• Composites Research
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• 제29권4호
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• pp.161-166
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• 2016

본 연구에서는 습식초지법을 이용하여 탄소나노튜브 버키페이퍼를 제조하고 고강도, 고강성 그리고 유연성을 증대시키기 위하여 폴리우레탄(PU)의 점도를 조절하여 코팅제조한 후 기계적 특성에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. Raman, TGA, PL, SEM, TEM 그리고 Tensile test을 이용하여 SWNTs, SWNTs-buckypaper(SWNTs-BP), 그리고 SWNTs-BP/PU 나노복합필름에 대한 구조 및 물성을 평가하였으며 복합필름단면은 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM)을 사용하여 관찰한 후 물성증대원인을 해석하였다. 특히, 5 wt%의 PU 용액으로 코팅할 때 튜브간의 계면 접착력 증가로 최종 물성향상에 기여하였다. 최종적으로 이러한 구조적인 특성을 이용할 경우 초경량, 고강도 나노복합소재를 제조하는데 기여할 것으로 기대된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제13권1호
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• pp.47-70
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• 2012

To enhance cable stiffness, this paper proposed a combined application of carbon fiber reinforced polymers (CFRP) and steel materials, resulting in a novel type of hybrid stay cable system especially for the cable-stayed bridges with main span lengths of 1400~2800 m. In this combination, CFRP materials can conserve all their advantages such as light weight and high strength; while steel materials help increase the equivalent stiffness to compensate for the low elastic modulus of CFRP materials. An increase of the equivalent stiffness of the hybrid stay cable system could be further obtained with a reasonable increase of its safety factor. Following this concept, a series of parametric studies for the hybrid stay cable system with the consideration of stiffness and cost were carried out. Three design strategies/criteria, namely, best equivalent stiffness with a given safety factor, highest ratio of equivalent stiffness to material cost with a given safety factor, and best equivalent stiffness under a given cost were proposed from the stiffness and cost viewpoints. Finally, a comprehensive design procedure following the proposed design strategies was suggested. It was shown that the proposed hybrid stay cable system could be a good alternative to the pure CFRP or traditional steel stay cables in the future applications of super long span bridges.

• Computers and Concrete
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• 제27권3호
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• pp.225-239
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• 2021

Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) has extensive use in strengthening reinforced concrete structures due to its high strength and elastic modulus, low weight, fast and easy application, and excellent durability performance. Many studies have been carried out to determine the performance of the CFRP confined concrete cylinder. Although studies about the prediction of confined compressive strength using ANN are in the literature, the insufficiency of the studies to predict the strain of confined concrete cylinder using ANN, which is the most appropriate analysis method for nonlinear and complex problems, draws attention. Therefore, to predict both strengths and also strain values, two different ANNs were created using an extensive experimental database. The strength and strain networks were evaluated with the statistical parameters of correlation coefficients (R2), root mean square error (RMSE), and mean absolute error (MAE). The estimated values were found to be close to the experimental results. Mathematical equations to predict the strength and strain values were derived using networks prepared for convenience in engineering applications. The sensitivity analysis of mathematical models was performed by considering the inputs with the highest importance factors. Considering the limit values obtained from the sensitivity analysis of the parameters, the performances of the proposed models were evaluated by using the test data determined from the experimental database. Model performances were evaluated comparatively with other analytical models most commonly used in the literature, and it was found that the closest results to experimental data were obtained from the proposed strength and strain models.

• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.162-169
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• 2024

본 논문에서는 습식 방사 공정을 통한 PAN(polyacrylonitrile)계 전구체 섬유의 형태학적 제어 및 2종의 흑연화 촉진제(Ca, Ni)가 도입된 PAN계 탄소섬유의 흑연화 거동을 조사하였다. 흑연화 촉진제는 습식방사된 PAN 계 전구체 섬유의 열수 연신시 형성된 기공으로 도입되었으며, 결정구조 및 라만 분석을 통해 흑연화 촉진효과를 검토하였다. 1500℃의 상대적으로 낮은 온도에서는 흑연화에 큰 영향을 주지 않은 반면에, 2400℃의 고온에 서는 흑연화 촉진제 미처리 섬유와 비교하여 I_D/I_G 비율이 최대 2배까지 감소하는(GF-AS 0.54: GF-Ni100 0.28) 경향을 나타냈다. 흑연화도(degree of graphitization)는 Ca 흑연화 촉진제와 비교하여 Ni 흑연화 촉진제가 더 큰 영향을 끼침을 I_D/I_G 비율을 비교하여(GF-Ca100 0.42: GF-Ni100 0.28) 확인할 수 있었다. 또한, 2D band의 존재로부터 흑연평면구조가 다층으로 구성되어 있음을 알 수 있었다. 흑연결정의 결정면간거리(d₀₀₂)에 대한 흑연화 촉진제 효과는 미비하였으나, 특히 Ca 흑연화 촉진제 처리된 흑연섬유(GF-Ca100)의 경우 최대 ~5 nm 결정 크기가 증가함이 확인되었다.

• 한국항공운항학회지
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• 제22권3호
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• pp.68-73
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• 2014

Research is being carried out at Korea Aerospace Research Institute with aim of design a HALE UAV(High Altitude Long Endurance Unmanned Air Vehicle). HALE UAVs are ideally suited to provide surveillance, remote sensing and communication relay capabilities for both military and civilian applications. HALE UAVs typically cruise at an altitude between 15 km and 20 km, travelling at low speed and circling specific area of interest. Airframe structural point of view, weight reduction of the airframe structure is the most important method to improve the flight efficiency. High modulus CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer) has been used in designing the structure in order to minimize the airframe weight. With respect to structural design and analysis, the key question is to decide an adequate airworthiness certification base to define suitable load cases for sizing of various structural components. In this study, FAR(Federal Aviation Regulation) 23 have constituted the guidance and benchmark throughout all structural studies. And the MSC/FlightLoads was introduced to analyze the flight loads for the HALE UAV. The MSC/FlightLoads can compute the flexible air load and analyzed loads are distributed on structural model directly. A preliminary structural concept was defined in accordance with the estimated inertial and aerodynamic loads. A FEM analysis was carried out using the MSC/Nastran code to predict the static and dynamic behaviour of UAV structure.

• 접착 및 계면
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• 제22권3호
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• pp.85-90
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• 2021

섬유강화 복합재료를 이용하여 다양한 제품을 개발하고 있다. 제품화를 위해서는 기본적으로 복합재료의 인장강도 평가를 진행해야 한다. ASTM D3039 규격을 기반으로 섬유강화 복합재료가 평가되는데, 인장시편에 대한 변수 및 평가 조건에 따른 변수가 섬유강화 복합재료의 인장강도에 변화를 유발시킨다. 본 연구에서는 섬유강화 복합재료의 인장강도를 평가하는 ASTM D3039 기준을 따라 실험을 하되 탭, 시편의 두께, 탭을 붙이기 위한 접착제의 종류, 지그의 압력에 따른 섬유강화 복합재료의 인장강도 결과의 변화를 확인하였다. 시편의 두께에 따라 인장강도 및 인장탄성률의 변화가 있었다. 시편의 두께는 1-1.5 mm이 최적이며, 지그의 압력은 0.28 MPa, 탭을 붙이는 접착제는 접착력이 가장 우수한 구조용 접착제를 사용하는 것이 효과적이었다. 다양한 실험적 변수로 인해 오류를 일으킬 수 있었다. 접착제 및 탭, 지그 등에 대한 정확한 설정을 통해 효과적인 복합재료 평가가 이루어지길 희망한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권8호
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• pp.699-705
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• 2015

항공기가 적은 동력으로 장시간 체공을 하기 위해서는 높은 양항비(Lift Drag Ratio)와 구조경량화가 요구된다. 일반적으로 고고도 장기체공 비행기에는 가로세로비가 큰 날개가 적용된다. 또한 기체의 주요 구조물에 고강도, 고강성 탄소섬유복합재료를 사용하고, 날개의 표피(Skin)에 박막(Membrane) 소재인 얇은 마일러(Mylar)를 사용된다. 그 결과 날개 구조물이 다른 구조물에 비하여 유연해진다. 그리고 박막 소재인 얇은 마일러의 강성이 동적 안정성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 비선형 갭(Gap) 요소를 사용하여 마일러의 박막 특성을 모사하였다. 그리고 비선형해석 결과를 이용하여 등가강성을 갖는 선형 쉘(Shell) 요소로 등가모델링 하는 방법을 제시하였다. 선형 등가 쉘 모델은 멤브레인 요소법를 이용한 비선형해석 결과와 비교하여 결과의 타당성을 검증하였다. 제안된 선형등가 쉘 모델은 모드 해석에 적용하여 마일러의 기계적 물성이 고유진동수에 미치는 영향을 평가하였다.