과 비슷한 것으로 나타났다.

• 한국재료학회지
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• 제4권2호
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• pp.194-205
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• 1994

본 연구에서는 원료 석탄 핏치와 흑연화성이 우수한 THF 가용성분만을 추출한 핏치 결합재에 8H/Satin woven fabric 프리프레그 및 고탄성 및 고강도계 연속 탄소섬유 등을 보강하여 가압열성형법으로 green body 를 제조한 다음 탄화, 함침, 재탄화 및 흑연화 공정을 거쳐 열적 미 기계적물성이 우수한 CFRC를 제조하였으며, 주사전자현미경, 편광현미경, X선회절분석,열중량분석, 굴곡강도, 굴곡탄성률, 충간전단강도 등을 시험하였다. THFSP결합재를 $2300^{\circ}C$까지 열처리 한 다음 X선회절분석을 한 결과, 결정성이 가장 우수하여 (002) 면에서 $C_0$/2인 값이 3.380$\AA$였으며, 2$\theta$값도 $26.276^{\circ}$로 천연흑연의 Bragg angle에 거의 접근하였으며 공기산화 반응특성을 시험하기 위하여 등온 열중량분석을 한 결과 $2300^{\circ}C$까지 흑연화 한 THFSP결합재가 산화에 대하여 가장 우수한 저항성을 나타내었다. 섬유용적률이 증가됨에 따라 65~70%까지는 기계적 물성이 중가하는 경향을 보였지만 그이상 섬유가 보강된 CFRC는 결합재의 부족으로 인하여 오히려 기계적 물성이 감소하였다. 또한 굴곡강도 시험후 주사전자현미경으로 파괴 단면을 관찰한 결과 THFSP결합재가 흑연화성이 우수하여 파괴시 결합재가 외력에 대한 흡수가 양호하여 보강재의 파괴를 억제했기 때문에 기계적 물성도 우수하게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4A호
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• pp.611-622
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• 2008

보수된 교량 교각의 보수 후의 내진응답 거동을 검토하기 위하여 보수요소를 이용하여 교각 및 교량구조물에 대한 비선형해석을 수행하였다. 본 연구목적을 위하여 단순화된 CFRP 재료의 응력-변형률 모델을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 해석기법 및 모델링을 포함한 교각의 해석결과는 강도와 강성에 있어서 실험결과와 만족할 만한 상관관계를 나타내었다. 또한, 교각의 보수효과가 교량전체구조물에 미치는 영향을 검토하기 위하여 다양한 연속지진하중 조합을 작용시켜 교량구조물의 동적시간이력해석을 수행하였다. 이 해석에서는 교각의 이론적인 소성힌지 구간을 CFRP와 강판피복으로 보수하였고, 비교해석결과는 보수 후의 응답을 위해 보수효과를 직접적으로 반영한 해석의 필요성을 입증해 주었다. 결론적으로 본 연구에서 제안된 해석기법 및 모델은 손상된 구조물의 내진보수와 관련하여 유용한 정보를 제공해 줄 수 있을 것으로 사료된다.