• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.1-10
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• 2012

FRP 재료는 높은 부식저항성과 강도에도 불구하고 지난 20여년 동안 심각한 환경적 노출에 의한 재료의 성능저하에 대한 문제가 제기되어 왔다. 본 연구에서는 섬유와 수지로 구성된 이질재료인 FRP보강근이 온도와 화학적 노출을 복합적으로 받는 경우에 대하여 실험적으로 분석하였다. 각기 다른 형상으로 제작된 탄소, 유리 및 하이브리드 FRP 보강근 5종류에 대하여 중량변화, 계면전단강도(ILSS), SEM 및 FT-IR분석을 수행하였으며, 모든 FRP 실험편은 최대 150일까지 알칼리 용액과 증류수에 침지시킨 다음 60, 100, 150 및 300도의 온도에서 30분동안 노출하였다. 실험결과, 또한 FRP 보강근의 성능저하는 섬유의 종류뿐 아니라 수지의 종류와 제조과정에 따라 영향을 받는 것으로 관찰되었다. 침지 초기에는 ILSS 강도가 약간 증가한 후 시간경과에 따라 강도가 감소하는 것으로 나타났다. 알칼리 용액과 증류수 용액에 의해 손상을 받은 ILSS의 차이는 무시할 수 있는 수준인 것으로 관찰되었다.

• Composites Research
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• 제23권3호
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• pp.13-18
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• 2010

나노 재료를 다룰 때 큰 문제 중의 하나는 반데르발스(van der Waals) 상호작용으로 응집되어 있는 나노 입자, 특히 CNT를 어떻게 효과적으로 분산시킬 수 있는가이다. 본 연구에서는 나노 입자를 효과적으로 분산시킬 수 있는 방법으로 코로나 방전(corona discharge) 현상과 정전식모(electrostatic flocking) 공정을 이용한 새로운 분산방법인 방전식모(dischare flocking) 장치를 고안하였으며 분산특성을 평가하기 위하여 방전식모 및 RFI 공정으로 복합재료 시편을 제작하여 전기적, 기계적 특성을 비교하였다. 더욱이, CNT와 에폭시의 기체 방전 효과를 평가하기 위하여 플라즈마 처리된 CNT를 사용하여 복합재료를 제작하였으며 전기적, 기계적 특성을 측정하였다. 방전식모 공정으로 제작 된 복합재료 시편의 특성은 RFI로 제작된 시편과 유사하였으며 방전식모 공정중의 기체방전 현상은 플라즈마 처리된 CNT에 영향을 주지 않았다.

• Composites Research
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• 제23권6호
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• pp.61-66
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• 2010

본 논문에서는 필라멘트 와인딩 시 장력에 의해 압밀을 유발하는 압력을 선행연구자들의 연구를 참조하여 결정한 후 T800 탄소섬유/에폭시 복합재료의 기본적인 물성과 성형압력 변화에 따른 면 내 외의 물성 변화를 측정하였다. 실험 시편은 오토클레이브 진공백 성형을 통해 압력(절대압력 0.1MPa, 0.3MPa, 0.7MPa)을 조절하여 제조되었다. 모든 시편은 적층판 형태로 정화된 후 워터젯을 이용하여 시편 모양으로 절단되었으며, 층간 전단시편의 V-노치는 밀링가공을 통하여 제작되었다. 평면 내 물성을 위해 다양한 인장실험이 실시되었으며, 평면 외 물성을 측정하기 위해 층간 전단 실험이 수행되었다 성형압력과 물성 변화를 관련시키기 위해 시편의 섬유 부피분율을 측정하였다. 본 연구에서 측정된 물성은 동일한 탄소섬유 (T800 탄소섬유)를 사용하여 필라멘트 와인딩 공정으로 제작되는 차량용 Type III 수소저장용기의 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제9권5호
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• pp.715-718
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• 1998

본 연구에서는 수직섬유의 길이가 서로 다른 삼차원 유리직물을 보강재로 사용하고, 매트릭스 수지로 비스페놀 타입 비닐 에스테르 (bisphenol type vinyl ester)를 사용하여 hand lay-up을 이용해 복합재료 (3D composites)를 제조하였다. 삼차원 유리직물의 수직섬유의 길이가 복합재료의 기계적 물성에 미치는 영향을 three-point bending test, flatwise compression test를 통해 조사하였다. Short-beam test법 통하여 복합재료에서의 섬유와 매트릭스 수지간의 계면접착강도를 나타내는 층간 전단강도를 구하였다. 시험 결과를 통하여 수직섬유의 길이가 복합재료의 기계적 물성 및 층간 전단강도에 많은 영향을 미침을 알 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제70권2호
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• pp.233-243
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• 2019

This paper depicts the development and characterizations of laminated composites made with cellulosic giant cane (Arundinaria gigantea) fiber mats and epoxy resin. Zirconia-toughened mullite (ZTM) is used as a filler material in the laminated composite which was prepared from sillimanite through plasma processing technique. The mechanical characterizations of this composite have been carried out as per ASTM standards to evaluate its usability as a structural material. The effects of varying weight percentages of the filler and two different fiber orientations namely, angle-ply [$+45^{\circ}/-45^{\circ}/+45^{\circ}$] and balanced cross-ply [$0^{\circ}/90^{\circ}/0^{\circ}$] on the physical and mechanical properties such as density, microhardness, impact strength, tensile strength and interlaminar shear strength of the layered composite specimens have been investigated. The study indicates that the inclusion of zirconia-toughened mullite in the composite laminate as filler improves its mechanical properties. Moreover, the use of giant cane fiber mat in the laminate is more eco-friendly than the synthetic fibers. This research also helps in generating additional data to enrich the repository of natural fiber reinforced laminated composites.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1265-1272
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• 2014

본 논문에서는 CZM(Cohesive Zone Model)을 이용하여 돔 분리형 복합재 압력용기 접착 체결부의 점진적 파손 해석에 대한 연구를 수행하였다. 접착 요소(cohesive element)의 물성을 도출하기 위해 모드I, II 그리고 혼합모드에 대한 층간파괴인성들을 시험을 통해 도출하였다. 이때, 모든 시험편은 복합재 압력용기와 동일한 필라멘트 와인딩 제작공정을 통해 제작되었다. 이중 겹치기 이음(double-lap joint) 시험은 접착제의 전단강도와 CZM을 이용한 점진적 파손해석의 신뢰도 검증을 위해 수행하였다. 그 결과, 접착제의 전단강도는 시험으로부터 32MPa을 얻었고, 시험과 해석의 오차는 약 4.4%의 오차가 발생하여 CZM이 접착 체결부의 점진적 파손 거동을 비교적 잘 모사함을 확인하였다. 최종적으로 신뢰성이 검증된 CZM을 복합재 압력용기 접착 체결부에 적용하여 운용하중조건에서의 점진적 파손해석을 수행한 결과, 전체 200mm를 갖는 접착 체결부 길이의 약 5.8%만이 점진적 파손이 발생하는 것으로 나타나 복합재 압력용기의 구조 안전성에는 영향을 주지 않음을 확인하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2001년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.105-110
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• 2001

Autoclave curing using the vacuum bagging method is widely used for the manufacture of advanced composite prepreg airframe structures. Due to increasing use of advanced composites, specific techniques have been developed to repair damaged composite structures. In order to repair the damaged part, it is required that the damaged areas be removed, such as skin and/or honeycomb core, by utilizing the proper method and then repairing the area by laying up prepreg (and core) then curing under vacuum using the vacuum bagging materials. It shall be cured either in an oven or autoclave per the original specification requirements. Delamination can be observed in the sound areas during and/or after a couple times exposure to the elevated curing temperature due to the repeated repair condition. This study was conducted for checking the degree of degradation of properties of the cured parts and delamination between skin prepreg and honeycomb core. Specimens with glass honeycomb sandwich construction and glass/epoxy prepreg were prepared. The specimens were cured 1 to 5 times at $260^{circ}F$ in an autoclave and each additionally exposed 50, 100 and 150 hours in the $260^{circ}F$ oven. Each specimen was tested for tensile strength, compressive strength, flatwise tensile strength and interlaminar shear strength. To monitor the characteristics of the resin itself, the cured resin was tested using DMA and DSC. As a results, the decrease of Tg value were observed in the specific specimen which is exposed over 50 hrs at $260^{circ}F$. This means the change or degradative of resin properties is also related to the decrease of flatwise tensile properties. Accordingly, minimal exposure on the curing temperature is recommended for parts in order to prevent the delation and maintain the better condition.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.304-310
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• 2018

오토클레이브 (Autoclave) 성형 공정은 항공산업분야의 복합재 부품 제작에 있어서 매우 안정적이고 중요한 제조방법으로서 자리매김 해왔었지만 오토클레이브가 가진 많은 장점과 함께 단점 또는 제약 사항들을 보여주고 있다. 최근에는 이러한 한계를 극복하기 위하여 다양한 탈 오토클레이브 (OoA, Out-of-Autoclave) 공정들이 연구 개발되고 있는데, 본 연구에서는 탈 오토클레이브 공정 중 하나로서 많은 관심을 받고 있는 액상성형공정 (Liquid Composite Molding)을 사용하여 시편들을 제작하고 이를 오토클레이브 공정으로 제작된 시편과 실험적으로 비교평가하였다. 액상성형공정 중 DB (Double Bagging), CAPRI (Controlled Atmospheric Pressure Resin Infusion) 및 VAP (Vacuum Assisted Process) 공정을 사용하여 시편 제작을 수행하고 내부 기공 함유량, 두께, 유리전이온도, 층간전단강도 및 굽힘강도 시험 평가를 통하여 각 제작 공정에 따른 차이를 확인할 수 있었다. 전체적으로 오토클레이브 성형 시편이 우수한 두께 균일도, 낮은 기공 함유량 및 양호한 기계적 강도 특성을 보였으며, 액상성형공정 중에서는 CAPRI 성형 시편이 DB 및 VAP 성형 시편에 비하여 상대적으로 우수한 특성을 가짐을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제33권6호
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• pp.346-352
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• 2020

열가소성 복합재료는 수송용 기기의 구조용 소재로써 적용 분야가 확대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 유리섬유(GF) 함량 차이에 따른 연속섬유 강화 GF/폴리프로필렌(PP)의 기계적 물성 및 함침성에 대한 평가를 진행하였다. GF 함량이 다른 GF/PP 복합원사를 제조하고 이를 이용하여 연속가압공정법으로 연속섬유 강화 GF/PP 중간재를 제조하였다. GF 함량에 따른 연속섬유 강화 GF/PP 복합재료의 인장강도, 굴곡강도 및 충격강도를 평가하였다. 전계방사형 주사전자현미경을 이용하여 인장파괴 된 GF/PP의 형태를 분석하여 GF 함량에 따른 파괴거동을 확인하였고, 동적기계분석 및 층간전단강도 측정 결과를 바탕으로 GF 함량에 따른 함침성 차이를 확인하였다. 궁극적으로 GF/PP 50 wt.% 복합재료 조건에서 기계적 강도와 함침성이 가장 안정화됨을 확인하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.182-185
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• 2004

In this work, the effect of chemical treatments on surface properties of SiC was investigated in mechanical interfacial properties of carbon fibers-reinforced composites. The surface properties of the SiC were determined by acid/base values and contact angles. The thermal stabilities of carbon fibers-reinforced composites were investigated by thermogravimetric analysis (TGA). Also, the mechanical interfacial properties of the composites were studied in interlaminar shear strength (ILSS) and critical strain energy release rate mode II $(G_{IIC})$ measurements. As a result, tile acidically treated SiC (A-SiC) had higher acid value than that of untreated SiC (V-SiC) or basically treated SiC (B-SiC). According to the contact angle measurements, it was observed that chemical treatments led to an increase of surface free energy of the SiC surfaces, mainly due to the increase of the specific (polar) component. The mechanical interfacial properties of the composites, including ILSS and $(G_{IIC})$, had been improved in the specimens treated by chemical solutions. These results were explained that good wetting played an important role in improving the degree of adhesion at interfaces between SiC and epoxy resin matrix.