• Composites Research
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• 제35권5호
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• pp.322-327
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• 2022

복합재 체결부는 뛰어난 물성과 가벼운 구조의 수요로 널리 사용되고 있다. 하지만 두께 방향의 취약한 물성으로 인해 체결부 파손이 쉽게 발생한다. 이를 극복하기 위하여 체결부 끝단의 집중되는 응력을 완화시켜주는 Z-피닝, 스티칭 등 다양한 공법들이 적용되고 있다. Z-피닝 공법은 프리프레그의 두께 방향으로 금속 핀이나 카본 핀을 적용하여 보강하는 공법이고, 스티칭 공법은 프리폼에 상부 및 하부 섬유를 교차시켜 두께방향으로 기계적 강도를 향상시키는 방법이다. I-fiber 스티칭 공법은 Z-pinning 공법과 Stitching 공법을 보완한 유망한 공법이다. 본 논문에서는 I-fiber 스티칭 공법으로 보강된 Single-lap joint 시편을 오토클레이브 진공백 성형법으로 제작하여, 모재의 두께와 스티칭 각도에 따른 인장강도 및 피로강도 특성을 평가하여, I-fiber 보강 복합재 체결부 구조물의 보강효과를 검증하였다. 실험결과, 복합재 체결부의 두께가 얇을수록 I-fiber 보강효과가 더 높게 나타났으며 I-fiber로 보강된 복합재 체결부는 파손강도에서 약 52%, 피로강도에서 약 118% 우수한 특성을 나타냄을 확인하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제20권3호
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• pp.219-224
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• 2011

Aluminum or CFRP is representative one of the lightweight materials. Collapse behavior of Al/CFRP square structural member was evaluated in this study based on the respective collapse behavior of aluminum and CFRP member. Al/CFRP square structural members were manufactured by wrapping CFRP prepreg sheets outside the aluminum hollow members in the autoclave. Because the CFRP is an anisotropic material with mechanical properties, The Al/CFRP square structural members stacked at different angles(${\pm}15^{\circ}$, ${\pm}45^{\circ}$, ${\pm}90^{\circ}$, $90^{\circ}/0^{\circ}$ and $0^{\circ}/90^{\circ}$ where the direction on $0^{\circ}$ coincides with the axis of the member) and interface numbers(2, 3, 4, 6 and 7). The axial impact collapse tests were carried out for each section members. Collapse mode and energy absorption characteristics of the each member were analyzed.

• 공업화학
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• 제8권3호
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• pp.489-501
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• 1997

일정한 전류하에서 내방사선성이 우수한 2-vinylnaphthalene(2-VN)과 methylmethacrylate(MMA)의 전기중합을 탄소섬유 표면 위에서 실시하였다. 단량체의 용해도 증대를 위해 N,N-dimethylformamide(DMF)를 용매로 사용하고, 질산나트륨을 전해질로 하여 전기중합을 실시하였다. 탄소섬유-2VN/MMA의 프리프레그 제조는 1:1 비율의 공단량체 용액 조성하에서 실시되었다. 본 전기중합 실험에서는 전류 밀도, 공단량체 농도, 전해질 농도와 반응시간에 따라 탄소섬유 표면에서 얻어지는 수율을 열중량분석기(TGA)로 측정하였다. 600~800mA/g 전류밀도에서 50wt%의 최대 수율을 얻을 수 있었으며, 800mA/g 이상에서는 수율이 급격히 감소하였다. 농도에 따라 수율이 증가하였지만 전해질 농도에는 영향이 없었다. 초기반응시간 약 30분 동안에 20wt%의 빠른 수율증가가 관찰되었다. 최대 수율을 얻을 수 있는 최적 조건하에서 제조된 프리프레그를 이용하여 탄소섬유 복합재료를 제조하였으며 $^{60}Co$ $\gamma$-ray 조사 전후의 표면형태학적 변화를 통해 내방사선성을 조사하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.196-201
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• 2003

When the structures are used in cold regions, the mechanical properties and dimension stability of the blade will be changed. The proposal of this study is to test the durability of the structures in cold regions. It is necessary to select the most comfortable materials and fabrication processes for more stable structures in cold regions. To select the most comfortable materials and processes, the static strength has to know through the tensile static tests at the severe condition as cold regions. First, the tensile static specimens made by RIM (Resin injection molding) process & vacuum bagging process with reinforcement materials and resin. Tensile static tests were carried out on three laminate lay-ups (carbon prepreg, carbon fiber dry fabric) at different test temperature($24^{\circ}C$, $-30^{\circ}C$), determining properties such as the mechanical strength, stiffness and strain to failure. At different test temperature, in order to test the tensile strengths of these specimens used the low temperature chamber. Next, the results of this test were compared with each other. Finally, the most comfortable materials and fabrication processes can select based on these results. The results show the changes in the static behavior of three laminate lay-ups at different test temperatures. At low temperatures, the static strengths are higher than the ones at room temperature.

• Tribology and Lubricants
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• 제39권6호
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• pp.235-243
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• 2023

This paper presents the fabrication process of water-lubricated plastic bearings. Plastic bearings require good mechanical properties and tribological properties as well as elasticity and shock resistance, especially when lubricated in dirty water conditions. In this study, sleeve-type plastic bearings are produced by winding a prepreg sheet, which primary contains nitrile rubber (NBR)-modified epoxy, self-lubricating fillers, and various types of lattice-structured reinforcing fibers such as carbon, Aramid, and polyethylene terephthalate. A thermosetting epoxy is chemically modified with NBR to impart elasticity and low-friction characteristics in water conditions. Experimental investigations are conducted to examine the mechanical and tribological characteristics of the developed bearing materials, and the results are compared with the characteristics of a commercial plastic bearing (Thordon SXL), well known as a water-lubricated bearing. A Thordon bearing (mainly composed of polyurethane) exhibits an extremely low load-bearing capacity and is thus only suitable for medium loading (1~10MPa). The tribological characteristics of the test materials are evaluated through Falex block-on-ring (LFW-1) friction and wear tests. The results indicate that friction exhibited by the carbon-fiber-reinforced NBR-10wt.%-modified epoxy composite material, incorporated with the addition of 20wt.% UHMWPE and 6wt.% paraffin wax, is lower than that of the Thorden bearings, whereas its wear resistance surpass that of Thorden ones. Because of these features, the load carrying capacity of the fabricated composite (>10MPa) is higher than that of the Thorden bearings. These results confirm the applicability of water-lubricated plastic bearing materials developed in this study.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권1호
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• pp.62-67
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• 2011

모의 낙뢰시험에 의해 충격손상을 입은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 복합재료의 잔류압축강도를 평가하는 시험(CAI) 중 손상부의 거동을 음향방출(AE)법으로 관찰하였다. CFRP 시편은 ITO 나노입자를 탄소섬유에 직접 코팅한 CFRP prepreg를 이용하여 만들었고, 모의 낙뢰시험은 고전압 대전류 인가장치(ICG)를 이용하여 시편에 10~40 kA의 충격파 전류를 인가하여 실시하였다. ITO 나노입자 코팅의 효과와 인가전류의 세기에 따른 손상영역의 크기와 잔류압축강도를 AE 거동과 연관하여 평가하였다. 손상영역의 크기는 초음파 C-scan 영상을 이용하여 측정하였으며, AE events 수와 AE event가 발생하기 시작할 때의 압축응력 수준을 연관시킨 결과 ITO 나노입자 코팅 CFRP의 경우 상대적으로 손상이 작고 훨씬 높은 용력수준에서 AE가 발생하기 시작하였다. CAI시험 중 AE측정은 실제로 낙뢰손상을 입은 복합재 동체 구조물의 손상된 정도를 구별하는 데 유용한 지표로 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권2호
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• pp.159-166
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• 2018

본 연구에서는 소형민수헬기(Light Civil Helicopter, LCH)의 풍동시험에 필요한 축소 로터 블레이드에 대해 내부 구조설계와 동특성 및 하중해석을 수행하였다. 축소로터 풍동시험은 로터 시스템의 공력성능과 소음 특성을 평가하기 위해 수행되므로, 실제 크기의 로터시스템과 동일한 공력 특성을 모사할 수 있도록 축소 블레이드 설계 시 마하 스케일(Mach-scale) 기법을 적용하였다. 마하 스케일 블레이드는 실물 블레이드의 끝단속도(blade tip speed)와 동일한 값을 유지할 수 있도록 로터의 회전속도를 증가시켜야 하며, 블레이드 중량, 단면강성 및 고유진동수 등은 특정한 축소계수(${\lambda}$, scaling factor)를 통해 조정된다. 블레이드 내부의 주요 구성품인 스킨, 스파, 토션박스 등을 설계하기 위해 탄소섬유와 유리섬유 계열의 복합소재를 적용하였으며, 국내에서 수급이 가능한 프리프레그(prepreg) 형태의 복합소재를 적용하였다. 내부구조 설계가 완료된 블레이드에 대해 단면강성을 평가하기 위해 KSec2D 프로그램을 사용하였으며, 회전익 항공기의 통합해석 프로그램인 CAMRADII를 이용하여 축소 블레이드의 하중 분포와 동역학적 특성을 검토하였다.

• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.269-276
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• 2022

본 연구에서는 층간분리의 위험이 없는 3차원 직조방식으로 복합재 보강패널을 제작하고 좌굴하중과 고유진동수 등의 기계적 특성을 연구하였다. 보강패널의 스트링거와 외피는 일체형으로 제작하였고 T800급 탄소섬유로 만들어진 프리폼에 수지(EP2400)를 충진시키는 방식을 적용하였다. 제작된 보강판에 대하여 압축시험과 고유진동수 측정 시험을 수행하였고 유한요소해석 결과와 비교하였다. 또한 3차원 직조 구조물의 성능을 상대적으로 비교하기 위해 일방향 프리프레그와 2차원 평직(fabric)으로 동일한 치수의 보강패널을 제작하여 시험과 해석을 수행하였다. 시험값을 기준으로 일방향 프리프레그와 2차원 평직으로 제작된 보강패널의 좌굴하중은 3차원 직조 패널의 좌굴하중 대비 각각 20%, -3%의 차이를 보였다. 본 연구로부터 3차원 직조방식으로 제작된 일체형 보강패널의 좌굴하중은 일방향 프리프레그 적층 보강판의 좌굴하중보다는 낮지만 2차원 평직 보강판넬보다는 미세하게 높은 수준의 값을 보임을 확인하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제22권3호
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• pp.388-393
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• 2013

Carbon fiber reinforced plastic (CFRP) has many desirable qualities, including being lightweight and very strong. These characteristics have led to its use in applications ranging from small consumer products to vehicles. Circular and square CFRP members were fabricated using 8ply unidirectional prepreg sheets stacked at different angles ($[+15^{\circ}/-15^{\circ}]_4$, $[+45^{\circ}/-45^{\circ}]_4$ and $[90]_8$, where $0^{\circ}$ coincides with the axis of the member). Based on the collapse characteristics of a CFRP circular member, the collapse characteristics and energy absorption capability were analyzed. Impact collapse tests were carried out for each section member. In this study, the impact energies at crossheads speeds of 5.52 m/s, 5.14 m/s and 4.57 m/s were 611.52 J, 529.2 J and 419.44 J (circular member) 2.16 m/s, 1.85 m/s and 1.67 m/s are 372.4 J, 274.4 J and 223.44 J (square member). The purpose is to experimentally examine the absorption behavior and evaluation the strength in relation to changes in the stacking configuration when the CFRP circular members with different stacking configurations were exposed to various impact velocities. In addition, the dynamic characteristics were considered.

• 한국안전학회지
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• 제33권2호
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• pp.8-13
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• 2018

The light weight composite materials have been replacing in high performance structures. The object of this study is to examine the effects of the initial crack location about a delamination in a PVC foam cored sandwich composite that is used for the strength improvement of structures. The initial crack location and fiber laminates thickness were changed with several types. The MMB specimen was used for evaluating the fracture toughness and crack behaviors. The material used in the experiment is a commercial twill carbon prepreg in CFRP material and Airex in PVC foam core. Sandwich laminate composites are composed by PVC foam core layer between CFRP face sheets. The face sheets were fabricated as 2 types of 5 and 8 plies. The initial cracks were located in a PVC form core and the interface of upper CFRP sheet. From the results, the crack initiation was affected with the location of the initial crack inserted in the PVC foam core. Among them, the initial crack at 1/3 of the upper part of the PVC foam core was the most rapid progression. And the critical energy release rate was $0.40kJ/m^2$, which is the lowest value when the initial crack was inserted into the interface between a PVC foam core and CFRP laminated with 5 plies. Meanwhile, the highest value of $1.27kJ/m^2$ was obtained when the initial crack was located at the center line in case of the 8 plies.