• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.535-544
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• 2016

본 연구에서는 디지털 이미지를 사용하여 DIC(Digital Image Correlation) 기법 및 부착파괴면 분석을 통해 부착파괴에너지와 부착강도의 정량적 분석뿐만 아니라 계면의 부착 면 파괴 양상의 정성적 접근을 통해 지속 하중과 온도의 복합 하중에 대한 FRP 부착 실험체의 거동을 분석하였다. 이를 위해 CFRP 쉬트를 부착한 일면전단실험체를 제작하여 사용하였다. 일면전단실험체의 지속 하중 기간의 거동은 에폭시 크리프의 영향을 상당히 받으며 지속 하중 기간 동안에 에폭시의 점탄성 특징으로 인해 응력완화가 발생하였다. 응력완화는 지속 하중 이후 실시한 계면전단실험에서 사용한 DIC 기법을 통해 관찰 하였으며 지속하중 기간 동안의 응력완화로 인해 지속하중 실험체의 최대부착파괴하중 및 계면파괴에너지가 대조실험체보다 증가하였다. 모든 실험체의 부착 파괴 면을 디지털 이미지화하여 파괴 면의 양상을 정성적/정량적으로 분석 하였다. 디지털 이미지 분석 결과 지속 하중 기간 동안 파괴 형태가 콘크리트면내파괴에서 계면부착파괴 형태로 전이가 발생하였으며 이러한 전이로 인해 지속하중 기간이 증가할수록 지속하중의 최대부착파괴하중에 대한 긍정적인 효과 감소하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제40권4호
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• pp.344-350
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• 2004

탄소 섬유강화 에폭시기지 복합재의 경면 가공한 스테인리스강 상대재와 마찰과 마모에 바탕을 둔 연구에서는 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 복합재의 비마모율은 하중이 증가하면 N방향와 P방향에서는 증가하는 경향을 보이며,AP방향에서는 감소한다. 이것은 마모 메카니즘의 영향으로 속도가 증가하면 마모 이착막의 생성이 빨라져 이착막 속의 탄소섬유가 윤활제의 역할을 하기 때문이다. (2) 복합재의 마찰계수는 하중이 증가하면 N방향과 AP방향에서는 하중 39.2N까지 증가하다가 그 이상의 하중에서는 감소되며 AP방향에서는 하중이 증가함에 따라 서서히 증가하며, 또한 그 값은 N방향에서 가장 크고, AP방향이 가장 적다. (3) 일방향 탄소섬유 강화 복합재의 마모 거동에 미치는 하중의 효과는 다르며 마찰초반에 발생한 섬유에 의한 쟁기질과 섬유 굽힘 및 미소크랙에 의한 섬유 균열과 파괴에 따른 마모 메카니즘의 형태에 의한 것이다.

• 수산해양기술연구
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• 제40권4호
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• pp.337-343
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• 2004

탄소 섬유강화 에폭시기지 복합재의 경면 가공한 스테인레스 강 상대재와 마찰과 마모에 바탕을 둔 연구에서 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 일방향 탄소섬유 강화 복합재의 마모 거동에 미치는 미끄럼 방향의 효과는 다르며 작용하는 마모 메커니즘의 형태에 의존한다. (2) 상온에서 경면 가공한 스테인리스 스틸에 대하여 미끄럼이 일어나면 AP 방향에서 높은 마모 저항과 낮은 마찰계수가 관찰되었다. (3) 복합재의 비마모율은 미끄럼 속도가 증가하면 N방향과 P방향에서는 감소하는 경향을 보이며, AP 방향에서는 증가하다가 감소한다. 이것은 마모 메카니즘의 영향으로 속도가 증가하면 마모 이착막의 생성이 빨라져 이착막 속의 탄소섬유가 윤활제의 역할을 하기 때문이다. (4) 복합재의 마찰계수는 미끄럼 속도가 증가하면 3방향 모두 증가하다가 일정한 값에 수렴하면 N방향이 가장 크며, P방향과 AP방향 순이다. 이는 N방향에서 마찰초반에 발생한 섬유의 쟁기질에 의한 상대재 표면의 손상과 돌기변형에 따른 것이며, AP방향의 마찰계수가 가장 낮다.

• 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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• 제17권1호
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• pp.37-45
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• 2013

본 연구에서는 다양한 RC 슬래브의 접촉 발파 실험을 수행하여 내폭 성능을 평가하였다. RC 슬래브의 내폭 성능 향상을 위해 섬유 보강과 외부 CFRP 시트 보강을 도입하였다. 폭발하중 실험은 $2,000{\times}1,000{\times}100mm$ RC 슬래브를 제작하였고, 일반 콘크리트와 강섬유 보강 콘크리트, 하이브리드 PVA 섬유 보강 시멘트 복합체, 초고성능 콘크리트를 적용하였다. 접촉 발파로 생긴 RC 슬래브의 손상 정도를 크레틀, 스폴과 브리치의 직경과 깊이로 평가하였다. 실험 결과를 LS-DYNA 유한요소해석 프로그램과 Morishita 등의 예측식으로 검증하고 비교분석하였다. 분석 결과, LS-DYNA 프로그램을 이용하여 크레틀, 스폴, 브리치의 직경 및 깊이에 대한 개략적인 예측이 가능하며, 폭발하중 하에서 손상부의 거시적 거동을 모사함으로써 부재의 파괴 이력을 나타낼 수 있었다. 국부 손상에 대한 세가지 예측식이 소개되어 있으나 경험식으로써의 한계가 존재하며, 이에 대한 추가 연구가 필요하다고 판단된다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제34권2호
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• pp.22-29
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• 2016

Recently, Application of composite materials are increased in transport area for weight reduction. Also, Related technical developments have been implemented actively at domestic and abroad. In particular, The carbon fiber has high strength and ultra light property higher than stainless steel, aluminum, GFRP as Eco-friendly material. Carbon fiber contribute to improving the environmental effect such as fuel saving, expansion of loadage, reducing the exhaustion of carbon dioxide through the weight reduction of transport area. In addition, The carbon fiber is applied to the ship in the area of race yacht, luxury cruise boat as weight reduction and high added-value materials, but there is limited application for general boat because price of carbon fiber is very expensive. For the weight reduction of general boat hull, being used as structure materials, glass fiber and carbon fiber are applied to hull with form of hybrid composite materials, but application of domestic and research for development are incomlete. In this study, An evaluations of mechanical strength property and fatigue strength are performed on composite materials by hybrid weaving of glass fiber and carbon fiber and composite materials forming method by hybrid forming.

• Composites Research
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• 제28권6호
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• pp.378-382
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• 2015

인구밀도가 증가하고 매년 고층건물의 수가 늘어나고, 대부분의 사람들이 하루에 엘리베이터를 이용하는 시간이 많아짐에 따라 일상생활 속에서 엘리베이터는 중요한 역할을 하고 있다. 매년 고층건물이 늘어남에 따라 고속 고층 승강기의 기술 요구 수준도 높아져 가고 있다. Carbon-fiber-reinforced plastics (CFRPs)는 높은 강성과 경량화 및 낮은 마찰력 등을 장점으로 하고 있으며, 엘리베이터용 wire rope에 매우 적합한 재료이다. 본 논문에서는 CFRP의 특성을 분석하기 위하여, wire rope와 CFRP UD의 인장 강도 및 수치 해석을 통한 벤딩 해석 비교를 진행하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제28권2호
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• pp.223-231
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• 2018

Nowadays, there are a great number of various structures that have been retrofitted by using different FRP Composites. Due to this, more researches need to be conducted to know more the characteristics of these structures, not only that but also a comparison among them before and after the retrofitting is needed. In this research, a model steel structure is tested using a bench-scale earthquake simulator on the shake table, using recorded micro tremor data, in order to get the dynamic behaviors. Columns of the model steel structure are then retrofitted by using GFRP composite, and then tested on the Quanser shake table by using the recorded micro tremor data. At this stage, it is needed to evaluate the dynamic behaviors of the retrofitted model steel structure. Various types of methods of OMA, such as EFDD, SSI, etc. are used to take action in the ambient responses. Having a purpose to learn more about the effects of GFRP composite, experimental model analysis of both types (retrofitted and no-retrofitted models) is conducted to evaluate their dynamic behaviors. There is a provision of ambient excitation to the shake table by using recorded micro tremor ambient vibration data on ground level. Furthermore, the Enhanced Frequency Domain Decomposition is used through output-only modal identification. At the end of this study, moderate correlation is obtained between mode shapes, periods and damping ratios. The aim of this research is to show and determine the effects of GFRP Composite implementation on structural responses of the model steel structure, in terms of changing its dynamical behaviors. The frequencies for model steel structure and the retrofitted model steel structure are shown to be 33.916% in average difference. Finally, it is shown that, in order to evaluate the period and rigidity of retrofitted structures, OMA might be used.

• 한국안전학회지
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• 제31권3호
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• pp.16-21
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• 2016

Carbon Fiber Reinforced Plastic(CFRP) composite with a higher specific strength and rigidity is more excellent than conventional metallic materials or other organic polymer of FRP. It has been widely used in vehicles, aerospaces and high technology industries which are associated with nuclear power fields. However, CFRP laminated composite has several disadvantages as like a delamination, matrix brittleness and anisotropic fibers that are the weak points of the crack initiation. In this present work, the reinforced silicon carbide(SiC) particles were added to the interlayer of CFRP laminates in order to mitigate the physical vulnerability affecting the cracking and breaking of the matrix in the CFRP laminated composite because of excellent specific strength and thermal shock resistance characteristics of SiC. The 1wt% of SiC particles were spread into the CFRP prepreg by using a spray coating method. After that, CFRP prepregs were laminated for the specimen. Also, the twill woven type CFRP prepreg was used because it has excellent workability. Thus the mechanical and fracture behaviors of the twill woven CFRP laminated composite reinforced with SiC particles were investigated with the acoustic emission(AE) method under a fracture test. The results show that the SiC particles enhance the mechanical and fracture characteristics of the twill CFRP laminate composite.