• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.193-196
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• 2007

KSLV-I은 100 kg급의 인공위성체를 지구 저궤도에 진입시키는 국내 최초의 우주발사체이다. 이 우주발사체는 2단으로 구성되어 있으며, 고체 추진기관인 2단은 순수 국내 기술로 설계, 제작 및 인증시험을 통하여 임무를 수행하게 된다. KM의 연소관은 중량의 감소와 성능의 증대를 위하여 체결을 위한 구조체를 제외하고 복합재료를 사용하여 제작하였다. 연소관의 제작 공정인 내열재, 필라멘트 와인딩, 각종 인터페이스 체결을 위한 구조물의 조립 공정 등에 대하여 논하고자 한다.

• 항공우주기술
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• 제9권1호
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• pp.72-77
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• 2010

필라멘트 와인딩으로 제작된 고체 모터 연소관의 구조강성저하 평가 및 파열특성을 확인하기 위한 수압시험을 수행하였다. 본 연소관의 파손 요구조건으로서 운용 중 최대 예상압력(MEOP)의 1.5배 이상의 압력에서 실린더 파손이 일어나야함을 제시하였다. 해석 결과 연소관의 내부압력이 2088psig 일 때 실린더층의 섬유가 끊어지는 것으로 나타났으며 수압시험을 수행하여 2200psig 수준에서 실린더 부위가 파손됨을 검증하였다. 또한 제작 후 1년 정도 경과 후에도 강성저하가 없음을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제23권3호
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• pp.37-42
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• 2010

섬유 방향 강성과 강도는 복합재 압력 용기의 성능과 밀접한 관계를 갖기 때문에, 압력 용기 구조 설계시에 다른 물성들보다 중요 설계 인자가 된다. 즉 복합재 압력 용기의 내압 변형 및 파열 압력은 섬유 물성에 의해 큰 영향을 받는다. 그러므로 정확한 섬유 방향 물성을 측정할 수 있는 기법을 확립하는 것이 복합재 압력 용기 설계 전에 우선되어야 한다. 그러나 복합재 압력용기의 섬유 방향 물성은 제작 공정 변수(와인딩 장비, 작업자, 작업환경 등)와 크기 효과에 의해 큰 영향을 받으므로 기존의 시편 시험 방법으로는 정확한 섬유 방향 물성 측정이 어렵다. 섬유 물성을 측정하는 가장 이상적인 시험 방법은 실물 압력용기 파괴시험이지만 많은 비용이 소요되어, 제품으로부터 다량의 링 시편을 채취, 내압 시험을 할 수 있는 Hoop ring 시험 방법이 제시되었다. Hoop ring 시험과 실물 압력용기의 수압 파괴 시험으로부터 구한 섬유 방향 물성들은 근접된 좋은 일치를 나타내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1265-1272
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• 2014

본 논문에서는 CZM(Cohesive Zone Model)을 이용하여 돔 분리형 복합재 압력용기 접착 체결부의 점진적 파손 해석에 대한 연구를 수행하였다. 접착 요소(cohesive element)의 물성을 도출하기 위해 모드I, II 그리고 혼합모드에 대한 층간파괴인성들을 시험을 통해 도출하였다. 이때, 모든 시험편은 복합재 압력용기와 동일한 필라멘트 와인딩 제작공정을 통해 제작되었다. 이중 겹치기 이음(double-lap joint) 시험은 접착제의 전단강도와 CZM을 이용한 점진적 파손해석의 신뢰도 검증을 위해 수행하였다. 그 결과, 접착제의 전단강도는 시험으로부터 32MPa을 얻었고, 시험과 해석의 오차는 약 4.4%의 오차가 발생하여 CZM이 접착 체결부의 점진적 파손 거동을 비교적 잘 모사함을 확인하였다. 최종적으로 신뢰성이 검증된 CZM을 복합재 압력용기 접착 체결부에 적용하여 운용하중조건에서의 점진적 파손해석을 수행한 결과, 전체 200mm를 갖는 접착 체결부 길이의 약 5.8%만이 점진적 파손이 발생하는 것으로 나타나 복합재 압력용기의 구조 안전성에는 영향을 주지 않음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.331-337
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• 2017

복합재 격자 구조물은 무게가 가볍고 비강성, 비강도가 높다는 장점이 있으며 주로 압축 하중이 작용하는 발사체구조에 적용된다. 그러나 필라멘트 와인딩 기법으로 제작되므로 섬유가 겹쳐지는 부분에서 기공과 결함이 발생하게 된다. 설계 하중 도출을 위한 해석 모델 검증을 위해 구조물의 강성, 강도 확인이 필요하지만 Full scale 시험의 경우 시간, 공간상의 제약이 따르며 구조물의 형상이 복잡하므로 시험에 어려움이 많다. 따라서 강성 확인을 위한 Subelement 단위의 시험법이 필요하다. 본 논문에서는 복합재 격자 구조물을 단위격자구조로 가공하였으며 각각 압축, 굽힘 시험을 수행하여 나선 리브, 원주 리브의 강성을 확인하였다. 휘임, 비틀림 형상을 가진 원통형 복합재 격자 구조물의 강성 평가를 위한 압축, 굽힘 시험법을 제안하였으며 유한요소해석을 수행하여 시험결과와 비교하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.520-522
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• 2011

본 연구에서는 핀 로딩시험을 통해 탄소섬유/에폭시 복합재의 핀 체결부에 대한 베어링 강도와 파손 거동을 조사하였다. 이때 복합재는 필라멘트 와인딩 공법을 적용하여 제작하였으며 적층패턴은 두 가지 패턴을 고려하였다. 연구결과에 따르면 패턴 1은 net-tension 모드 파손이, 패턴 2는 bearing 모드 파손이 나타났으며 패턴 2의 음향방출 에너지는 패턴 1의 경우에 비해 높게 나타났다. 이로 미루어 보면 패턴 2가 패턴 1에 비해 구조적으로 안전함을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.117-123
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• 2013

원형 구조물의 보수/보강 및 FRP를 구조부재로 활용한 신설 구조물 시공을 위해서는 일정한 곡률반경을 갖는 곡면 FRP 부재가 요구된다. 그러나 현재까지 FRP 곡면부재는 수작업 (hand-lay-up) 또는 필라멘트 와인딩 (filament winding) 작업에 의해서만 생산이 가능하였으며, 대량 연속생산에는 한계가 있다. 또한 일반적으로 인발성형법 (pultrusion method)으로 생산된 FRP 부재가 상대적으로 물리적 특성이 우수한 것으로 알려져 있다. 따라서 FRP 부재를 일정곡률을 유지하며 인발로 뽑아낼 수 있는 신개념의 곡면 FRP 부재 인발성형법 제안 및 성형장비를 개발, 곡면 FRP 제품을 생산하였으며, 본 연구에서는 곡면 FRP 부재를 이용한 구조물 보수/보강시 야기될 수 있는 FRP와 콘크리트 부착면의 동결융해 영향을 분석하였다.

• Composites Research
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• 제31권4호
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• pp.161-170
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• 2018

원통형 복합재 격자 구조체는 필라멘트 와인딩 기법으로 제작되며 제작 공정에서 발생할 수 있는 섬유체적비 불균일과 수지응집층은 구조체의 강성도 및 강도에 영향을 줄 수 있다. 구조체의 주요 요소인 후프 및 헬리컬 리브의 단면 분석을 통해 섬유체적비 불균일 및 수지응집층의 존재 여부를 확인하였으며, 단면 분석 결과를 바탕으로 후프 및 헬리컬 리브에 대한 실험 및 이론적 접근을 통해 섬유체적비 불균일 및 수지응집층이 리브 요소의 강성도에 미치는 영향을 분석하였다. 섬유체적비 불균일이 후프 리브의 굽힘 거동에 영향을 미치는 것을 확인하였으며 헬리컬 리브의 경우 섬유체적비 불균일 및 수지응집층에 의해 강성도에 변화가 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.80-85
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• 2023

원통형 복합재 격자 구조는 필라멘트 와인딩 공법으로 제작되며 제작 공정에서 두께방향 섬유체적비 불균일이 발생할 수 있다. 섬유체적비 불균일은 구조의 강성에 영향을 미칠 수 있으며 강성 및 좌굴 특성이 변화할 수 있다. 본 연구에서는 두께방향 섬유체적비 불균일이 복합재 격자 구조의 비틀림 좌굴 하중에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 섬유체적비 변화에 의한 강성 변화를 유한요소 모델에 적용하였고 비틀림 하중을 가한 뒤 좌굴 해석을 수행하였다. 두께방향 섬유체적비 편차에 따른 좌굴 하중을 비교하였다. 섬유체적비 불균일에 의해 비틀림 좌굴 하중이 저하될 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.60-65
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• 2016

본 연구에서는 Type IV 수소 압력용기 시제품의 충격하중 조건에 따른 구조 건전성을 분석하고자 유한요소해석과 FBG 센서 삽입을 통한 실시간 모니터링 실험을 수행하여 결과를 분석하였다. 플라이 모델링 기법을 활용한 유한요소해석을 통해 FBG 센서를 삽입할 수소 압력용기의 취약부 선정 및 가압 조건을 제시하였으며, 실험을 진행할 기초 정보를 확보하였다. 실제 용기제작에 앞서 시편 실험을 통해 FBG 센서의 삽입방식 신뢰성을 확보하였으며, 이후 해당 결과를 활용하여 필라멘트 와인딩 공정에 적용하였다. 비충격 가압 피로실험과 총 4회의 충격 피로실험을 수행하였다. 실험결과 비충격 가압 피로실험에서는 해석과 동일한 거동을 보였으며, 4회의 충격 피로실험에서는 용기의 충전 시간이 점진적으로 증가하고 충전률은 감소하는 것을 확인하였다.