• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.439-442
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• 2009

본 논문에서는 CFRP 복합재 압력용기의 저속충격후 잔류강도 저하량의 정량적인 연구 결과에 대해 논한다. 낙하식 충격시험을 이용하여 복합재 압력용기에 다양한 충격에너지별 충격하중을 가한 후, 압력용기를 원환시험편으로 가공하여, 각 시험편의 원주방향 파열압력이 측정되었다. 또한, 유한요소모델을 구축하여 충격에너지별 변형거동과 응력분포에 대해서도 고찰하였다. 본 연구결과 저속 충격후 CFRP 복합재 압력용기의 잔류강도 저하량을 정량적으로 평가할 수 있는 실험기법이 개발되었다.

• Composites Research
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• 제21권3호
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• pp.9-17
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• 2008

본 논문에서는 저속충격하중을 받은 필라멘트 와인딩 탄소섬유강화 복합재 압력용기의 잔류강도 저하특성에 대한 수치해석 및 실험결과에 대해서 논한다. 복합재 압력용기의 원통부의 여러 곳에 대해 낙하 공구의 끝단을 모사한 삼각형 충격자를 사용한 저속 충격시험이 실시되었고, 유한요소해석을 수행하여 충격시의 기계적 변형 및 응력분포 거동에 대한 예측을 실시하였다. 충격하중을 받은 복합재 압력용기의 잔류강도 저하 특성을 정량적으로 평가하기 위해, 충격부위를 포함하는 원환시편을 압력용기의 실린더부로부터 채취하여, 원주방향 내압인장강도 측정 수압시험법으로부터, 원환시편의 수압파열 압력을 측정하였다. 결과적으로 본 연구를 통해 충격 에너지의 수준에 따른 잔류강도 변화가 성공적으로 계측되었으며, 복합재 압력용기의 충격손상허용을 정량적으로 평가하기 위한 유용한 방법론이 정립되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제29권8호
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• pp.1109-1117
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• 2005

To identify damage that develops in filament wound composite pressure vessels subjected to low velocity impact, a series of impact tests was performed on specimens cutting from the full scale pressure vessel. The resulting damages by the three different impactors were assessed by the scanning acoustic and metallurgical microscope. Based on the impact force history and damage, the resistance parameters were proposed and its validity in identifying the damage resistance of CFRP pressure vessel was reviewed. As the results, the impact resistance of the filament wound composites and its dependency on the impactor shape were estimated quantitatively.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.86-89
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• 2006

고온 특성이 매우 우수한 탄소섬유와 상대적으로 내열성능이 취약한 Epoxy수지로 구성된 CFRP재의 고온 환경 하에서의 인장강도 특성에 관한 실험적 및 해석적 연구가 수행되었다. 특히, CFRP재의 인장 강도특성에 결정적으로 작용하는 섬유와 Epoxy 수지와의 계면의 특성에 초점을 맞추었으며, 고온 환경하에서 점차적으로 저하되는 계면 강도의 변화가 CFRP재의 인장강도에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 이를 위해, Strand 인장 및 Short Beam 시험을 고온 환경 하에서 실시하였으며, Curtin-Takeda Model를 도입하여 이론해석을 실시하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권5호
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• pp.439-444
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• 2003

구조물이 하중을 받았을 때 손상부에서 발생하는 탄성파인 AE는 이를 탐지함으로써 손상부의 위치를 측정하는데 매우 효과적이다. 그러나 복합재료 구조에서의 위치표정은 탄성파의 전파속도가 섬유의 방향에 의존하는 이방성의 문제로 인하여 전통적인 방법을 그대로 적용할 경우 알고 있는 위치에 대해서도 정확도가 매우 낮으며, 미지의 발생윈을 찾는 것은 거의 불가능하다. 본 연구에서는 최근에 새로이 개발된 바 있는 이방성을 고려한 위치표정 방법이 실제 복합재 구조물에 적용될 경우에도 정밀도와 정확도 면에서 실용적인 방법임을 입증하고자 하였다. 기하학적으로 복잡한 구조체인 복합재 압력용기가 비어있을 경우와 물을 가득 채운 경우에 대하여 $0^{\circ}$(축방향)에서 $90^{\circ}$(원주방향)까지 모든 방향별 속도를 고려한 위치표정을 성공적으로 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권11호
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• pp.937-942
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• 2008

This research investigated to find out the possibilities of applying FRPs to the AUVs. In this study, two kinds of metal materials, which is one of the popularly used materials for manufacturing AUVs, and 6 kinds of FRP materials were considered. Material properties of FRPs were derived by tensile tests and chemical analysis. Moreover, various types of AUVs were designed by 8 kinds of materials. From structural analysis, we can find out that the weights of AUV by CFRP-Autoclave could be reduced by 60% in comparison with the weights of AUV by Al 7075-T6. Also, 40% weight reduction could be expected compared to the AUV by Ti-6Al-4V. In this result, we could conclude that the material of CFRP-Autoclave have various merits and potentialities as one of the AUV materials.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.472-476
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• 2011

본 논문은 필라멘트 와인딩 압력용기의 섬유 강도 크기 효과에 관한 이론 해석 및 시험 결과를 제시하였다. 시험 방법은 카본-에폭시로 필라멘트 와인딩된 여러 크기의 후프 링 시험이 수행되었다. 시험 결과로부터 섬유 강도의 크기 효과가 현저하게 나타남을 알 수 있었다. 해석적 방법은 와이블 최약 파손 모델과 다 단계 연속 파손 모델을 이용하여 후프 링 시험 결과와 비교하였다. 해석 결과는 시험 결과와 비교하여 현저하게 낮은 섬유 강도 값들을 나타내었다. 그러므로 길이 방향의 크기 효과를 개선한 개선형 다단계 연속 파손 이론을 제시하였다. 개선형 다단계 연속 파손 이론으로부터 구한 섬유 강도 값들은 시험 결과들과 좋은 일치를 보였다.

• Composites Research
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• 제24권5호
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• pp.1-8
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• 2011

본 논문은 필라멘트 와인딩 압력용기의 섬유 강도 크기 효과에 관한 이론 해석 및 시험 결과를 제시하였다. 첫 번째로, 카본-에폭시로 필라멘트 와인딩된 여러 크기의 후프 링 시험을 수행한 결과 섬유 강도의 크기 효과가 현저하게 나타났다. 다음으로, 해석적 방법으로 와이블 최약 파손 모델과 다 단계 연속 파손 모델을 이용한 파손 해석을 수행하여 후프 링 시험 결과 및 다른 문헌의 한 방향 복합재 시험 결과와 비교하였다. 해석 결과는 시험 결과와 비교하여 현저하게 낮은 섬유 강도 값들을 나타내었다. 본 논문에서는, 길이 방향의 크기 효과를 변경한 개선형 다단계 연속 파손 이론을 제시하였다. 개선형 다단계 연속 파손 이론으로부터 구한 섬유 강도 값들은 시험 결과들과 좋은 일치를 보였다.

• Journal of Platform Technology
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• 제10권4호
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• pp.3-10
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• 2022

본 연구에서는 수소차에 사용되는 수소압력용기 비파괴 안전성 평가 플랫폼 개발을 위해 유한요소해석을 사용하여 안전성 평가 기준 개발에 대한 연구를 수행하였다. Type 4 수소 압력 용기의 안전성을 평가하기 위해 복합 재료의 특성에 따른 매개변수를 바탕으로 재료의 물성을 유한요소 해석을 통해 도출하였다. 이를 통해 수소압력용기에 사용되는 CFRP 복합소재의 기계적 특성을 바탕으로, 내부 결함을 모델링하고 수소압력용기에 대한 평가기준을 사용하여 내부결함에 대한 파손가능성 여부를 도출하는 프로세스를 연구하였다. 결함은 박리, 이물질, 표면 수직균열을 모델링하고 파손 기준에 따른 손상을 분석하여 비파괴검사를 통해 검출된 결함의 안전성 여부를 판단할 수 있는 방법을 연구하였다. 연구 결과 박리 결함은 수소 압력용기의 내부에 근접할수록 파손가능성이 높아졌으며, 수직 균열을 경우 균열의 깊이가 깊어질수록 손상가능성이 높게 나타났다. 또한, 이물질 결함의 경우 압력용기의 외부 방향에 비해 내부 방향에 위치한 경우 손상가능성이 높게 나타났다. 본 연구를 통해 결함의 종류, 형상 및 크기에 따른 수소압력용기의 안전성을 평가할 수 있는 방법을 제시하였으며, 향후 본 연구결과를 바탕으로 수소차량 압력용기의 비파괴시험 안전검사 플랫폼 개발 연구를 수행하고자 한다.