• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3176-3183
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• 2010

본 논문은 다축 하중을 받는 복합재 압력용기의 멀티 스케일 피로수명 예측 방법을 제시하였다. 멀티 스케일 접근법은 복합재료의 기본 구성재료인 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면의 거동으로부터 복합재 플라이, 적층판 및 구조물의 전체 거동을 예측한다. 멀티 스케일 피로수명은 거시적 응력 해석과 미시적 피로파손 해석을 통해 예측된다. 유한요소법을 이용하여 복합재 압력용기의 적층판에 가해지는 다축 피로하중을 구하며, 고전적층판이론을 이용하여 적층판의 플라이 응력을 계산하였다. 미소역학 모델을 이용하여 플라이 응력으로부터 각각 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면에 발생되는 응력을 계산하였다. 복합재 구성재료의 피로수명은 섬유에 대해서는 최대응력법을, 기지에 대해서는 등가응력법을, 섬유/기지 경계면에 대해서는 임계평면법을 사용하였다. 평균응력을 고려하기 위하여 수정된 Goodman 식을 적용하였다. 모든 피로하중에 의한 손상은 Miner 법칙을 이용하여 선형 누적이 되고, 이를 통해 최종 피로파손을 판단한다. 섬유와 기지의 물성값, 섬유체적비 및 와인딩 각도의 확률분포에 따른 복합재 압력용기의 피로수명 영향을 분석하기 위해 몬테카르로 시뮬레이션을 수행하였다.

• 항공우주기술
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• 제2권2호
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• pp.124-132
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• 2003

본 논문에서는 "KSR-III 복합재 가압탱크“에 대한 구조 설계/제작 과정을 기술하였다. 복합재 가압탱크는 라이너 위에 복합재가 덮어 씌워진 형태이다. 하중을 부담하지 않는 라이너는 AI 6061-0로 만들어 졌으며, 라이너는 헬륨가스 기밀만을 담당하였다. 복합재 탱크는 라이너 위에 T700/Epoxy로 와인딩 하였다. 알루미늄 라이너가 얇았기 때문에 다단계 경화 공정이 필라멘트 와인딩 기법에 적용되었다. 다단계 경화 공정은 라이너의 실린더가 원형 형상을 잃지 않게 하였다. 보스부의 체결력은 보스링에 의하여 카본섬유로 분산되었다. 또한 보스링은 보스부의 국부적 변형을 막았다.

• International Journal of Ocean System Engineering
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• 제3권3호
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• pp.136-141
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• 2013

The present research was aimed at comparing performance of metallic and polymer composite shells of a typical underwater vessel of length and inner diameter of 1650 mm and 350 mm respectively, based on the critical buckling pressure for operating depth of 1000 m using ANSYS. High strength steel, aluminium alloy, titanium alloy, glass / epoxy and carbon / epoxy materials were examined. The results indicated weight savings of 46 % in carbon/epoxy and 31 % in glass / epoxy when compared with high strength steel, based on the thickness of the shell for sustaining 10 MPa buckling pressure.

• 한국진공학회지
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• 제8권4B호
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• pp.497-506
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• 1999

Carbon has been widely used for the material of plasma facing components in fusion experiment devices like a tokamak, because carbon has good thermal and mechanical properties. However carbon gas a relatively high ougassing rate. Therefore the amount and the surface area of the carbon material used in the vessel will determine the background pressure of the vacuum vessel. In this experiment influences of carbon on the vacuum performance was investigated by measuring chamber pressure, ougassing rater and gas spectrum of carbon fiber composite (CFC) samples in various situations, pumping out, chamber baking, carbon heating (250~$500^{\circ}C$), exposure to atmosphere for maintenance of in-vessel components, etc., occurring routinely during tokamak operations.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권6호
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• pp.127-132
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• 2023

본 연구에서는 필라멘트 와인딩 공법을 적용한 Type 4 압력용기의 설계를 수행하였다. 수소저장용 탱크의 설계인 점을 고려하여 누설을 방지하기 위해 라이너는 고분자 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 적용하였고 복합재 구조는 카본/에폭시를 Hoop 방향과 Helical 방향으로 적층하여 설계하였다. 이론적 접근으로 Helical 섬유의 각도와 Hoop, Helical 각각의 섬유 두께를 결정하여 설계하였다. 설계에 대한 안전성은 상용소프트웨어인 ANSYS를 활용하여 유한요소 해석으로 검증하였다.

• Composites Research
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• 제20권2호
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• pp.1-9
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• 2007

카본 에폭시로 제작된 복합재 압력용기의 노화 특성과 구조 사용 수명 평가를 위해 실내와 실외에서 10년과 15년간 자연노화 시켰다. 노화 특성의 통계적 분포를 구하기 위해 노화된 압력용기로부터 링 시편을 채취하여 수압 파괴 시험을 실시하였다. 그리고 섬유와 수지 계면의 노화 특성 확인을 위해 시험 파편 계면을 SEM을 이용하여 관찰하였다. 섬유 인장 파손 변형률의 와이블 파라미터 값 기준으로 실내에서 10년, 15년 노화되었을 경우 각각 19%와 23% 저하되었으나, 실내와 실외의 노화 특성 차이는 크지 않았다. 그러나 압력용기 외면에 적용한 표면 페인트는 노화 방지에 큰 효과를 나타내었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제14권5호
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• pp.120-125
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• 2015

This research aims to increase the reliability and reproducibility of the ambient cycling test by properly making corrections to the test procedure. The vessel (106 L) is initially filled with 70 L of water and horizontally placed on a balance. The pressure range inside the vessel varies from 2.5 to 25.9 MPa at the frequency of 6 cycles per minute. After reviewing the results, there was a temperature difference of approximately $10^{\circ}C$ between the air pocket and the water, and the upper part of the liner faced a repeated temperature change of $40^{\circ}C$. It is possible for the aluminum liner of the composite vessel to be damaged by such a sharp change in temperature. Additionally, as a result, no pass having anything to do with the purpose of the test would occur. Therefore, it is suggested that the air pocket be completely removed.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.80-85
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• 2013

본 논문은 평균값과 Allowable 값 기준의 구조 안전율과 구조 신뢰도와 관계 비교를 통해 복합재 추진기관의 확률적 구조 설계 방법을 설명하였다. 일반적으로 복합재 압력용기의 평균 값 기준의 구조설계는 1.5 이상의 구조 안전율과 0.999 이상의 구조 신뢰도 값이 요구된다. 요구 압력 기준의 0.999의 구조 신뢰도를 만족하기 위해서 평균 값 기준의 구조설계는 섬유 강도의 변동률에 따라 다른 구조 안전율을 부여해야한다. 그러나 이미 섬유 강도 변동률이 고려된 Allowable 값을 이용할 때는 고정된 안전율이 부여된다. 이상의 해석 결과로 볼 때 섬유 강도는 복합재 압력용기 구조 설계에 가장 중요한 설계 변수이고, 우수한 성능의 복합재 추진기관을 개발하기 위해서는 섬유 강도의 변동률이 최소화되어야 함을 알 수 있었다.

• 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.

• 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.