• Composites Research
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• 제23권1호
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• pp.37-43
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• 2010

이 연구에서는 볼트로 겹침이음된 펄트루젼 복합재의 접합부에 대한 구조적 거동을 실험적 연구를 통해 조사하였다. 펄트루젼 복합재 접합부의 구조적 거동 조사에 앞서 재료의 역학적 성질을 파악하기 위해 펄트루젼 복합재의 인장 및 전단실험을 수행하였고, 이를 바탕으로 볼트의 수와 배열을 변수로 3종류의 겹침이음 시편을 제작하였다. 겹침이음 접합부 실험은 접합부를 중심으로 인장하중이 작용하도록 하중을 재하하였고, 하중증가에 따른 접합부의 구조적 거동 및 파괴모드를 조사하였다. 실험결과 접합부에 대한 파괴는 대부분 전단파괴로 나타났으며, 실험을 통해 얻어진 데이터를 분석하여 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있도록 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.61-69
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• 2011

강 구조물의 보강공법으로는 강판 보강공법이 대표적인 방법으로 통용되고 있으나, 일부 구조물에서는 고정 설비 및 기타 간섭물로 인하여 보강 시공이 번거롭고, 보강부재 접합시 원부재의 단면 손실이 수반되는 단점이 있다. 최근, 강재의 원가 상승으로 강판 보강공사의 시공비가 증가되고 있는 실정이다. 반면, 복합소재를 이용한 보강공사의 경우는 재료의 자중이 가벼워서 보강재 취급이 수월하고 내화학성능이 우수하기 때문에 유지비용이 절감되기 때문에 콘크리트 구조물에서는 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 복합소재를 이용한 강 구조물의 보강의 기술적 가능성을 검증하기 위해 강재와 복합소재와의 부착성능 및 보 부재를 통해 휨 보강 성능을 평가하였다. 그 결과, 항복 이전까지는 강재와 아라미드섬유 쉬트가 일체 거동에 따른 보강효과를 예상할 수가 있었다. 또한, 보강 겹수가 증가함에 따라 무보강 실험체 대비 내력이 증가했지만, 예상 보강효과(1 겹에서 12.5 %, 2겹에서 25 %)에 비해 절반 정도의 수준의 개선효과를 보였다. 그 이유는 모든 보강 실험체가 계면파괴로 파단되었고, 이후 아라미드섬유 쉬트가 실험체 내력 개선에 영향을 미치지 못했기 때문이다. 따라서, 최근 복합소재의 재료적 개선 및 접착제의 부착성능 향상으로 인하여 강 구조물의 보강공사에 적용할 수 있는 가능성을 찾을 수 있었으나, 보강성능을 향상시키기 위한 부착성능 향상을 위한 방법에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.388-394
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• 2016

Fiber reinforced plastic (FRP) composites have drawn increasing attentions worldwide for decades due to its outstanding properties. Stress concentration factor (SCF) as an essential parameter in materials science are critically considered in structure design and application, strength assessment and failure prediction. However, investigation of stress concentration in FRP composites has been rarely reported so far. In this study, three resource-conserving analyses (Isotropic analysis, Orthotropic analysis and Finite element analysis) were introduced to plot the $K_T^A-d/W$ curve for E-glass/epoxy composite plate with the geometrical defect of circular hole placed centrally. The plates were loaded to uniaxial direction for simplification. Finite element analysis (FEA) was carried out via ACP (ANSYS composite prepost module). Based on the least squares method, a simple expression of fitting equation could be given based on the simulated results of a set of discrete points. Finally, all three achievable solutions were presented graphically for explicit comparison. In addition, the investigation into customized efficient SCFs has also been carried out for further reference.

• 한국생산제조학회지
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• 제21권1호
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• pp.102-108
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• 2012

A study of terahertz waves (T-ray) was made for the nondestructive evaluation of FRP (Fiber reinforced plastics) composite materials. The to-be-used systems were time domain spectroscopy (TDS) and continuous wave (CW). The composite materials investigated include both turbine blades of wind energy (non-conducting polymeric composites) and conducting carbon fiber composites. Terahertz signals in the TDS mode resembles that of ultrasound; however, unlike ultrasound, a terahertz pulse was not able to detect a material with conductivity. This was demonstrated in CFRP (Carbon fiber reinforced plastics) laminates. Refractive index (n) was defined as one of mechanical properties; so a method was solved in order solve the "n" in the material with the cut parts of the turbine blades of wind energy. The defects and anomalies investigated by terahertz radiation were foreign material inclusions and simulated disband. Especially, it is found that the T-ray went through the turbine blade with greater thickness (about 90mm).

• Design & Manufacturing
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• 제17권3호
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• pp.28-33
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• 2023

The conventional FRP (Fiber Reinforced Plastic) manufacturing process used thermoset resins for ease of molding but faced the issue of non-recyclability. To address these shortcomings, a new process utilizing thermal plastic resin was developed. However, due to the high viscosity of thermal plastic resin, problems such as fiber deformation and a reduced fiber volume fraction occurred during the high-temperature, high-pressure process. In this study, to overcome the limitations of the conventional process, fiber-reinforced composite materials were manufactured through in-situ polymerization using PLA (Poly L-Lactide) resin in the VA-RTM (Vacuum Assistance Resin Transfer Molding) process. The fiber volume of the produced specimens was calculated, and resin impregnation and porosity were confirmed through optical microscopy. Additionally, molecular weight analysis using GPC (Gel Permission Chromatography) demonstrated improvements over the conventional process and emphasized the essential requirement of temperature control.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4A호
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• pp.331-340
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• 2011

콘크리트 공시체의 압축강도와 연성성능을 향상시키기 위하여 섬유-강판 복합플레이트 fiber-sheet and steel-plate composite plate(FSP))의 적용을 실험적으로 연구하였다. FSP 보강재료, 앵커볼트 설치방법, 콘크리트 압축강도 등이 고려된 FSP 보강 콘크리트 공시체의 압축실험을 실시하였다. FSP 보강 콘크리트 공시체의 압축실험결과, FSP는 콘크리트 공시체의 압축강도와 변형저항성능을 크게 향상시켰다. FSP 보강 콘크리트 공시체의 압축성능은 FSP 보강재 종류, 앵커볼트 사용방법, 콘크리트 압축강도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 앵커볼트를 사용한 FSP 보강 콘크리트 공시체 실험에서 측정된 FSP의 파단변형률은 FRP 보강 콘크리트 압축부재 실험에서 측정된 FRP 파단변형률보다 크게 측정되었다. FSP 파단변형률의 크기는 FSP의 보강효과에 영향을 미친다. FSP 보강 콘크리트 공시체 압축실험에서 측정된 축방향변형률, 원주방향변형률, 체적 변형률에 의한 FSP 내부 콘크리트의 손상상태를 분석하여 FSP 보강효과를 평가하였다. 연구결과, FSP 보강공법은 콘크리트 압축부재의 보강방법으로 실용적 기법이라 판단된다.

• Composites Research
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• 제14권6호
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• pp.47-58
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• 2001

This paper describes applications of cure monitoring techniques by using embedded fiber optic strain sensors, which are extrinsic Fabry-Perot interoferometric (EFPI) and/or fiber Bra99 grating (FBG) sensors, to three kinds of molding methods of autoclave, FW and RTM molding methods. In these applications, internal strain of high-temperature curing resin was monitored by EFPI sensors. From theme experimental results, it was shown that strain caused by thermal shrink at cooling stage could be measured well. In addition, several specific matters to these molding methods were considered. As thor an autoclave molding of unidirectional FRP laminates, it was confirmed that off-axis strain of unidirectional FRP could be monitored by EFPI sensors. As for FW molding using room-temperature (RT) cured resin, it was found that the strain outputs from EFPI sensors represented curing shrinkage as well as thermal strain and the convergence meant finish of cure reaction. It was also shown that this curing shrinkage should be evaluated with consideration on logarithmic change in stiffness of matrix resin. As for a RTM melding, both EFPI and FBC sensors were employed to measure strain. The results showed that FBG sensors hale also good potential for strain monitoring at cooling stage, while the non-uniform thermal residual strain of textile affected the FBG spectrum after molding. This study has proven that embedded fiber optic strain sensors hale practical ability of cure monitoring of FRP. However, development of automatic installation methods of sensors remains as a problem to be solved for applications to practical products.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.44-51
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• 2010

최근 토목분야에서 철근콘크리트 압축재에 발생하고 있는 부식, 중성화 등의 문제점을 해결하기 위해 섬유강화복합재로 외부를 보강한 합성부재가 개발되어 적용되고 있다. 이러한 합성부재는 외부를 섬유강화플라스틱으로 보강하고 있어 부재 전체의 구조적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 내화학성이 우수하여 기존 콘크리트 부재와 비교할 때 내구성이 향상된다. 그러나 복합재로 외부를 보강한 콘크리트 합성부재에 대한 기존 연구자료들은 구조적 거동해석에서 큰 차이가 없이 유사한 결과를 보여주었으나 그 결과가 부재의 단면구성과 크게 관계되기 때문에 이 연구에 직접적으로 적용하는데는 어려움이 있고, 또한 설계기준으로 적용하기에는 여전히 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 RCFFT 부재의 설계규준 마련을 위한 기초자료를 확보하기 위해 압축 및 준정적 휨실험을 수행하여 구조적 거동을 조사하였고, 압축강도를 추정할 수 있는 근사식을 제안하였으며, 휨강성을 예측할 수 있도록 하였다.

• 폴리머
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• 제38권2호
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• pp.171-179
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• 2014

우수한 성능을 지닌 대형 구조의 섬유강화 고분자(FRP) 복합재료 제품을 제조하기 위해 저온 경화형 프리프레그 개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 저온 경화형 프리프레그 제조에 적합한 매트릭스 수지를 확보하기 위하여 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉진제로 구성된 저온 경화형 에폭시 수지 조성물의 경화거동 및 화학유변학을 고찰하였다. 경화반응 특성은 시차주사열량분석법과 유변물성측정법을 활용하여 승온 및 등온 조건에서 분석하였다. 연구 결과 매트릭스 수지로 제안된 저온 경화형 에폭시 수지 조성물은 $80^{\circ}C$에서 3시간에 경화시킬 수 있었고, 80과 $90^{\circ}C$에서의 젤화 시간은 각각 120분과 20분인 것으로 나타났다. 저온 경화형 수지를 경화시킨 수지 경화물의 열적, 기계적 물성은 고온 경화형 수지 경화물의 물성과 거의 동등하였다.