• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.191-196
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• 2015

본 연구에서는 접착제로 체결된 구조물의 접착 조인트에서의 파괴인성을 조사하기 위하여 알루미늄 폼으로 제작한 Mode III 형 DCB 시험편들에 대하여 정적 해석 및 실험을 수행하였다. 정적 해석에서의 경우, 각 시험편 모델들은 강제 변위가 약 5 mm 진행되었을 때 최대 반력을 보였으며, 이 때 각 시험편 모델들의 최대 반력은 두께가 35 mm인 모델이 약 0.25 kN, 두께가 45 mm인 모델이 약 0.28 kN, 두께가 55 mm인 모델이 약 0.5 kN으로 나타났다. 이 해석 결과들을 입증하기 위하여 정적 실험의 경우에서 두 개의 시험편들을 택하였다. 정적 실험에서의 경우, 각 시험편들은 강제 변위가 약 5~6 mm 진행되었을 때 최대 반력을 보였으며, 각 시험편들의 최대 반력은 두께가 35 mm인 시험편이 약 0.22 kN, 두께가 45 mm인 시험편이 약 0.3 kN으로 나타났다. 도출된 결과값들을 비교하였을 때 해석과 실험의 데이터들 간에 큰 차이가 없음을 알 수 있었고, 따라서 별도의 실험과정 없이 해석을 통해서도 그 연구 데이터들을 확보할 수 있을 것으로 판단되며, Mode III 형 DCB 접합구조물에서의 기계적 특성들을 체계적으로 분석할 수 있을 것으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.61-68
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• 2022

복합재료는 비강도, 비강성 및 내부식성 등이 우수하여 항공우주산업뿐만 아니라 다양한 산업에서 사용되고 있다. 그러나 복합재료는 충격에 취약하고 이러한 충격은 복합 재료 내부의 균열 형성과 균열 성장으로 이어져 구조 파단의 원인이 된다. 본 논문에서는 음향 방출 신호 및 유한요소해석(Finite element analysis, FEA)을 이용하여 복합재 적층판의 Mode I 파괴 모드의 특성을 분석하였다. DCB 시험은 탄소/에폭시 적층판의 Mode I 파괴 특성을 분석하기 위하여 수행되었고 시편의 파괴에 의해서 발생되는 탄성파를 측정하기 위하여 시편에 음향 방출 센서를 부착하였다. 누적 음향 방출 에너지와 균열 선단 위치의 관계를 이용하여 시편의 파괴 인성(Fracture toughness, G_I)을 계산하였다. 계산된 파괴 인성 값을 유한요소모델에 적용하여 해석을 수행하였고 하중-변위 곡선 및 균열 길이-변위 곡선을 통하여 DCB 시험 결과와 비교/분석하였다. 유한요소해석 및 DCB 시험의 결과가 잘 일치함을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1488-1495
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• 2012

본 논문에서는 알루미늄 폼 복합재료로 된 DCB(이중외팔보) 시험편의 파괴 거동을 시뮬레이션 해석하였다. 시뮬레이션 해석에 사용된 모델은 영국 공업규격과 ISO국제규격에 의거한 3D 형태로 하였다. 모델의 두께가 두꺼울수록 발생한 크랙의 길이가 길게 나타났고, 높은 하중이 발생하였다. 본 연구에서 얻어진 해석 결과를 알루미늄 폼재질로 접합된 실제 복합재 구조물에 적용시켜 파괴거동을 분석하고 그 기계적인 특성을 파악할 수 있다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.323-329
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• 2021

본 논문에서는 불균일한 접착 상태를 가지는 복합재 접착 체결 시편에 대하여 모드 I 하중에서의 파괴 특성을 분석하였다. 이를 위하여 Double Cantilever Beam(DCB) 시험을 수행하였으며 모드 I 파괴 인성을 도출하였다. 불균일한 접착 상태를 갖는 시편의 경우 안정한 균열 성장 구간과 불안정한 균열 성장 구간이 나타남을 확인하였다. DCB 시험에서 구한 하중-변위 선도와 시편의 파손 단면을 통해 각 구간의 파괴 특성을 관찰하였다. 시험에서 측정된 균열 길이를 기준으로 세분화된 구간과 각 구간의 모드 I 파괴 인성을 이용하여 유한요소해석을 수행하였다. DCB 시험 결과와 유한요소해석 결과를 통해 불균일한 접착 상태를 가지는 시편의 파괴 거동을 모사할 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제32권1호
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• pp.6-12
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• 2019

본 논문에서는 Cross-ply 탄소섬유/에폭시 복합재 적층판의 모드 I 층간분리 특성을 분석하였다. 이를 위하여 Cross-ply 시편에 대한 Double-Cantilever Beam(DCB) 시험을 수행하였다. Cross-ply DCB 시편의 경우 층간 및 층내 파괴를 포함한 복합적인 균열 성장과 기하학적 대변형에 의한 비선형성을 수반하였다. 따라서 변형률 에너지 해방률과 유한요소해석을 기반으로 비선형성을 수반한 DCB 시험에서도 적용되는 모드 I 층간 파괴인성 평가방법을 제안하고 기존의 선형이론으로 구한 결과와 비교 분석하였다. 본 연구에서 제안한 방법으로 Cross-ply DCB 시편의 모드 I 층간 파괴인성과 모드 I 층내 파괴인성을 분류하였고 모드 I 층내 파괴인성이 더욱 낮음을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 A
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• pp.99-100
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• 2006

지금까지 국내 디지털 보호계전기의 성능 검증은 동작치 특성 시험 등 정특성시험(steady-state performance) 검증 위주로 수행되어 왔으며, 신규개발 디지털 보호계전기 및 신규 도입 디지털 보호계전기에 대해서는 정특성 시험과 함께 시뮬레이터를 이용한 동특성 시험을 병행하여 왔다. 동특성 시험은 보호계전기에 내장된 계전요소들의 유기적인 성능을 검증할 수 있는 시험으로서 복수 개의 보호계전요소를 탑재하고 있는 디지털 보호계전기를 검증하기 위해서는 필수적인 성능검증 수단이다. 그러나 이러한 장점들과 편리함에도 불구하고 디지털 보호계전기의 성능검증에 사용되는 계통 모델이 실 계통을 정확하게 반영하지 못할 경우 검증 결과의 신뢰성을 보장하기가 어렵다. 본 논문에서는 154kV 송전선로 보호용 디지털 보호계전기의 성능 검증을 위한 기반 구축 과정 및 결과에 대해서 기술한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.357-364
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• 2002

CLWL-DCB 시험편에 대한 변위제어 파괴실험으로 381mm의 균열성장에 대한 저항곡선이 유도되었다. 변형률 게이지를 사용하여 측정된 평균 균열성장속도는 0.70 mm/sec와 55mm/sec이었다. 초기균열에서 측정된 회전각도는 0.70 mm/sec와 55mm/sec의 균열속도에 대해 각각 최소한 171mm와 93mm의 균열성장 이전에 특이성이 존재하는 것을 보여주었다. 저항곡선의 최대 기울기는 0.70mm/sec 균열속도에 대해 25.4mm와 88.9mm 그리고 55mm/sec 균열속도에 대해 50.8 mm와 127mm의 균열성장길이 사이에서 발생되며, 미소균열 국부화에 의한 것으로 판단된다. 빠른 균열속도에서 미소균열성장 구역은 보다 길게 형성되며, 미소균열의 국부화 동안에도 큰 균열성장을 보였다. 0.70mm/sec 균열속도의 파괴저항은 152.4mm의 균열성장 이후에 평균 파괴에너지율의 약 70%인 143N/m의 비교적 일정한 값을 유지하였다. 55mm/sec 균열속도는 254mm 균열성장에서 최대 파괴저항 245N/m까지 증가한 후 파괴저항의 감소되어 불안정 균열성장이 발생될 수 있음을 보여준다. 55mm/sec 균열속도의 저항곡선은 TPB 실험과 유사하여, 시험편의 크기가 작거나 균열의 속도가 빠른 경우에 취성거동을 할 수 있는 것을 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.2865-2871
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• 2012

본 논문에서는 접착제로 접합된 DCB(이중외팔보) 시험편의 피로 해석을 수행하였다. 두께가 25 mm 및 40 mm인 두 모델들의 피로수명과 피로손상의 해석 결과를 비교해보면, 두께 25 mm인 모델이 두께 40 mm인 모델에 비하여 수명과 손상이 불리한 것으로 나타났으며 불규칙 피로하중에서는 'SAE transmission'에서 가장 불리한 값을 나타냈다. Rainflow matrices에서는 'SAE bracket history'에서 가장 취약한 것으로 나타났다. Damage matrices에서는 상대적으로 두께 25 mm인 모델이 불리한 모습을 보였지만, 상대적인 손상 가능성에서는 두께 40 mm인 모델이 더 높은 것으로 나타났다. 또한 'SAE transmission'에서 가장 안정한 경향을 보이고 있고 상대적인 손상으로서 약 1.1 에서 1.8% 정도로 가장 작은 것으로 나타났다. 본 연구에서 얻어진 해석 결과를 접착제로 접합된 실제 복합재 구조물에 적용시켜 파괴거동을 분석하고 그 기계적인 특성을 파악할 수 있다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.151-156
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• 2018

본 연구에서는 CFRP와 금속 또는 비금속을 접착제로 접합시켜 이 재료에 대한 파손 연구를 수행하였다. 그 해석 조건으로는 DCB 시험편을 이용하여 시험편의 상부에는 CFRP, 시험편의 하부에는 금속 또는 비금속 재료로 지정하였고 두 상부와 하부 사이를 구조용 접착제로 부착하는 것을 묘사하였다. 이 해석 결과로는 알루미늄으로 접착된 시험편에서 가장 작은 등가응력 보였고 티타늄을 사용하였을 때 박리된 CFRP시험편에서의 최대 전단응력은 가장 낮음을 보였다. 결론적으로 티타늄을 사용하였을 때 시험편의 변형이 가장 작은 것을 알 수 있었고 본 연구 결과를 토대로 접착제를 이용한 접착 계면의 파손데이터를 실생활에 융합하여 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권1호
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• pp.39-46
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• 2021

Cu 배선(interconnect) 적용을 위한 다층박막의 적층 구조에 따른 최적 계면접착에너지(interfacial adhesion energy, Gc) 평가방법을 도출하기 위해, Ta, Cu 및 tetraethyl orthosilicate(TEOS-SiO2) 박막 계면의 정량적 계면접착에너지를 double cantilever beam(DCB) 및 4-점 굽힘(4-point bending, 4-PB) 시험법을 통해 비교 평가하였다. 평가결과, Ta확산방지층이 적용된 시편(Cu/Ta, Cu/Ta/TEOS-SiO2)에서는 두 가지 평가방법 모두 반도체 전/후 공정에서 박리가 발생하지 않는 산업체 통용 기준인 5 J/㎡ 보다 높게 측정되었다. Ta/Cu 시편의 경우 DCB 시험에서만 5 J/㎡ 보다 낮게 측정되었다. 또한, DCB시험 보다 4-PB시험으로 측정된 Gc가 더 높았다. 이는 계면파괴역학 이론에 따라 이종재료의 계면균열 선단에서 위상각의 증가로 인한 계면 거칠기 및 소성변형에 의한 에너지 손실이 증가 하는것에 기인한다. 4-PB시험결과, Ta/Cu 및 Cu/Ta계면은 5 J/㎡ 이상의 높은 계면접착에너지를 보이므로, 계면접착에너지 관점에서는 Ta는 Cu배선의 확산방지층(diffusion barrier layer) 및 피복층(capping layer)으로 적용 가능할 것으로 생각된다. 또한, 배선 집적공정 및 소자의 사용환경에서 열팽창 계수 차이에 의한 열응력 및 화학적-기계적 연마 (chemical mechanical polishing)에 의한 박리는 전단응력이 포함된 혼합모드의 영향이 크므로 4-PB 시험으로 측정된 Gc와 연관성이 더 클 것으로 판단된다.