• 전기학회논문지
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• 제61권10호
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• pp.1471-1476
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• 2012

A study on the dielectric characteristics of the Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) is important for designing a reliable high voltage superconducting machines such as transmission superconducting fault current limiters, superconducting cables, and superconducting transformers. In this paper, dielectric experiments of the GFRP under lightning impulse voltage are conducted in liquid nitrogen($LN_2$) according to various experimental conditions such as the thicknesses of the GFRP, the diameters of electrode systems and the pressures. The dielectric characteristics of the GFRP are analyzed by using a Finite Elements Method(FEM) according to various field utilization factors. It has been reported that the electrical insulation design of the GFRP would be conducted by considering the mean electric field intensity($E_{mean}$) distributed inside the GFRP. In this study, it is found that the dielectric performance of the GFRP could be explained by not only $E_{mean}$ but also the maximum electric field intensity ($E_{max}$). Finally, the empirical formulae of the GFRP to estimate an electrical breakdown voltage at sparkover under the lightning impulse condition are deduced. It is expected that the presented experimental results in this paper are helpful to design electrically reliable high voltage superconducting machines using the GFRP as an insulation material.

• 공학교육연구
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• 제20권1호
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• pp.63-68
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• 2017

This research is as a case study of innovative engineering education system through idea factory of korea maritime and ocean university and deals with development of temperature-humidity control device (THCD) for fiber storage on composites in viewpoint of problem solving method. Fiber reinforced plastic (FRP) includes many variables on the composite manufacturing process. Above all, the interfacial adhesion between the fiber and the matrix acts as an important thing that decided mechanical property of the FRP, and also it is profoundly linked to external temperature and relative humidity. High void fraction leads to a result in interlaminar fracture. Therefore, in this research, to establish correlation between fiber reinforcement and fiber storage conditions of temperature and relative humidity we developed a THCD for fiber reinforcement. To evaluate performance of the THCD, glass fiber reinforced plastic (GFRP) is made under the extreme conditions each temperature $34^{\circ}C$, relative humidity 98 % and it can be said that there are the change of mechanical properties according to fiber storage conditions. As a result, the THCD showed sufficient possible application for understanding and applied research of composites field in material engineering. Also, we could check that the necessity of introduction of innovative system such as idea factory existed.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.35-40
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• 2011

본 논문에서는 복합재 샌드위치 구조를 가지는 이중대역(1.575, 2.645 GHz) 안테나의 충격 및 굽힘 특성에 관하여 연구하였다. 평면형 안테나에 복합재료인 Carbon Fiber Reinforced Plastic, Glass Fiber Reinforce Plastic을 접착하여 기계적 성능을 향상시킬 수 있다. 시험 규격 ASTM D7137에 따라 충격 시험과 시험규격 ASTM C393, MIL-STD401B에 따라 굽힘 시험을 실시한 후, S11 및 이득 측정을 통하여 안테나의 전기적 성능과 기계적 성능을 확인하였다. 제안된 안테나는 복합재료 보강 전보다 약 4배인 충격 하중 4 kN, 약 2배인 400 N의 굽힘 하중을 견디며, GPS, DMB 대역에서 6 dBi, 4.6 dBi의 이득을 가진다. 복합재 샌드위치 구조는 구조체 또는 운송체 표면에 적용 가능함을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제8권2호
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• pp.133-140
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• 1995

유리섬유보강 플라스틱관의 좌굴해석을 하기위해 3차원의 유한 요소해석을 실시하였다. 비적합변위모드와 가정된 전단변형도장을 이용하여 각 절점에서 3개의 절점변위와 2개의 회전변위를 갖는 개선된 감절점 쉘요소를 사용하여 적측두께와 섬유배향각도에 따른 좌굴하중을 산정하였다. 해석결과, 섬유배향을 2, 4, 6, 8층까지 0.deg./90.deg. 교대로 적층시킨 경우, 적층수가 증가함에 따라 좌굴하중이 커지면서 Coupling stiffness가 변함을 알 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.81-93
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• 2020

본 연구를 통해 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 해석하고 예측하는 방법인 유한요소법(Finite Element Method, FEM)을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 피로 특성을 분석하였다. 이를 구현하기 위해 평균장 균질화(mean-field homogenization) 이론을 활용하여 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat을 이용하였다. 이를 통해 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 미세 구조와 재료 모델을 정의하여 더욱 현실적으로 고분자 복합재료의 피로 거동을 예측하고자 한다. 참고문헌을 통해 시험 온도, 섬유배향, 응력비, 시편의 두께 등 다양한 변수들을 사용하여 30wt%의 단 섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 고분자 복합재료의 피로 특성을 조사하였다. 섬유배향 정보를 계산하기 위한 사출해석은 Moldflow 소프트웨어을 활용하였으며, 이를 유한요소 피로시편 모델에 매핑하였다. 대표적인 유한요소 상용 소프트웨어인 LS-DYNA는 섬유배향에 따른 고분자 복합재료의 응력 진폭을 계산하기 위해 Digimat과의 연성해석에 활용하였다. 그리고 수치해석을 활용한 피로수명 해석을 위해 다양한 재료 모델들로 구성된 FEMFAT 소프트웨어를 사용하였다. 선형 재료 모델의 연성해석 결과는 높은 응력 진폭에 의한 재료의 국부적 비선형이 발생하는 LCF 영역의 피로 특성을 연구하기 위해 Neuber 법칙을 사용하여 재료의 피로 거동을 분석하였으며, 비선형 재료 모델의 연성해석 결과 역시 FEMFAT을 활용한 피로수명 해석에 사용되었다. 연성해석과 피로해석의 결과는 섬유배향에 따라 유한요소 시편의 두께 방향으로 분석하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 형태학적, 역학적 구조에 대해서 평가하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권10호
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• pp.1380-1385
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• 2001

This paper evaluates the fatigue fracture behavior of a chopped strand glass mat/polyester composite both in ai, and sea water, Bending fatigue (R=-1) was performed on dry and wet specimens, that is respectively in air and sea water. Where the pH concentration of sea water was controlled to 6.0,8.2, 10.0 and the wet specimens were immersed in the sea waters for 4 months. Throughout the tests, fatigue cracks both in the dry and wet specimens, tested in the air or sea water, occurred at the beginning of the cycle, followed by either of two regions one decreasing and the other increasing as the crack growth rate increases.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권4호
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• pp.357-363
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• 2009

본 연구에서는 작업성과 경제성을 고려하여 집성재 제작용 접착제를 목재와 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass fiber reinforced plastic) 접착에 적용할 수 있는지를 검토하였다. 복합집성재는 접착제 종류와 혼합비에 따라 6가지 타입으로 제작하여 블록전단강도시험과 침지박리, 삶음박리 시험을 실시하였다. 레조시놀수지 접착제와 초산비닐 수지접착제, 에폭시수지 접착제를 사용한 복합집성재 3가지 타입과 레조시놀수지 접착제와 초산비닐수지 접착제를 혼합한 3가지 타입으로 총 6가지 타입으로 제작하였다. 블록전단시험 결과 모든 타입의 복합집성재가 KS F 3021 기준 $7.1N/mm^2$ 보다 높아 전단강도는 양호하였지만, 목파율에서는 초산비닐수지접착제가 65.9%로 가장 우수한 접착 성능을 나타내었다. 박리시험에서는 초산비닐수지 접착제를 사용한 경우 GFRP 접착층까지 포함된 경우 침지 박리는 1.08%, 삶음박리는 4.16%로 KS F 3021 합격기준인 5% 이하를 만족하였다. 레조시놀수지 접착제만을 사용 한 경우 목재 접착층은 침지박리 1.26%, 삶음박리 0%로 합격기준을 만족하였으나 GFRP 접착층을 포함시킬 경우 침지박리는 21.85%로 합격기준을 만족하지 못하였고 삶음박리의 경우만 1.45%로 만족하였다.

• Composites Research
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• 제22권6호
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• pp.23-31
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• 2009

압축하중 및 굽힘하중을 받는 유리섬유플라스틱(GFRP) 표피/ 알루미늄 하니컴 코어(GF-AH) 하이브리드 복합재료의 음향방출(AE) 특성을 다양한 파괴과정과 연결시켜 연구하였다. 표피층 파괴, 표피/코어간의 계면박리, 하니컴 알루미늄 벽의 국부적인 소성항복 좌굴 및 셀벽간의 접착수지 박리와 같은 다양한 파괴모드가 하니컴 코어/GFRP표피 복합재를 이용한 AE주파수 분포 해석과 진폭분포 해석결과를 통해 분류되었다. 높은 진폭을 가진 AE 사상율의 분포는 셀벽 접착수지의 파괴, 표피층과 심층 사이의 박리및 미세파괴, 섬유파단에 대응하였으며 다른 피크 주파수의 분포는 알루미늄 셀벽의 소성변형, 셀벽간의 마찰로부터 발생한 것이다. 결론적으로 GF-AH 하이브리드 복합재료의 파괴거동 특성은 AE기법을 활용한 비파괴 평가를 통해 분석 가능하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권3호
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• pp.281-288
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• 2016

복합재는 재료 불균질성에 의해 고속 충돌 시 방호성능 자료가 산포한다. 본 연구에서는 다수의 충돌시험으로 복합판재 잔류속도 산포를 확보하고 수치해석으로 예측하는 방법을 정립하였다. 먼저 10개의 동일 시편으로 인장시험을 수행하여 파단변형률 산포를 얻었다. 같은 재료로 제작된 4ply([0/90]s)와 8ply([0/90/0/90]s) GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 복합판재에 FSP(Fragment Simulating Projectile) 고속 충돌시험을 동일 조건에서 다수 수행하여 잔류속도 산포를 얻었다. 인장시험에서 얻어진 파단 변형률 분포를 이용하여 수치해석을 수행하였다. 충돌속도는 4ply와 8ply 각각 411.7m/s와 592.5m/s이다. 시험 결과와 비교하여 적절한 잔류속도의 산포를 예측할 수 있었다. 추가적으로 복합판재의 경우 Solid요소 대비 Layered Solid요소로 모델링하면 계산시간이 감소되었다.

• 전산구조공학
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• 제6권1호
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• pp.117-125
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• 1993

일반적으로 복합재료 적층원통관의 강도와 강성은 세장모수, coupling 강성모수, 섬유배향각, 적층방법, 그리고 적층수 등의 변동성에 매우 민감하게 변화한다. 본 논문에서는 복합재료 적층원통관의 합리적인 신뢰성해석을 수행할 수 있는 강도 및 좌굴한계상태함수를 제안하고, 전술한 인자들이 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 미치는 영향을 고찰하였다. 이들은 복합재료 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 매우 다양하고 복합적인 영향을 미치기 때문에 최적설계기법이나 설계규준의 개발등을 통하여 설계관련 인자들을 설계에 합리적으로 반영하므로서 실무에서 균형설계(Balanced Design)를 위한 일관성 있는 안전도/신뢰도의 확보가 가능하다고 사료된다.