• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.37-45
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• 2021

논문은 조적부재에 고인성 복합체를 보강하여 내진보강 가능성을 평가하기 위한 기초연구이다. 고인성 복합체의 섬유 혼입률에 따른 성능을 검토하기 위하여 배합설계에 따라 시험체를 제조하고 유동성능, 압축강도, 휨 강도, 길이변화율 및 직접인장변형률을 측정하였다. 또한, 무보강 조적부재, 고인성 복합체로 보강한 조적부재, 고인성 복합체에 유리섬유 및 와이어 메쉬를 별도 보강한 조적부재를 제작하고 휨 강도와 최대변위를 측정하였다. 고인성 복합체를 보강한 모든 실험체들은 무보강과 비교하여 최대내력이 16배 이상의 효과가 나타났으며 균열 형상을 검토한 결과 에너지소산능력이 우수한 것으로 나타나 내진보강 가능성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.425-430
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• 2022

수소가스용 압력용기의 안전성 평가를 위해 다양한 내구성 시험이 요구된다. 고온 정압 시험은 고압(875 bar) 하에 고온(85℃ 이상)에서 장시간(1,000시간) 유지하여 수소 용기의 내구성을 시험하는 방법이며 승용차용 용기에 한정되어 있다. 하지만 대용량 수소버스용 용기와 관련된 고온 정압 시험의 국제 기준은 논의 초기 단계이며, 시험의 효율성 및 신뢰성 측면에서 가속시험 기준 제시 등의 현실적 보완이 필요하다. 본 연구에서는 수소버스용 내압용기의 고온 정압 시험 기준을 정립하기 위해 열적환경에 노출된 내압용기 복합재의 기계적 물성평가를 진행하였다. 복합재의 인장강도는 수지의 유리전이온도에 가까워질수록 수지의 열화로 인해 강도가 감소한다. 또한 장시간 유지 시 수지의 후경화로 인해 인장강도의 재상승을 확인할 수 있었다. 따라서 대용량 수소버스용 압력용기의 고온 정압 시험은 탄소섬유 복합재의 에폭시 수지 물성을 바탕으로 시험 조건을 설정해야 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권8호
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• pp.913-920
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• 2011

본 논문은 4-매 주자직 유리섬유/에폭시 적층 복합재가 적용된 철도차량 경량 대차프레임의 피로 수명 및 강도 평가에 대해 기술한다. 대차프레임 경량화 재질로 적용된 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 피로특성 평가를 위하여 경사, 위사 그리고 $0^{\circ}/90^{\circ}$ 방향으로 적층된 시험편에 대하여 인장-압축 피로시험을 수행하였다. 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 피로시험은 5Hz의 주파수, -1의 응력비(R), $10^7$의 피로수명을 갖도록 하였다. 또한, JIS E 4207의 하중조건에 따른 대차프레임의 피로강도 평가를 Goodman 선도를 통하여 수행하였다. 유리섬유/에폭시 적층 복합재 경량 대차프레임의 피로수명 및 강도 평가기준을 만족하였으며, 무게를 고려할 경우 기존 대차프레임 재질인 SM490A 금속재에 비하여 우수한 피로특성을 갖는다.

• Elastomers and Composites
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• 제22권3호
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• pp.204-212
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• 1987

본(本) 실험(實驗)에서는 고무탄성체(彈性體)에 대(對)한 무기계(無機系) 충전제(充塡劑)의 보강(補强)을 충전제(充塡劑)의 입자표면(粒子表面)과 고무분자간(分子間)의 상호작용(相互作用)에 의(依)한 화학적(化學的) 결합(結合) 측면(測面)에서 유리단섬유(短纖維) 충전(充塡)에 의(依)한 Chloroprene 고무 가황체(加黃體)의 보강효과(補强效果)를 향상(向上)시킬 목적(目的)으로 분쇄(分碎)한 유리단섬유(短纖維)($L{\fallingdotseq}30.4{\mu}m,\;d=4{\mu}m$)에 silane coupling제(劑)로 표면처리(表面處理)하여 얻어진 복합체(複合體)를 배합(配合)한 가황계(加黃系)의 가황특성(加黃特性) 및 물리적(物理的) 성질(性質)을 검토(檢討)하였다. 또한 APS배합(配合) CR 미가교체(末架橋體)를 대기중(大氣中)에 폭로(暴露)함으로서 APS에 의(依)한 후가교반응(後架橋反應)을 검토(檢討)하여 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1. ODR에 나타난 각(各) 가황계(加黃系)의 적정가황시간(適正加黃時間)($t_{90}$)은 MGF 충전(充塡)의 APS배합(配合) 가황계(架黃系)의 MC가 가장 빠르며 MGF배합(配合) 미가교체(未架橋體) AM이 가장 느렸다. 그리고 silane coupling 처리(處理) MGF는 미처리(未處理) MGF보다 최대(最大) torque값이 더 크고 적정가황시간(適正加黃時間)이 빨랐다. 2. 물리적(物理的) 성질(性質)에 있어서는 인장강도(引張强度), 인장응력(引張應力)이 SC가 가장 좋았으며, 유효강목쇄농도(有效綱目鎖濃度) 역시 SC가 가장 큰 값을 나타냈다. Silane coupling제(劑) 처리(處理) MGF는 미처리(未處理) 및 배합(配合) MGF보다 물리적(物理的) 성질(性質)과 유효강목쇄농도(有效綱目鎖濃度)가 모두 우수하였다. 3. 열노화(熱老化)에 의(依)한 물리적(物理的) 성질(性質)의 변화(變化)는 silica 충전(充塡)에서 $70^{\circ}C$, 72hr 노화시간(老化時間)을 전후(前後)하여 인장강도(引張强度), 인장응력(引張應力), 유효강목쇄농도(有效綱目鎖濃度)가 증가(增加), 감소(減少)하였으며 silane coupling제(劑) 처리(處理) MGF의 경우는 미처리(未處理) 및 배합(配合) MGF와는 달리 silica 충전계(充塡系)와 비슷한 특성(特性)을 나타내었다. 4. CR+APS+MGF와 CR+APS+silica의 미가교체(未架橋體)는 대기폭로(大氣暴露)에 의(依)한 시간(時間)의 경과에 따라 가교반응(架橋反應)이 진행(進行)되어 가교체(架橋體)의 유효강목쇄농도(有效綱目鎖濃度)와 인장물성(引張物性)이 증가(增加)되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.11-18
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• 2012

이 논문에서는 유리-에폭시 섬유 보강 복합재료판에 $K_I$ 과 $K_{II}$ 에 의한 혼합모우드 상태의 균열된 알루미늄판의 응력확대계수의 수치해석 산정을 다루고 있다. 응력확대계수 산정을 위한 가상균열닫힘법과 2단계 확장법이 고려된다. 에너지 방출률과 응력확대계수의 항으로 표현되는 파괴역학 매개변수 계산을 위하여, p-수렴 부분 층별모델이 채택된다. 고려되는 p-수렴 방식은 저매개변수 요소의 개념에 기초한다. 1개 층에 대해 가정된 변위장, 변위-변형률 관계, 그리고 3차원 구성방정식은 2차원과 1차원 고차 형상함수의 조합으로 정의된다. 고려되는 요소는 변위장의 보간과 수치적분을 수행하기 위해 로바토 형상함수와 가우스-로바토 적분법이 사용된다. 언급된 모델과 기법들을 사용하여, 경사각도의 변화에 따른 적층판 형상의 효과와 접착제의 강도가 팻치보강 시스템에 미치는 영향이 조사된다. 중립축 변화에 따른 팻치보강 적층판의 면외 휨 효과도 분석된다. 고려되는 모델의 정확성과 단순성 등에 관해서 응력확대계수, 응력분포, 자유도 수, 에너지 방출률 등의 항목을 가지고서 평가된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.677-684
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• 2007

본 연구에서는 유리섬유시트로 휨보강된 RC 보의 파괴 양상을 분석하고, 부착파괴를 방지하기 위한 실험 연구를 수행하였다. 부착파괴를 방지하기 위한 방법으로 부착길이를 증가시키는 방법과 U형 보강 방법 및 에폭시 전단키 보강 상세에 대하여 검증하였다. 유리섬유시트의 부착길이는 콘크리트 계면과 보강재 사이의 부착강도를 가정하여 계산하였다. U형 보강 방법은 콘크리트 밑면에 부착된 유리섬유시트의 단부 혹은 중앙부를 U형으로 감싸서 보강하였다. 콘크리트 하부에 매립된 전단키는 유리섬유시트의 인장력에 대하여 충분한 부착력을 제공하도록 하였다. 단부 U 보강과 중앙부 U 보강은 부착파괴를 방지하기 위해 기존에 제안된 방법이며, 에폭시 전단키는 본 연구에서 제시된 새로운 방지 상세이다. 유리섬유시트의 부착파괴 방지 상세에 대한 효과를 검증하기 위하여 총 6개의 실험체를 제작 실험하였다. 본 실험 결과에 의하면 부착길이 및 단부 U 보강 상세를 적용하는 방법은 조기 부착파괴를 억제하지 못하는 것으로 나타났다. 반면 중앙부 U 보강 상세는 보강재를 따라 발생하는 박리균열의 진행을 억제시키기 때문에 부착파괴를 지연하는 효과가 있으며, 전단키의 경우는 부착파괴를 충분히 방지하며 유리섬유시트의 파단을 유도하는 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.53-58
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• 2017

FRP Hybrid Bar는 내부에 강재를 유리섬유와 에폭시 수지가 코팅된 형태로 사용되는데, 인장경화 성능이 있으며, 경량이므로 효과적인 보강재료로 사용될 수 있다. 자외선 및 동결융해에 노출된 에폭시는 표면 열화가 발생하기 쉬우며, 이는 매립된 철근 및 표면의 콘크리트와의 부착력 저하를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 일반철근, FRP Hybrid Bar 및 자외선(UV) 폭로시험을 거친 FRP Hybrid Bar의 외관특성분석을 실시하였다. 또한 각 보강재를 사용하여 콘크리트 인발 공시체를 제조하였으며, 동결융해시험을 실시해 Cycle에 따른 부착성능을 분석하였다. FRP Hybrid Bar는 UV 폭로시험 후에도 표면 산화(Chalking)와 같은 에폭시계 재료의 열화가 나타나지 않았다. 동결융해시험은 120Cycle 및 180Cycle까지 진행하였는데, UV 폭로시험 후 FRP Hybrid Bar를 사용한 공시체는 $241{\pm}kN$ 부착력을 가지고 있었다. 이는 일반철근 대비 약 106.3%수준으로 개선된 부착강도인데, FRP Hybrid Bar 표면의 규사코팅에 따라 부착면적이 증가했기 때문이다. 3가지 조건(일반철근, FRP Hybrid Bar, UV 폭로시험 후의 FRP Hybrid Bar)에 대하여, 동결융해 Cycle이 증가함에 따라 부착력이 크게 감소하지는 않았으나, 코팅된 규사의 박락으로 인해 UV 시험 이후의 동결융해를 거친 조건에서는 실험 편차가 상대적으로 증가하였다.

• Composites Research
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• 제18권2호
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• pp.20-29
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• 2005

수지의 유리 전이화 온도$(170^{\circ}C)$ 이상에서 복합재 연소관의 굽힘 변형 및 강도를 평가하기 위해 재료의 비선형성과 연속 파손 모드가 고려된 유한요소해석모델이 제시되었고, 해석 모델의 타당성 입증을 위해 연소관과 동일 제작 공법과 적층을 가진 굽힘 시험편을 이용한 4점 굽힘 강도 시험이 수행되었다. 또한 비교해석을 위해 고온에서 복합재 재료물성 시험이 수행되었다. 수지의 유리 전이화 온도 이상에서 수지 관련 재료 물성이 현저하게 저하됨에 따라, $200^{\circ}C$에서 굽힘 시험편의 굽힘 강성은 상온 기준으로 약 $70\%$, 굽힙 강도는 약 $80\%$의 저하율을 나타내었다. 파손 모드가 수지의 유리 전이화 온도 이하에서 바닥 면의 $90^{\circ}$층수지 균열로 시작하여 시편 중앙의 층간 분리로 이어지는 연속 파손모드였으나, 유리천이온도 이상에서는 시편 표면층의 섬유 압축 파손으로 변화되었다 해석을 통해 연속 파손 모드가 잘 구현되었고, 예측한 굽힘 강도와 강성이 시험 견과와 좋은 일치를 보였다

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.155-161
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• 2015

본 연구는 복합재료 구조물에 전기-기계 변환 기능을 융합한 센서-구조 일체형 복합재료 구조물 제작 방법에 관한 것으로 복합재료 구조물 자체가 센서 역할을 수행할 수 있도록 하여 구조 스스로 충격이나 진동 신호를 감지하고 손상 위치 또는 손상 정도를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 다기능 복합 구조물에 관한 연구이다. 복합재 구조물에 전기-기계 변환 기능을 부여하기 위해 복합재 제작에 사용되는 에폭시 수지 대신 전기-기계 변환기능을 갖는 $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-Pb(Zr,\;Ti)O_2$ (PNN-PZT) 분말과 에폭시 수지를 1:30 wt% 혼합하여 제작된 스마트 수지를 사용하였다. Hand Lay-up 공법과, VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) 성형 방법을 이용하여 유리섬유에 스마트 수지를 함침시켜 센서-구조 일체형 복합재료 구조물을 제작하였다. 구조물을 센서로 사용하기위해 시편의 윗면과 아랫면에 전도성 도료를 사용하여 전극을 제작하였고, 고전압 앰프를 이용하여 상온에서 30분간 4kV/mm의 전계로 분극 처리를 수행하였다. 이후 충격망치를 사용하여 시편에 충격을 가했을 때 출력되는 전기 신호와 충격망치 신호를 비교하여 충격 신호 감응 및 감도를 측정하고 그 결과를 기술하였다.

• Composites Research
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• 제33권4호
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• pp.228-233
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• 2020

본 논문은 유리섬유강화 복합재료(GFRC)를 사용하여 단일 랩 전단 시험을 진행하고, 단일 랩 전단 시험을 진행하면서 연필심을 이용한 종이센서(PLDPS)를 적용하였다. 복합재료의 접착은 비스페놀-A계 에폭시와 아민계 경화제를 혼합하여 접착제로 사용하였다. 접착물성의 차이를 주기 위해 각기 다른 조건에서 경화시켰고 물성이 달라진 것을 확인하였다. 연필심을 이용한 종이센서는 A4용지에 4B연필을 사용하여 제작하였다. 연필에 있는 흑연은 전기가 통하는 물질이므로 전기저항을 측정할 수 있다. 연필심을 이용한 종이센서에 단일 랩 전단 시편에 붙은 위치에 따라 전기저항의 변화를 관찰하였고, 붙이는 두 위치에 따라 전기저항의 변화가 다르게 나오는 것을 확인하였다. 또한, 랩 전단변형률에 따라서 전기 저항의 변화도 관찰하였다. 랩 전단변형률이 높으면 전기 저항 변화도 큰 것을 확인했다. 접착부분의 변형이 클수록 시편이 휘는 정도도 커져 전극 사이의 거리변화도 크게 만들기 때문이다.