• 비파괴검사학회지
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• 제15권1호
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• pp.277-290
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• 1995

본 연구는 $[0^{\circ}/90^{\circ}]_{2S}$와 $[0^{\circ}\;_2/90^{\circ}\;_2]_S$의 2종류 탄소섬유복합재료에 대한 인장 및 파괴인성 시험시의 파괴거동과 음향방출 특성을 해석하고 성형시의 성형압력과 인장강도 및 파괴인성 간의 상관성을 알아내기 위하여 수행되었다. AE신호는 음향방출장비를 이용하여 성형과정, 인장 및 파괴인성 시험중에 각각 검출하였다. 인장강도는 성형가압 단계수가 적을수록, 그리고 $[0^{\circ}/90^{\circ}]_{2S}$ 시험편 쪽이 $[0^{\circ}\;_2/90^{\circ}\;_2]_S$ 시험편보다 높은 강도를 나타내었다. 파괴인성은 동일한 온도영역에서 거의 같은 값을 나타내나 시험온도가 높아질수록 점차 낮아짐을 알 수 있었다. 한편 인장 및 파괴인성 시험시의 파괴거동과 AE신호간의 상관성을 조사하기 위하여 AE데이터의 AE변수들에 대한 후 신호처리(post processing)와 광학현미경 및 주사형 전자현미경 관찰이 각각 수행되었다.

• Composites Research
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• 제28권6호
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• pp.356-360
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• 2015

본 논문에서는 복합재료 접합부의 파손거동 예측을 위해 CFRP를 DCB 형태로 가공하여 Mode 1 정적해석을 수행하였다. 시편은 각각 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm의 4가지 경우로, 방향성을 지니지 않은 탄소섬유의 물성치를 이용하였다. Model 1 해석을 통해 나온 결론으로는 25 mm에서 낮은 힘으로 가장 늦게 접착부에서 떨어지는 것을 볼 수 있었으며 40 mm에서 가장 높은 힘이 발생하였다. 접합부의 접착계면 탈락은 25 mm의 시험편 두께에서 9.75 mm로 가장 느리게 나타났으며 40 mm의 시험편 두께에서 7.82 mm로 가장 빠르게 나타난 것을 볼 수 있었다. 이 탈락은 시험편의 파괴에 의한 것이다. 접착계면의 탈락과 이에 따른 반력에 관한 본 연구 결과는 CFRP의 안전한 구조설계에 이바지할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.95-101
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• 2017

본 논문에서는 복합재료로 만들기 위한 전처리 단계에서 수행한 사이징 제거 상태를 영상처리 알고리즘을 적용하여 수치적으로 나타내었고, 전자파 차폐 성능을 높이기 위해서 건식 공정 방식으로 니켈도금 탄소섬유를 제작하였다. 탄소섬유 제조에서 폴리머 종류로 감싸져 나온 사이징은 건식 코팅을 위해서는 제거해야 한다. 사이징이 제거된 상태를 주사 전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 촬영한 이미지에서 탄소 섬유의 규칙적인 패턴, 즉 상관성을 구함으로써 수치적인 값으로 나타낼 수 있다. 사이징의 제거 방식은 용액, 압축 공기와 용액과 압축공기(하이브리드)로 제거한 SEM 영상에 대하여 제안된 방법을 적용한 결과 하이브리드 방식이 우수함을 확인 할 수 있었다. 그리고 사이징이 제거된 스프레딩 탄소 섬유 롤을 롤투롤 스퍼터 방식으로 니켈도금 탄소 섬유를 제작할 수 있었다. 제작된 30um, 40um과 100um 니켈코팅 탄소섬유에 대해서 전자파 차폐 성능을 측정하였다. 한국산업기술시험원에서 100um 니켈코팅 탄소섬유의 전자파 차폐 성능을 평가한 결과 최저 66.7(dB)에서 최고 73.2(dB)의 전자파 차폐 성능을 보였다. 이것은 구리의 전자파 차폐율과 유사하여 EV/HEV자동차의 케이블로 사용될 수 있다.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.384-392
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• 2017

인장과 압축하중 모두를 효과적으로 지지할 수 있는 새로운 샌드위치 체결부 구조의 설계를 위해, 체결부 형상이 다른 3가지 샌드위치 판넬에 대한 인장 및 압축 시험을 수행하였다. 샌드위치 판넬의 코어는 주로 알루미늄 플렉스 허니콤이지만, 타 구조물과의 체결을 위해 두께가 얇아지면서 단순 적층판으로 변하는 램프 영역에서는 PMI 폼 코어를 사용하였고, 면재에는 탄소섬유 복합재를 사용하였다. 형상 1에서는 복합재 플랜지와 샌드위치 구조가 일체형으로 연결된다. 형상 2와 3에서는 별도로 제작된 알루미늄 플랜지가 복합재 적층판에 하이록핀과 접착제로 체결된다. 시험 결과 형상 1, 2, 3의 평균 압축파손하중은 각각 295 kN, 226 kN, 291 kN으로 나타났고, 평균 인장파손하중은 각각 47.3(층간분리), 83.7 kN(볼트파손), 291 kN(치구손상)으로 나타났다. 압축 파손하중만을 고려할 경우 플랜지와 샌드위치 판넬을 복합재 일체형으로 제작한 형상 1과 3이 우수한 특성을 보였다. 그러나 형상 1의 경우 인장하중을 받을 때 낮은 하중에서 플랜지 모서리 부분에서 층간분리가 발생하였다. 따라서 인장과 압축하중을 동시에 효과적으로 지지할 수 있는 구조는 모서리에서 층간분리의 위험이 없게 별도의 알루미늄 플랜지를 사용하여 볼트로 체결한 형상 3임을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권12호
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• pp.1201-1206
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• 2008

본 연구는 과학기술위성3호 개발을 위한 proto 모델의 진동모드 특성 규명에 관한 것이다. 과학기술위성3호(STSAT-3)의 구조체는 탄소섬유강화복합재료 면재(skin)를 가진 허니컴 샌드위치패널로 설계되었으며, 고유진동수 설계 요구조건을 만족하면서 최적의 복합재 구조체를 결정하기 위하여 다수의 예비형상 모델이 개발되었다. 유한요소해석을 통하여 각 예비 형상 모델에 대한 모드특성이 해석되었고 그 결과들이 서로 비교 검토 되었다. 본 연구를 통하여 내부 지지 패널을 가진 직육면체 박스구조 형태가 타 모델에 비하여 상대적으로 높은 첫 번째 고유진동수를 가지고 강성이 높다는 결과를 얻었다. 또한 해석된 모델 모두 첫 번째 모드는 횡방향의 굽힘모드인 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권2호
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• pp.127-133
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• 2013

본 논문에서는 일체형 복합재 날개 제작에 대한 연구를 수행하였다. 날개는 피벗구조 형태 및 양항비가 큰 고 세장비 구조를 가지고 있다. 날개는 가벼워야할 뿐만 아니라 구조성능 요구조건을 만족하는 충분한 강도 및 강성이 요구되므로 탄소섬유 복합재를 적용하여 설계하였다. 제작비용을 줄이기 위해 구성 부품을 일체형으로 설계하여 구조 부품수를 감소시키고, 오토클레이브를 사용하여 날개를 일체성형으로 제작하였다. 제작공정별 시편시험을 수행하여 재료물성을 확인하였으며, 부분품시험을 통하여 일체성형에 따른 구조성능을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제32권1호
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• pp.6-12
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• 2019

본 논문에서는 Cross-ply 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판의 모드 I 층간분리 특성을 분석하였다. 이를 위하여 Cross-ply 시편에 대한 Double-Cantilever Beam(DCB) 시험을 수행하였다. Cross-ply DCB 시편의 경우 층간 및 층내 파괴를 포함한 복합적인 균열 성장과 기하학적 대변형에 의한 비선형성을 수반하였다. 따라서 변형률 에너지 해방률과 유한요소해석을 기반으로 비선형성을 수반한 DCB 시험에서도 적용되는 모드 I 층간 파괴인성 평가방법을 제안하고 기존의 선형이론으로 구한 결과와 비교 분석하였다. 본 연구에서 제안한 방법으로 Cross-ply DCB 시편의 모드 I 층간 파괴인성과 모드 I 층내 파괴인성을 분류하였고 모드 I 층내 파괴인성이 더욱 낮음을 확인하였다.

• 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.

• 비파괴검사학회지
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• 제19권4호
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• pp.277-287
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• 1999

탄소섬유 복합재료 T 조인트 시험편에 대한 접착특성 및 파손과정을 조사하기 위하여 단순인장 및 하중-제하 인장시험이 수행된다. 시험편은 스킨과 프레임 구조를 가지며, 동시성형과 2차 접착법에 의한 두 종류의 시험편이 제작된다. 단순인장시험동안 시험편의 손상 개시 및 진전시에 AE 특성을 측정하였고, 하중-제하 인장시험동안 진전된 균열길이는 CCD 카메라를 이용하여 측정된다. 또한 시험편 내부의 크랙면 윤곽에 대한 조사는 초음파 C-scan이 사용된다. AE 신호가 급격히 증가하는 하중과 하중-시간 곡선에서 하중강하점은 5% 이내의 오차로 비교적 잘 일치한다. 두 종류의 시험편의 초기균열은 동일한 위치인 중앙 누들부에서 발생되나 최종파단은 동시성형의 경우, 누들부에서, 2차 접착의 경우, 스킨/프레임 끝단에서 일어난다. 이런 결과로부터 두 종류의 시험편은 성형방법에 따라 서로 다른 파손 모드를 보인다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.85-89
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• 2016

본 논문에서는 복합재료 접합부의 파손거동 예측을 하는 데에 있다. CFRP를 TDCB 형태로 가공하고, 형상계수에 따른 Mode 1 정적해석을 수행하였다. 시험편은 2, 2.5, 3, 3.5의 형상계수(m)들을 가진다. 연구결과로서 시편의 접합면이 탈락이 일어나기까지의 변위는 거의 비슷하게 나왔으나 이때의 반력은 형상계수 m = 3.5에서 가장 높게 나타났으며 이 반력은 412 N으로 m = 2와 비교하면 약 14% 개선된 반력을 보여주고 있다. 접착계면의 탈락과 반력에 관한 데이터는 CFRP구조설계와 그 안전설계에 이바지 할 수 있을 것으로 사료된다.