• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.536-539
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• 2004

This paper focues on the flexural behavior of RC beams externally reinforced using Carbon Fiber Reinforced Plastics plates. (CFRP) A non-linear finite element (FE) analysis is proposed in order to complete the experimental analysis of the flexural behaviour of the beams. This paper is a part of a complete program aiming to set up design formulate to predict the strength of CFRP strengthende beams, particularly when premature failure through plates-end shear or concrete cover delamination occurs. An elasto-plastic behaviour is assumed for reinforced concrete and interface elements are used to model the bond and slip.

• Composites Research
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• 제27권2호
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• pp.37-41
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• 2014

섬유강화복합재료는 비강도와 비강성이 뛰어나 여러 분야에 걸쳐 사용량이 증가하고 있으며 자전거와 같은 스포츠 용품에도 사용량이 점점 증가하고 있다. 복합재료는 다양한 형상의 구조부품으로 만들어져 사용되고 있다. 특히 자전거 프레임의 일부에는 사각형 복합재 튜브 형태로 제작되어 사용되고 있으나 이에 관한 연구는 많지 않다. 사각 복합재 튜브의 경우에 모서리에 적절한 라운드 값을 주어 굽힘과 비틀림에 견디도록 설계된다. 본 연구에서는 모서리의 곡률반경이 R5, R10, R15인 세 개의 그룹에 가로-세로 1:1, 1:1.5, 1:2의 형상비를 갖는 아홉 종류의 사각 복합재 튜브를 제작하였다. 탄소섬유강화복합재료가 튜브제작에 사용되었으며 단면적은 모두 같도록 설계되었다. $[0/90/{\pm}45]s$으로 적층하여 제작한 사각 복합재 튜브에 굽힘과 비틀림 하중을 가하여 실험평가를 수행하였다. 실험결과 사각 복합재 튜브의 R 값과 형상비에 따라서 굽힘 및 비틀림 특성이 크게 다름을 알 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권3호
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• pp.251-260
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• 2001

단조인장시험하에서 CFRP적층재의 손상과정을 음향방출과 초음파시험에 의해 평가하였다. 시험편으로부터의 음항방출신호의 진폭 분포는 기지재 균열(matrix crack), 박리(debonding), 섬유 pull-out 및 섬유 과단(fiber fracture)과 같은 CFRP에서의 파괴기구를 분석하는데 도움을 주며, 초음파 진폭감쇠의 특성 또한 각각의 파괴기구를 분석하는데 유용하다. 여러종류의 CFRP시험편을 사용하여 음향방출신호와 초음파신호의 진폭감쇠를 조사하였다. 끝으로 하중 제하중(loading-unloading) 시험이 초음파내의 진폭비에 대한 Felicity effect와 감쇠를 조사하기 위해서 수행되었다. 전 실험에 걸쳐 초음파신호의 진폭감쇠와 음향방출 파라미터(parameter)들은 동시에 검출되었다. 이로써 음향방출과 초음파시험의 두 파라미터들이 CERP에서의 파괴기구를 분석하기 위해 효과적으로 사용될 수 있음이 확인되었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.117-126
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• 2010

본 논문은 복합재료 패널로 보강된 철근 콘크리트 보의 휨 실험과 해석을 통하여 패널의 보강효과에 대하여 알아보고자 한다. FRP 복합재료 패널은 전통적인 재료인 강재와 콘크리트에 비해 단위 무게당 강도 및 강성이 크고 부식에 대한 높은 저항성, 절연성, 고내구성 및 낮은 열전도성 등 우수한 물성으로 유지관리 측면에서 매우 유리하여 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 복합재료 패널로 보강된 철근 콘크리트 보의 극한 하중을 예측하고 실험을 수행하여 그 보강효과에 대한 고찰하였다. 복합재료 패널은 복합재료 패널 층의 유리섬유직조 형태에 따라 LT, DB, DBT로 구분하고 복합재료 패널의 층 개수에 따라 2ply, 3ply로 구분하였다. 실험을 수행한 결과, 해석과 일치하였으며 복합재료 패널로 보강한 철근 콘크리트 보가 극 한강도 측면에서 효율적이었다는 결론도 얻었다.

• Composites Research
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• 제35권5호
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• pp.347-358
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• 2022

탄소섬유 복합소재의 우수성은 이미 여러 산업분야에서 입증되었으며, 조선산업 또한 예외는 아니다. 특히, 해양선진국에서는 탄소섬유 복합소재 선체의 해군과 해경의 특수선박이 이미 실전 배치된 바 있다. 국내에서도 10톤 급 레저선박 혹은 30톤 급 고속정 등에 탄소섬유 복합소재가 적용된 바 있으나, 아직까지 수 백 톤 이상의 경비함급에 대한 연구는 이루어진 바 없다. 본 연구에서는 해외 유사사례 분석을 통해 탄소섬유 복합소재 선체의 500톤 급 경비함에 대한 건조가능성 검토를 수행하였다. 연구결과, 기존 알루미늄 혹은 FRP 선체 대비 약 21%~25%의 경량화가 가능함을 확인할 수 있었으며, 이러한 경량화 효과는 동급 선박보다 최대 운항 속력의 향상과 함께 작전 반경의 향상효과 또한 기대할 수 있는 것으로 시뮬레이션되었다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.73-78
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• 2016

본 연구에서 다루는 탄소섬유 복합재 인라인 휠은 플라스틱 인라인 휠 허브의 기존 재질을 탄소섬유 직물/에폭시 수지로 구성된 디스크 형의 허브로 대체하는 것이다. 지면으로부터의 충격 하중은 탄소섬유 복합재 휠의 충격 성능 평가를 위해 저속 충격 시험이 수행되었고, 기존의 플라스틱 휠의 성능과 비교하여 수행되었다. 본 연구는 시험 조건으로 70 J의 충격 하중을 적용하였다. 충격 에너지는 타격 추의 높이와 무게를 조정하여 조절되었다. 탄소섬유 복합재 디스크 허브의 사용은 무게를 절감하고 실제 운행 조건과 유사한 조건인 낮은 충격에너지에서 우수한 반발력을 나타내는 것으로 확인되었다. 충격 하중에 따라 최대 하중은 비례적으로 증가하지만, 최대 하중의 성장은 20 J 충격 하중에서 감소되었고, 45 J 충격 하중에서부터 감소되는 경향의 결과를 보였다. 탄소섬유 복합재 휠은 5 J, 10 J의 충격 하중에서 전체 충격 에너지의 35.3, 19.1%가 리바운딩 되는 우수한 특성을 보였다. 반면에 20 J 이상의 충격하중에 대해서는 얇은 탄소섬유 복합재 허브의 크랙 생성으로 인해 전체 에너지의 5% 이하로 리바운드 되었다.

• 한국CDE학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.389-396
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• 2016

The necessity for environment-friendly material development has emerged in the recent automotive field due to stricter regulations on fuel economy and environmental concerns. Accordingly, the automotive industry is paying attention to carbon fiber reinforced plastic (CFRP) material with high strength and stiffness properties while the lightweight. In this study, we determine a shape of lower control arm (LCA) for maximizing the strength and stiffness by optimizing the thickness of each layer when the stacking angle is fixed due to the CFRP manufacturing problems. Composite materials are laminated in the order of $0^{\circ}$, $90^{\circ}$, $45^{\circ}$, and $-45^{\circ}$ with a symmetrical structure. For the approximate optimal design, we apply a sequential two-point diagonal quadratic approximate optimization (STDQAO) and use a process integrated design optimization (PIDO) code for this purpose. Based on the physical properties calculated within a predetermined range of laminate thickness, we perform the FEM analysis and verify whether it satisfies the load and stiffness conditions or not. These processes are repeated for successive improved objective function. Optimized CFRP LCA has the equivalent stiffness and strength with light weight structure when compared to conventional aluminum design.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.185-194
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• 2016

본 연구에서는 탄소섬유쉬트로 보강된 각형강관 기둥의 유한요소 해석결과를 소개하고 있다. 실험체 개수는 총 6개이며, 각형강관에 대해서는 비조밀 단면 단주, 세장판 단면 단주, 비조밀 단면 장주로 구성되어 있다. 실험변수는 탄소섬유쉬트 보강겹수이다. AFRP 스트립과 강재사이의 부착거동과 부착응력-슬립관계를 규명하였다. 총 6개의 실험체에 대하여 ANSYS V.14.0을 사용하여 유한요소해석을 수행하였으며, 파괴모드, 하중-변위곡선, 최대내력, 초기강성에 대해 실험결과와 비교하였다. 끝으로, AISC cold-formed steel structures 기준에 근거하여 세장비에 따른 좌굴응력값을 산정하였으며, 각 단면타입에 대한 좌굴응력값 및 보강효과를 비교하였다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.85-89
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• 2016

본 논문에서는 복합재료 접합부의 파손거동 예측을 하는 데에 있다. CFRP를 TDCB 형태로 가공하고, 형상계수에 따른 Mode 1 정적해석을 수행하였다. 시험편은 2, 2.5, 3, 3.5의 형상계수(m)들을 가진다. 연구결과로서 시편의 접합면이 탈락이 일어나기까지의 변위는 거의 비슷하게 나왔으나 이때의 반력은 형상계수 m = 3.5에서 가장 높게 나타났으며 이 반력은 412 N으로 m = 2와 비교하면 약 14% 개선된 반력을 보여주고 있다. 접착계면의 탈락과 반력에 관한 데이터는 CFRP구조설계와 그 안전설계에 이바지 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.10-21
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• 2015

콘크리트 구조물의 내력성능을 향상시키기 위해 탄소섬유쉬트(Carbon Fiber-Reinforced Plastic Sheet, 이하 CFRP sheet)로 보강된 콘크리트에 대해 많은 연구가 수행되어 왔다. 본 연구는 CFRP sheet로 구속된 콘크리트에 대한 연구 중 미비한 부분을 보완하기 위하여 보강겹수, 시험체의 크기, 형상비, 겹이음길이를 변수로 하여 연구를 수행하였다. 각 시험체별 응력-변형률 곡선을 통해 콘크리트의 거동을 비교하였으며, 최대압축강도를 통하여 CFRP sheet의 보강효과를 확인하였다. 보강겹수의 증가에 따라 콘크리트의 압축성능은 크게 개선되었으며, 시험체의 크기와 형상비의 변화를 통해 이론적인 부분을 검증하였고, 겹이음길이는 둘레의 5%이상으로 해야만 보강효과에 영향이 없는 것으로 확인하였다. 또한 본 연구의 시험결과와 기존 시험결과를 정리하고 이를 기준으로 기존 강도추정모델을 통계 분석함으로 모델의 정확성과 신뢰성을 검증하였다.