• Composites Research
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• 제27권2호
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• pp.52-58
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• 2014

사출 성형을 통해 제조된 단섬유 강화 복합재는 사출 성형 중 발생하는 수지 유동으로 인해 동일 시편 내에서도 다양한 섬유 배향을 갖는다. 이러한 섬유의 배향은 최종 복합재의 기계적, 열적 특성에 많은 영향을 주므로, 본 연구에서는 사출 성형된 탄소단섬유 강화 PA6/PPO 복합재의 섬유 배향을 광학 현미경 분석을 통하여 측정하고 섬유의 배향이 복합재의 충격강도 및 열팽창 계수에 미치는 영향을 분석하였다. 충격강도의 경우에 섬유의 배향이 크랙이 전파되는 방향에 수직으로 배향되어 있을수록 더 높은 충격강도를 보였으며, 이는 섬유의 배향에 따른 충격내성 강화 메커니즘과 밀접한 연관성을 보여주었다. 열팽창 계수의 경우에는 섬유가 열팽창률을 측정하는 방향과 동일한 방향으로 배향되어 있을수록 더 낮은 열팽창계수를 보였으며, 이 결과 역시 섬유의 배향이 열팽창 특성에 미치는 메커니즘과 밀접한 연관성을 보였다.

• 한국주조공학회지
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• 제27권6호
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• pp.255-257
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• 2007

최근에는 탄소섬유복합재료(CFRP)는 우주 및 민간 항공산업분야에 널리 활용이 되고 있는 실정이다. CFRP 복합재는 적층구성에 따라 기계물성치 및 강성에 크게 영향이 미치므로 가장 대표적인 직교이방성 적층재의 적층배향을 비파괴 탐상하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 CFRP 적층재의 섬유배향에 가장 민감한 초음파 전단파를 활용하기 위해 2개의 종파 초음탐촉자를 이용하는 새로운 기법을 제안하였다. 또한 초음파 전단파를 발생하기 위해서는 탐촉자 밑면에 접촉매질인 태운꿀을 사용하는데 초음파시험하는 도중에 물성치중에 하나인 즉 점성이 상당히 변하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 2개의 종파용 초음파탐촉자를 이용해 전단파를 발생시킴으로써 접촉매질문제를 상당히 경감할 수 있는 것으로 나타났으며 여기에서 발생한 전단파가 CFRP 복합적층판의 섬유배향에 매우 민감함을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제23권3호
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• pp.1-6
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• 2010

최근 들어 높은 비강성, 화학적 특성 등으로 인하여 CFRP 복합재료는 여러 분야에서 많이 사용되고 있다. 대부분의 CFRP 복합재료를 이용한 구조물들은 여러 개의 독립된 부재들은 볼트(bolt)나 핀(pin)과 같은 기계적인 체결방법에 의해 조립 제작된다. 이때 독립된 부재들을 하는 경우가 많은데, 이와 같은 체결법은 홀과 같은 불연속부를 부재에 형성하게 된다. 홀 등의 불연속부는 재료 내의 노치로 작용하여 정하중 및 피로하중 하에서 재료의 강도를 저하시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 평활재와 홀 노치재를 이용하여 실험적으로 피로수명을 평가하였으며 이 결과들을 비교하여 홀 노치재의 피로수명 예측식을 제안하였다.

• 접착 및 계면
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• 제13권2호
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• pp.58-63
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• 2012

탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 홀 가공 시 chip이 발생된다. 이때 발생되는 chip은 단순 폐기용 차원이 아닌 미세탄소섬유와 에폭시의 조성으로 이루어져 있다. Chip을 강화재로 활용하기 위해서는 탄소섬유만의 조성을 이루어야 고분자 기지와 계면접착력이 증가될 수 있다. Chip 내 탄소섬유의 길이를 일정하게 하기 위해 막자 사발을 이용한 절단 과정 후 $H_2O_2$를 이용한 표면처리를 하여 탄소섬유에 붙어있는 에폭시를 제거하였다. Chip을 이용하여 페놀수지를 기지로 한 페놀복합재료를 제조하였으며, 내열성 및 난연성 재료로 활용 가능성을 평가하였다. 기존의 페놀보다 표면처리를 한 chip복합재료가 기계적, 열적 물성이 향상됨을 확인하였으며, 젖음성 평가를 이용하여 표면물성에 따른 재료의 물성을 평가하였다. 불균질한 표면 조성에 의해 표면 거칠기가 달라지기 때문에 페놀복합재료의 접촉각이 증가되었다. 난연성 평가는 ASTM D635-06 방법으로 수행하였다. 평가결과, chip의 첨가 및 표면처리의 영향에 의해 난연성이 향상되었다.

• 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.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권6호
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• pp.32-40
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• 2018

본 연구에서는 error-outlier 기반의 충격위치탐지 알고리즘과 다중화된 FBG 센서를 이용하여 탄소섬유 강화 플라스틱 복합재 평판 구조물에 대한 충격위치탐지를 수행하였다. 알고리즘의 주요 변수인 오차 임계값(ET)이 0.3 nm, 상수 수준(CL)이 110일 때 최적의 충격위치탐지 결과(최대 오차= 31.82 mm, 평균 오차= 6.31 mm)가 도출되었다. 또한 주어진 최적의 변수 조건에서의 충격위치탐지 과정과 결과를 상세히 분석하였다. 본 연구에서 제시된 다중화된 FBG 센서와 error-outlier 기반의 충격탐지 알고리즘은 복합재 구조물에 대한 충격탐지에 적합한 것으로 판단되며, 향후 다양한 구조 건전성 감시에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2000년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.17-17
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• 2000

탄소섬유/에폭시 적충복합재는 경량성 및 비강도, 비강성이 우수해 최근 들어 항공기, 자동차, 우주선 등에 대한 적용이 급속도로 증가하고 있다. 그러나 적충복합재 구조물에 있어 최대 약점 중 하나는 적충된 면이 서로 떨어지는 충간분리가 발생 할 수 있다는 것이다. 본 논문에서는 탄소섬유/에폭시 적충복합재의 파괴특성을 향상시키기 위해 프리프레그 (prepreg)를 이온빔으로 표면처리하는 방법에 대해 연구하였다. 즉 프리프레그를 $Ar^+$ 이온도 움반응법에 의해 표면처리 하였으며 이를 적용, 열림모드 파괴특성을 검토하였다. 즉 표준 프리프레그와 표면처리 된 프리프레그를 이용 $0^{\circ}$ 단일방향 DCB(Double Cantilever Beam) 시편을 제작하였으며, 각각의 경우에 대하여 파괴시험을 수행하였다. 파괴시험으로부터 파괴 저항곡선(R-곡선)을 결정하여 이를 비교 검토함으로서 프리프레그의 표면처리가 파괴특성에 미치는 영향을 해석하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 층간분리 길이가 동일한 경우 표면처리한 경우의 컴플라이언스가 표면처리 하지 않은 경우에 비해 작게 나타남을 알 수 있었다. 둘째, 파괴하중 값은 컴플라이언스와 반대현상을 나타낸다. 즉 표면처리한 경우의 파괴하중 이 표면처리 하지 않은 경우에 비해 크게 나타남을 알 수 있었다. 셋째, 표면처리 한 시편의 경우 R-곡선이 향상됨을 알 수 있었다. 즉 표면처리 한 경우의 열림모드 파괴이성, $G_{Ic}$ 값은 표준 시편의 값보다 24% 높았다. 이는 프리프레그의 표면처리 가 충과 충간의 접착강도를 증가시키고 또한 탄소섬유와 에폭시 간의 계면력을 증가시킨데 기인하는 것으로 사려된다.되었으며, duty-on 시간의 증가에 따라 $Cr_2N$ 상의 형성이 점점 많아져 80% duty-on 시간 경우에는 거의 CrN과 $Cr_2N$ 상이 공존하는 것으로 나타났다. 또한 duty-on 시간이 증가할수록 회절피크의 세기가 증가하여 결정화가 더 많이 진행되어짐을 알 수 있었다. 마찬가지로 바이어스 펄스이 주파수에 다른 결정성의 변화도 펄스의 주파수가 증가할수록 박막이 결정성이 좋아지고 $Cr_2N$ 상이 쉽게 형성되었다. 증착 진공도에 따른 결정성은 상대적으로 질소의 농도가 높은 낮은 진공도에서는 CrN 상이 주로 형성되었으며, 반대로 높은 진공도에서는 $Cr_2N$ 상이 많이 만들어졌다. 즉 $1.3{\times}10^{-2}Torr$의 증착 진공도에서는 CrN 상만이 보이는 반면 $9.0{\tiems}1-^{-2}Torr$ 진공도에서부터 $Cr_2N$ 상이 형성되기 시작하여 $5.0{\tiems}10^{-2}Torr$ 진공도에서는 두개의 상이 혼재되어 있음을 알 수 있었다. 박막의 내마모성을 조사한 결과 CrN 박막의 마찰 계수는 초기에 급격하게 증가한 후 0.5에서 0.6 사이의 값으로 큰 변화를 보이지 않았으며, $Cr_2N$ 박막도 비슷한 거동을 보였다.차 이, 목적의 차이, 그리고 환경의 의미의 차이에 따라 경관의 미학적 평가가 달라진 것으로 나타났다.corner$적 의도에 의한 경관구성의 일면을 확인할수 있지만 엄밀히 생각하여 보면 이러한 예의 경우도 최락의 총체적인 외형은 마찬가지로 $\ulcorner$순응$\lr

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.158-161
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• 2005

The fiber-reinforced composite materials have been advanced for various applications because of its excellent mechanical and electromagnetic properties. On their manufacturing processes, however, thermo-curing inherently produces the undesired thermal deformation mainly from temperature drop from the process temperature to the room temperature, so called spring-back. The spring-back must be removed to keep the precision of designed shape. In this research, the spring-back of {glass fiber / epoxy}+{carbon fiber / epoxy} unsymmetric hybrid composites were predicted using Classical Lamination Theory (CLT), and compared with the experimental data. Additionally, using finite element analysis (ANSYS), the predicted data and experimental data were compared. The predicted values by CLT and ANSYS were well matched with experimental data.

• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.42-54
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• 1999

섬유-금속 적층 복합재료(FMLC)는 섬유와 금속 박판으로 구성된 새로운 형태의 구조재로 가볍고 우수한 피로 특성을 가지며 금속과 같이 가소성과 충격저항성이 우수하고, 가공성이 뛰어나다. 본 연구에서는 여러 하중 조건하에 있는 섬유-금속 적층 복합재료를 유전자 알고리듬을 이용하여 최적 설계하였다. 전단변형이론에 근거한 유한요소법을 사용하여 적층판을 해석하였으며, 설계변수로 금속판의 강도와 섬유 층의 수에 따른 적층각도를 두었다. 섬유층과 금속판의 적합도 함수로는 각각 Tasi-Hill failure criterion과 Miser yield criterion을 사용하였다. 유전자 알고리듬의 연산자로는 토너먼트 선택과 균일 교배를 사용하였다. 효율적인 진화를 위해 엘리티스트 모델을 사용하며, 높은 정확도를 가진 해를 얻기 위해 크리프 무작위 탐색(creeping random search) 방법을 통해 더 우수한 자손을 얻었다. 여러 가지 하중 조건에 대하여 최적설계 결과를 나타내었으며, 파괴 지수 측면에서 탄소섬유강화복합재료(CFRP)와 비교하였다. 해석 결과 섬유-금속 적층 복합재료는 탄소섬유강화복합재료에 비하여 집중하중이나 분포하중 형태에 대하여 우수한 특성을 보였으며, 파괴 지수의 편차가 적어 예기치 않은 하중에 잘 견딜 것으로 사료된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권5호
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• pp.429-436
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• 2010

최근에는 T-ray(terahertz ray)를 이용한 비파괴기술이 새로운 분야로 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 FRP 복합재료의 내재결함이나 레이업(lay-up) 특성을 검사 및 평가하기 위한 T-ray 시간영역 분광기(time-domain spectroscopy)를 활용하였으며 또한 이 T-ray 분광기의 일반적인 반사 및 투과모드를 이용하여 T-ray 이미지를 구현하였다. 특히, 2개의 톱날 인공결함이 내재한 GFRP 복합재의 평가방법을 제시하였다. CFRP 복합재료에 대해서는 T-ray 전파는 탄소섬유로 인해 진행 장해를 받는다. 이에 따라 T-ray의 전기장(E-field)의 방향과 탄소섬유 방향의 의존성을 분석하였다. 한편 인공결함인 알루미늄 테이프, 박리, 충격손상, 이물혼입 등을 T-ray를 이용하여 비파괴 검사 및 평가하였다. 이를 통해 FRP 복합재료의 T-ray비파괴평가의 적용 가능성 및 한계 등을 확인 할 수 있었다.