• Composites Research
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• 제28권5호
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• pp.327-332
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• 2015

본 연구에서는 고속철도 경량화를 위해 금속-탄소섬유 복합재료 하이브리드 팬터그래프에 대한 파라메트릭 연구를 수행하였다. 강철로 구성된 기존 팬터그래프의 고강성 및 경량화를 구현하기 위하여 금속 상부암의 내부와 외부를 적절한 두께로 가공하고 그 후 복합재료를 적층한 금속-탄소섬유복합재료 하이브리드 상부암을 설계하였다. 하이브리드 상부암의 구조강성과 질량 등을 고려하여 적절한 금속을 강철과 알루미늄으로 결정하였다. 각 설계 파라메터의 변화에 따른 구조의 강성 변화를 확인하기 위해 유한요소해석을 수행하였으며, 그 결과를 팬터그래프 CX-PG 모델에 접목시켜 실제 수직하중에 따른 강성과 질량 변화율을 도출하였다. 이러한 결과로부터 고강성, 경량화 팬토그래프 설계를 위한 적절한 형상조건을 제안하였다.

• 폴리머
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• 제24권5호
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• pp.721-727
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• 2000

탄소섬유/에폭시 수지 복합재료의 기계적 계면 결합력을 증가시키기 위해 탄소섬유를 전해 니켈도금 표면처리하였다. 탄소섬유의 표면특성과 복합재료의 최종 기계적 물성은 각각 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)와 Interlaminar shear strength (ILSS) 측정을 통하여 알아보았다. 본 실험결과, 전해 니켈도금은 복합재료의 계면, 즉 강화재인 탄소섬유와 매트릭스간의 계면 결합력에 크게 영향을 미침을 알 수 있었으며, 특히 니켈도금 처리된 탄소섬유 표면에서 $O_{1s}$/$C_{1s}$ 비의 증가와 NiO 그룹 및 금속 니켈의 형성은 기계적 특성인 ILSS 증가의 요인으로 작용함을 알 수 있었다 또한, $O_{1s}$/$C_{1s}$비는 복합재료의 ILSS와 밀접한 관계가 있음을 고찰하였다.을 고찰하였다.

• 유변학
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• 제10권2호
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• pp.106-112
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• 1998

항공기용 소재로 개발된 에폭시/탄소섬유 복합재료가 매트릭스의 유리전이온도에 육 박하는 온도주기를 경험할 때 발생하는 복합재료의 구조 및 물성변화를 실험과 모델링을 통 하여 연구하였다. 복합재료의 표준 경화온도인 177$^{\circ}C$에서 2시간 체류시킨후 냉각시키는 바 복 열주기는 복합재료를 취약하게 하여 결국 표면에서부터 미세크랙이발생한다는 것을 알수 있었다. 이러한 열주기에 따른 미세크랙 현상은 매트릭스의 분해반응이 발생할수 있는 유효 표면적을 증가시키고 크랙을 통하여 산소의투과를 용이하게 함으로서 산화반응을 가속화하 여 복합재료시편의 무게감소를 가속화시키는 것으로 판단된다. 특히 본 연구에서는 등온과 등속도 승온조건을 주기적으로 반복하는 열주기 조건을 해석하기 위하여 열주기 조건을 특 정온도에서의 등오시간으로 전환할 수 있는 e-quivalent cycle time(ECT)를 제안하였고 이 를 이용하여 열주기에 의한 복합재료 손상의 가속/감속 현상을 규명할수있었다.

• Composites Research
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• 제30권3호
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• pp.175-180
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• 2017

탄소섬유 강화 복합재료는 가볍고, 우수한 물성을 가지고 있기 때문에 그 수요는 급격하게 증가되고 있다. 그에 따라, 탄소섬유 강화 복합재료의 기지로 재활용이 가능한 열가소성 수지를 사용한 복합재료 연구를 많이 진행하고 있다. 본 연구에서는 재활용 PET를 이용하여 재활용 복합재료에 대한 활용성 평가를 하였다. PET는 음료수 병으로 활용되는 폐기물을 수집하여 PET 필름을 제조하는 과정을 거쳤으며, PET 필름을 제조하기 위한 성형 온도와 시간의 차이에 따른 기계적 물성을 비교하여 최적의 성형온도와 시간을 분석하였다. 이를 바탕으로 재활용 PET 필름과 탄소섬유 매트를 이용하여 CF/PET 복합재료를 최적으로 성형하기 위한 변수를 관찰하였다. 성형 조건에 따른 기계적 물성을 굴곡시험으로 확인하였고, PET 필름이 탄소섬유 매트 내에 함침 되는 정도를 단면 사진으로, 그리고 계면 성질을 층간전단강도로 평가하였다. 궁극적으로 최적의 기계적 물성을 가지는 CF/PET 복합재료를 성형하기 위한 성형 조건이 $270^{\circ}C$와 5분임을 확인했다.

• Composites Research
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• 제23권1호
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• pp.44-50
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• 2010

본 연구에서는 염수 침수 실험과 염수 분무 실험이라는 두 가지의 실험을 위그선의 구조재료로 사용될 3가지 다른 복합재료 시스템에 대해서 해수와의 접촉에 의한 물성저하를재현하기 위해 수행하였다. 140일간 염수환경하에서 노화시킨 후 탄소섬유 복합재료와유리섬유 복합재료의 인장, 압축, 전단 강성과 강도 및 층간 전단 강도를 측정하였다. 기본 물성파의 비교를 통해서 염수환경이 복합재료의 기계적 물성에 미치는 영향이 평가되었다. 실험을 통해 염수 분무환경과 침수 환경의 차이는 거의 영향을 미치지 않음을 확인하였다. 탄소섬유 복합재료의 경우 인장 물성에 적은 손실이 발생한 반면 유리섬유 복합재료에서는 인장물성의 저하률이 탄소섬유 복합재료에 비해서 큼을 확인하였다. 그리고 모재 지배적 물성들의 큰 물성저하가 관찰되었다. 이를 통해, 염수는 복합재료의 섬유와 모재 사이의 계면을 퇴화시키고, 또한 모재 자체 물성과 유리섬유의 물성을 저하시킬 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제23권3호
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• pp.7-12
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• 2010

탄소섬유 복합재료의 전기전도도와 기계적 강도를 높이기 위하여 음극 및 양극 전기영동법을 이용하여 탄소나노튜브(MWCNT)와 탄소나노섬유(CNF)를 탄소섬유직물에 부착하였다. 양극 전기영동에서는 MWCNT와 CNF의 탄소나노 입자들만이 탄소 섬유에 부착되었으나, 음극 전기영동에서는 MWCNT와 CNF 및 나노 크기의 구리 입자가 동시에 탄소섬유직물에 부착되었고 이에 따라 부착 밀도 및 복합재료 물성의 증대라는 시너지 효과를 거둘 수 있었다. 특히 나노 크기의 탄소나노입자 및 마이크로 크기의 탄소 섬유가 혼합된 멀티스케일 복합재료의 제조를 통해 두께 방향 전기전도도의 높은 향상을 얻었다. 또한 MWCNT와 CNF를 동시에 멀티스케일 복합재료에 적용하였을 경우, 각각을 적용한 경우보다 두께 방향 전기전도도가 높게 나타났다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1992년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.115-119
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• 1992

산업의 발전과 더불어 새로운 재료의 개발에 대한 요구가 날로 증가하고 있으며 이와 같은 요구에 부응하기위하여 각종의 신소재가 개발되고있다. 이들 신소재 중에서 섬유강화 복합재료는 높은 비탄성과 비강도특성 때문에 구조물의 경량화가 요구되는 우주선, 항공기 등에 주로 이용 되어 왔으며 최근에는 복합재료의 가격이 저렴해 지면서 이 재료의 높은 비탄성과 감쇠특성을 이용하고자 스포츠용품 및 기계 부품에도 섬유강화 복합재료의 이용이 증가 되고 있다. 항공기나 고속회전체의 부품을 복합재료로 제작하였을 경우 복합재료를 다른 금속이나 다른 복합재료부품에 접합(joining)시켜야 하는데 이 때문에구조물의 효율은 Joint에서 주로 죄우된다. Joint를 제작하기 위해서는 복합재료의 표면을 가공한 수 Adhesive를 이용하거나 Bolt로 체결하기 위해 구멍 뚫기 작업이 필요하여 드릴링을 하였을때 이 재료가 매우 연마성이 강하여 심한 공구마멸을 일으키며, 드릴의 입구와 출구쪽에서 각 ply들의 박리 현상이 발생하고, 드릴가공된 벽면으로부터 섬유 또는 레진의 탈락현상등이 발생하는 결점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 결점을 최소화하여 고정밀도의 높은 생산성을 얻기위한 가공기술에 대한 자료를 만들고 최적 절삭조건 및 복합재료가공용 드릴의 설계를 위한 지침을 제시하고자 고속도강 표준드릴을 사용하여 유리섬유 에폭시 복합재료및 탄소섬유 에폭시 복합재료의 드릴링 실험에서 절삭조건이 가공면 생성, 공구마멸, 절삭력에 미치는 영향에 대하여 조사하였다.

• 공업화학
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• 제24권4호
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• pp.363-369
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• 2013

본 실험에서는 탄소섬유의 오존처리가 탄소섬유 강화 나일론6 매트릭스 복합 재료의 기계적 계면 특성에 미치는 영향을 관찰하였다. 오존처리는 농도에 따라 각각 30 min씩 처리하였으며, 오존처리된 탄소섬유의 표면 특성은 적외선 분광법(Fourier transform infrared spectroscopy; FT-IR)과 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)으로 측정하였다. 기계적 계면 물성은 임계응력 세기 인자(Critical stress intensity factor; $K_{IC}$)를 통하여 알아보았으며, 파단실험 후 파단면은 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 실험결과, 탄소섬유를 오존처리함에 따라 탄소섬유 표면의 $O_{1s}/C_{1s}$ 비율이 증가하였고, 이는 탄소섬유 표면의 산소관능기 발달에 따른 것으로 보여진다. 또한, 오존처리된 탄소섬유 강화 복합재료는 미처리된 탄소섬유강화 복합재료보다 높은 $K_{IC}$와 값을 보여주었다. 이러한 결과는 탄소섬유의 오존처리가 탄소섬유와 나일론6 기지 사이의 계면결합력의 증대를 유도하여 복합재료의 기계적 계면강도가 증가된 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제27권5호
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• pp.472-477
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• 2016

본 연구에서는 전류밀도 변화에 따른 탄소섬유의 양극산화 처리가 탄소섬유 표면과 탄소섬유 강화 복합재료의 기계적 계면결합력에 미치는 영향을 고찰하였다. 양극산화 처리된 탄소섬유 표면 특성은 원자간력 현미경(Atomic force microscope, AFM)과 전계방사형 주사전자현미경(Field emission-scanning electron microscope, FE-SEM), 적외선 분광법(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR) 및 X선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)으로 분석하였으며, Short beam 전단시험을 통해 표면처리에 따른 탄소섬유 강화 복합재료의 계면 전단강도를 측정하였다. 실험 결과 전류밀도가 증가함에 따라 탄소섬유 표면의 거칠기와 산소관능기의 함량의 증가와, 탄소섬유 강화 복합재료의 층간전단강도(Interlaminar shear strength, ILSS)의 향상 및 페놀릭 하이드록실 그룹과의 비례관계를 확인하였다. CF-2.0 시편의 층간전단강도는 87.9 MPa로 CF-AS 시편에 비해 약 4% 증가하였는데, 이러한 결과는 양극산화 처리가 산소관능기와 탄소섬유 표면 거칠기의 증가를 유도하여 탄소섬유와 수지의 계면 결합력이 증가된 것으로 판단된다. 그중 층간전단강도와 비례관계인 페놀릭 하이드록실 그룹은 탄소섬유 강화 복합재료의 계면결합력을 향상시키는 중요한 요소라 판단된다.

• Composites Research
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• 제30권4호
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• pp.241-246
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• 2017

취성을 가진 섬유강화플라스틱은 충격을 받을 때 충격에너지를 흡수하면서 섬유와 기지재 간 계면에서 탈착 및 박리가 일어난다. 이는 복합재료의 에너지 충격흡수정도의 지표로 삼을 수 있다. 복합재료의 취성을 해결하기 위해 pine과 복합재료의 접착에 대한 연구가 되어 지고 있다. 이번 연구에서는 열처리 된 pine이 탄소섬유강화복합재료와 에폭시 접착제를 이용하여 접착되었다. 최적의 열처리 조건을 확인하기 위해, pine을 160도 및 200도 조건하에 열처리를 하였다. Pine 및 pine/탄소섬유복합재료의 기계적 및 계면물성을 파악하기 위해 인장, 인장중첩전단 및 아이조드 실험을 하였다. 또한, 열처리에 따른 나뭇결간의 결합력을 확인하기 위해 나뭇결 수직방향으로 인장시편 제조 후 파단될 때 탄성파를 음향방출시스템을 이용하여 분석하였다. 160도 조건으로 열처리 했을 때 나무강화 효과로 기계, 계면 및 나뭇결간의 결합력이 좋은 것을 확인하였다. 그러나 과한 열을 주게 되면 열에 약한 헤미셀룰로오스가 분해되면서 잡아주는 인자가 줄어들어 물성이 감소하였다.