• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.93-97
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• 2022

열가소성 복합재의 핫프레스 성형공정에서 근적외선 가열의 적용은 소재를 성형온도까지 고속가열함으로써 공정 전체의 생산성을 확보할 수 있으나, 고에너지, 높은 성형온도, 고속가열에 의해 소재의 열화가 발생하여 재용융 성능 등의 소재 특성이 저하될 수 있다. 이에 본 연구는 고성능 항공소재로 활발히 연구개발되고 있는 Carbon fiber reinforced Polyetherketoneketone(CF/PEKK) 복합재에 적합한 핫프레스 성형공정의 최적화된 공정조건을 확립하기 위하여 근적외선 고속가열을 적용하였을 때, CF/PEKK 복합재에서 발생할 수 있는 열화 메커니즘과 그 특성을 형태학적, 열적 특성 및 기계적 성능 시험을 통해 평가하였다. 열화 반응에 따른 메커니즘 규명은 광학현미경을 활용하여 PEKK의 결정구조의 형태학적 조사를 기반으로 분석하였다. 그 결과, 열화가 진행됨에 따라 구결정의 크기가 감소하며 최종적으로 완전 열화 시 구결정이 소멸되는 것을 확인하였다. 열적 특성은 용융온도, 결정화온도, 발열량이 열화가 진행됨에 따라 감소하는 경향이 관찰되며, 460℃ 장시간 노출에서 결정구조가 소멸된 것을 확인하였다. 랩전단강도(Lap shear strength)시험 결과, 열화된 표면에서는 낮은 접합강도가 관찰되며, 접합면 분석에서 특정 면에서는 열에 의한 용융 특성이 나타나지 않았다. 결론적으로 CF/PEKK 복합재의 근적외선 고속가열 적용에 있어 특정 온도에서 열화 진행되며, 이에 구결정의 형태학적 변화와 열가소성 소재의 재용융 특성의 저하를 확인하였다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.290-295
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• 2021

지구 온난화 억제를 위한 전 세계적인 연비규제에 발맞춘 해결책으로 자동차에 경량구조복합재료를 적용하는 것이 메가트렌드로 인식되고 있다. 본 연구에서는 수리, 폐기 및 재활용 측면에서 유리한 열가소성 탄소섬유강화플라스틱의 적용을 극대화하기 위해 전도특성이 요구되는 부품 대체 이슈에 대응할 수 있는 기술적 접근을 제공하는 것을 목표로 수행되었다. 저점도 중합 가능한 기지재의 특성을 활용하여 전도성 필러를 파우더 믹싱 방법으로 균일하게 혼입하면서도 우수한 함침 특성을 나타내는 열가소성 탄소섬유강화플라스틱 제조방법에 기초하여 카본블랙, 탄소나노튜브, 그래핀 나노플레이틀렛, 흑연, 피치계 탄소섬유 등 다양한 탄소기반 전도성 필러를 최대 함량까지 혼입하여 전기저항 및 열전도도를 비교하여 고찰하였다. 전도성 탄소 필러의 종류나 형태보다는 최대 혼입량이 시편의 전도 특성을 제어하기 위해 가장 중요한 인자임을 확인하였고, 전기전도 특성을 향상시키기 위해서는 1차원 형태의 전도성 탄소필러를 적용하는 것이 유리할 수 있는 반면 열전도 특성을 향상시키기 위해서는 2차원 형태의 전도성 탄소필러를 적용하는 것이 유리 할 수 있다는 실험 결과를 확인하였다. 본 연구의 결과들은 열가소성 탄소섬유강화플라스틱의 전도 특성을 제어하기 위한 최적 구조 설계에 잠재적인 통찰력을 제공할 수 있다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.189-192
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• 2004

In this study, mode II interlaminar fracture phenomena of carbon fabric/epoxy composite for tilting train were investigated. The end notched flexural specimen containing an artificial crack with the thickness of 12.5fl11l was used. The mode II interlaminar fracture toughness was evaluated through a three point bending test and the fractured surfaces were examined through a scanning electron microscope. The experimental results obtained in this study would be applicable in the design and structural analysis of the composite structures.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.228-228
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• 2003

고강성 탄소섬유는 높은 비강도 및 고 강성 특성 때문에 탄소-탄소 복합재료의 가장 우수한 강화재로 각광을 받고 있다. 이 섬유는 미세 결정립의 높은 이방성을 나타내며, 이러한 높은 흑연화 특성은 기계적, 전기적, 전기적 그리고 화학적 특성 등을 좋게한다. 이러한 모든 방면에서의 우수한 특성 때문에 항공우주 재료분야에 의심 없이 가장 우수한 재료로 고려되고 있다. 이렇게 가벼우면서 고온강도가 요구되는 재료로써 탄소재료가 이용되면서 rocket의 nozzle이나 nosecone으로의 응용에는 고온 산화가 중요한 연구주제로 대두되어 왔다. 탄소재료의 산화반응은 결정구조 인자 및 그 배열에 가장 큰 영향을 받는다고 알려져 있는데, 출발원료 및 제조 조건에 따라 그 구조 및 배열이 현격하게 달라진다. 탄소재료의 구조 해석은 주로 TEM과 XRD를 이용해 왔다. 많은 연구자들은 오래 전부터 탄소재료 연구에 TEM에서 얻은 상이 불확실하고 문제가 있다고 보고하였고, 최근 TEM 장치의 발달과 더불어 실제 구조를 얻기가 가능함을 보여주고 있다 그러나 TEM 시편은 여전히 작고 시편으로부터 얻는 정보는 불과 nm 수준이다. 따라서 일반적으로 TEM으로 얻은 정량적인 정보는 불과 특정한 점에서의 정보이기 때문에 여전히 논란의 소지가 많다. XRD는 탄소재료의 미세구조 해석을 위하여 가장 널리 이용되는 분석기기이다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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• pp.223-225
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• 2006

In this study, the graphite/epoxy prepregs were surface-treated using oxygen plasma, and optimal treatment time was determined measuring the contact angle en the prepreg surface. Interlaminar fracture behavior of surface-treated graphite/epoxy composite was compared with that of regular (untreated) graphite/epoxy composites. The results showed that the contact angle was a minimum when treated for 30 minutes. The interlaminar fracture toughness of surface-treated specimen was improved about 15% compared with that of regular specimen.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권8호
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• pp.629-639
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• 2014

강성이 우수하고, 경량으로 제작이 가능한 격자강화 복합재 구조체를 다기능 구조체의 기층구조로 적용함으로써, 전기전자회로를 용이하게 내장할 수 있으며 방사차폐 특성을 갖춘 다기능 구조체에 대한 설계 및 제작을 수행하였다. 피치계열 탄소섬유 복합재료의 적용을 통해 열전달특성을 향상시키고, 전자회로의 하우징 구조물이 없어도 우주방사환경에 충분한 내구성을 갖도록 경량 국부 강화 방사차폐 방법을 제안하고, 양성자 조사시험을 통하여 선택적 방사차폐의 효과를 검증하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.149-157
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• 2002

This paper is to investigate collapse mechanisms of CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)composite tubes and to evaluate collapse characteristics on the change of interlaiminar number and ply orientation angle of outer under static and impact axial compression loads. When a CFRP composite tube is crushed, static/impact energy is consumed by friction between the loading plate and the splayed fronds of the tube, by fracture of the fibers, matrix and their interface. These are associated with the energy absorption capability. In general, CFRP tube with 6 interlaminar number(C-type), absorbed more energy than other tubes(A, B, D-types). The maximum collapse load seemed to increase as the interlaminar number of such tubes increases. The collapse mode depended upon orientation angle of outer of CFRP tubes and loading status(static/impact). Typical collapse modes of CFRP tubes are wedge collapse mode, splaying collapse mode and fragmentation collapse mode. The wedge collapse mode was shown in case of CFRP tubes with 0° orientation angle of outer under static and impact loadings. The splaying collapse mode was shown in only case of CFRP tubes with 90°orientation angle of outer under static loadings, however in Impact tests those were collapsed in fragmentation mode .

• 한국자동차공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.1-10
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• 2017

In reverse engineering, one of the main tasks is reconstructing the mechanical properties of used materials. For an isotropic material, it could be defined by a single tensile test using a coupon extracted from the structure. In contrast, CFRP composites require many tests and complex procedures to define all the material properties because CFRP is an orthotropic material and a stacked laminate. In this paper, the procedure to reconstruct composite material properties is studied by using the classical lamination theory and the test data of three different laminates from a composite structure. A sample reconstruction of composite material properties using a composite car body is introduced to verify the method.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.350-359
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• 2017

This paper presents a new holistic development approach for the carbon continuous-fiber composite frame of an automotive sunroof assembly. The original steel frame has been designed to get higher bending stiffness with its corrugated cross-sectional shape. The new approach uses the prepregs of a fast cure epoxy and PCM manufacturing processing. For higher productivity, the new frames feature a very simple plat cross sectional shape but achieve high bending stiffness through the laminate design. The sandwich structure with a PET foam core was presented. The frames were made of carbon UD laminae covered single carbon fabric on the outer surfaces. The fabrics provide torsional stiffness and also hold the carbon UD fibers floating in the low viscous epoxy resin of prepregs at the curing temperature during processing. The final product yields approximately 18 % savings in weight compared with the original.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권11호
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• pp.99-103
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• 2005

It is generally accepted that fracture toughness of fiber-reinforced polymer composites is affected by strain rate in an atmospheric pressure condition. For a present study, the strain rate effect on the fracture toughness of fiber-reinforced laminated composites in the hydrostatic pressure condition was investigated. For this purpose, fracture tests have been conducted using graphite/epoxy laminated composites applying three steps of the strain rate at 270 MPa hydrostatic pressure condition. The strain rates applied were $0.05\%/sec,\;0.25\%/sec$, and $0.55\%/sec$. Fracture toughness was determined from the work factor approach as a function of applied strain rate. The result showed that fracture toughness decreased as the strain rate increased. Specifically, the fracture toughness decreased $12\%$ as the strain rate increased from $0.05\%/sec$ to $0.55\%/sec$.