• 대한기계학회논문집A
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• 제40권10호
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• pp.907-911
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• 2016

본 논문에서는 회귀분석법(regression analysis method)을 사용하여 개발된 복합재 적층판의 압축 파손강도값을 수록하였다. 본 논문에 사용된 복합재료는 $350^{\circ}F(177^{\circ}C$)에서 경화되는 Carbon/Epoxy UD Tape 프리프레그(Cycom G40-800/5276-1)이며 운용온도 범위는 $-60^{\circ}F{\sim}+200^{\circ}F$($-55^{\circ}C{\sim}+95^{\circ}C$)이다. 시편은 $0^{\circ}$, $+45^{\circ}$, $-45^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$층으로 적층된 8종류의 노치없는 적층판으로 총 56개 시편으로 구성하였다. 시험방법은 ASTM-D-6484 규정을 사용하였다. 적층판의 압축 파손강도값은 적층판 내 $0^{\circ}$와 ${\pm}45^{\circ}$층의 적층비율을 변수로 하는 회귀 분석법(regression analysis method)을 사용하여 획득하였다.

• Composites Research
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• 제27권3호
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• pp.90-95
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• 2014

복합재료의 경화 시 발생하는 수축 변형률은 복합재료 구조물 내에 잔류응력을 발생시키며 이러한 잔류응력은 spring-in, spring-out, warpage와 같은 구조물 변형의 원인이 된다. 본 연구에서는 Hexcel사의 "Hexply M21EV/34%/UD268NFS/IMA-12K" prepreg를 사용하였다. 시험편의 경화에 따른 cure shrinkage 변화를 DSC(differential scanning calorimetry)와 TMA(thermomechanical analyzer)를 이용하여 측정하였다. 수지의 수축률은 $140{\sim}240^{\circ}C$ 구간에서 $20^{\circ}C$ 간격으로 질소 분위기에서 측정하였다. 경화도는 dynamic과 isothermal DSC scanning을 통하여 측정된 반응열을 이용하여 산출하였으며, DSC 시험은 Argon 분위기에서 수행하였다. 시험결과, 열경화성 수지는 27~80% 경화도에서 급격한 수축이 일어났으며, 경화온도가 높을수록 더 낮은 경화도에서 수축이 시작되는 것을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.153-160
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• 2020

질화붕소(BN)는 높은 열전도도를 가지는 2D 형상의 부도체로 복합재료의 강화 필러로 연구되고 있는 물질이다. 본 연구에서는 판상의 육방정 질화붕소(h-BN)를 탄소섬유 다발 사이에 첨가하여 BN이 함유된 탄소섬유강화 복합소재(CFRPs)를 제조하여 BN 필러가 CFRP의 여러 물성에 어떤 영향을 주는지 탐구하였다. 사용된 프리프레그의 수지 총량의 0-15 wt%의 BN 필러가 프리프레그 층 사이에 첨가되었다. BN 필러가 첨가된 복합소재의 인장강도는 최대 13.6%, 계면간 전단응력은 최대 6.7% 증가하는 것을 관찰하였다. BN 첨가량에 따른 열전도도와 전기전도도의 변화와, BN의 첨가량에 따른 시편의 단면 형상 변화 또한 관찰되어 탄소섬유-BN-에폭시 복합소재의 물성 제어 가능성을 제시하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.83-86
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• 2005

The front-end side members of automobiles, such as the hat-shaped section member, absorb most of the energy during the front-end collision. The side members absorb more energy in collision if they have higher strength and stiffness, and stable folding capacity (local buckling). Using the above characteristics on energy absorption, vehicle should be designed light-weight to improve fuel combustion ratio and reduce exhaust gas. Because of their specific strength and stiffness, CFRP are currently being considered for many structural (aerospace vehicle, automobiles, trains and ships) applications due to their potential for reducing structural weight. Although CFRP members exhibit collapse modes that are significantly different from the collapse modes of metallic materials, numerous studies have shown that CFRP members can be efficient energy absorbing materials. In this study, the CFRP side members were manufactured using a uni-directional prepreg sheet of carbon/Epoxy and axial static collapse tests were performed for the members. The collapse mode and the energy absorption capability of the members were analyzed under the static load.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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• pp.204-209
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• 2001

In this research, the effects of fiber stacking sequence on damage behaviors of FML(Fiber Metal Laminates) subject to indentation loading. SOP (Singly Oriented Ply) FML and angle ply FML were fabricated to study fiber orientation effects and angle ply effects. FML were fabricated by using 1050 aluminum laminate and carbon/epoxy prepreg. To increase adhesive bonding strength, Al laminate was etched using FPL methods. The static indentation test were conducted by using UTM(5ton, Shimadzu) under the 2side clamped conditions. During the tests, load and displacement curve and crack initiation and propagation behaviors were investigated. As fiber orientation angle increases, the crack initiation load of SOP FML increases because the stiffness induced by fiber orientation is increased. The penetration load of SOP FML is influenced by the deformation tendency and boundary conditions. However, the macro-crack of angle ply FML was initiated by fiber breakage of lower ply because angle plies in Angle ply FML prevents the crack growth and consolidation. The Angle ply FML has a critical cross-angle which prevent crack growth and consolidation. Damage behavior of Angle ply FML is changed around the critical cross-angle.

• Composites Research
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• 제24권2호
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• pp.38-45
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• 2011

본 논문에서는 유리섬유 강화 복합재 적층판으로 이루어진 단일층 Dallenbach layer의 전파흡수체의 최적화 기법을 제시하고 그 성능을 분석하였다. 복합재 적층판의 전기적 특성을 제어하기 위해서 탄소나노튜브(CNT)를 혼합한 프리프레그를 사용하였다. 최적화 설계 기법은 유전자 알고리즘을 사용하였으며, 이를 이용하여 다양한 주파수에서 흡수체를 설계하고, 복합재의 두께 및 CNT 함유율을 최적화하였다. CNT 함유율의 최적화를 위해서는 복합재의 복소 유전율의 수치적 모델이 사용되었다. 전파흡수체의 최적설계에서 주파수에 따라서 CNT 함유율은 비례하여 증가하고, 흡수체의 두께는 반비례하여 감소한다. 흡수체의 -10 dB 흡수대역폭은 흡수체가 설계된 중심주파수에 비례하여 증가한다. 설계된 흡수체의 검증을 위해서 10 GHz에서 중심주파수를 갖는 흡수제를 제조하고 그 성능을 평가하였다. 복합재 적층판의 복소 유전율과 전파흡수체의 반사손실은 벡터회로망분석기와 7 mm 동축관을 이용하여 측정하였다. 복합재의 두께와 복소 유전율에 있어서의 측정된 값과 예측치의 차이에 의해서 중심주파수의 이동, 중심주파수에서의 반사손실의 감쇄, 흡수대역폭의 감소가 발생하였다.

• Composites Research
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• 제22권6호
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• pp.13-17
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• 2009

본 연구에서는 컴퓨터 단층촬영 장비의 크레이들에 대한 샌드위치 복합재 3차원 형상을 결정하였고, 유한요소해석을 통해 구조성능 기준을 만족하는 적층 패턴을 제안하였으며, 균일한 X선 투과 성능을 만족하는 생산공법을 제안하였다. 크레이들 설계는 다른 부품과의 공간, 고정 방법, 헤드레스트 부품과의 조립조건을 고려하였다. 정해진 위치에 135 kg 하중이 가해질 때, 크레이들 끝단부 처짐이 20 mm 이하인 기준을 만족하는 적층패턴을 결정하였다. 생산공법 측면에서 우선 카본 소재/폴리에스터 수지로 핸드레이업을 하였으나, 기포 및 과잉수지로 불균일한 X선 투과성능을 보였다. 이를 해결하기 위해 첫 번째 층은 동일소재를 인퓨전 공법으로 하고 나머지 층은 카본 소재/에폭시 수지의 프리프레그 적용으로 X선 투과성능을 개선하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권10호
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• pp.983-989
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• 2017

본 논문에서는 첨단복합재의 볼트단일접합 베어링강도에 대한 시험적 평가 결과를 수록하였다. 볼트단일접합 시험은 stabilized 접합과 unstabilized 접합에 대하여 수행하였다. Stabilized 접합은 접합부 면외회전을 제한하는 접합이다. Unstabilized 접합은 면외변위를 제한하지 않는 접합이다. 볼트 단일접합에서 적층판의 베어링강도 값은 적층판 내 적층각 $0^{\circ}$, $+45^{\circ}$, $-45^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$ 비율에 영향이 없음을 보여준다. 볼트접합부 면외거동의 영향으로 unstabilized 볼트 단일접합 베어링 강도값이 stabilized 볼트 단일접합 베어링 강도값 보다 작음을 보여주고 있다. 본 논문에 사용된 복합재료는 $177^{\circ}C(350^{\circ}F)$에서 경화되는 Carbon/Epoxy UD Tape 프리프레그이다. 표준각 $0^{\circ}$, $+45^{\circ}$, $-45^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$ 층으로 적층된 8종류의 적층판에서 총 112개 볼트단일접합 시험시편을 구성하였다. Stabilized 접합과 unstabilized 접합의 시험방법은 ASTM-D-5961M 규정을 사용하였다.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.64-69
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• 2007

복합재료의 모재지배 물성은 온도나 습도와 같은 환경에 의해서 크게 저하되기 때문에 고온 다습한 환경에서 운용되는 UAV의 일체형 복합재 연료탱크를 설계함에 있어 이러한 유해환경 요소들을 반드시 고려하여야 한다. 본 연구에서는 스마트무인기에 사용될 일방향 복합재료 USN 175B와 직조 복합재료인 WSN3K에 대해서 $90^{\circ}C$에서 담수 침수 실험을 수행하여 모재의 수분 흡수량이 포화될 때까지 노화시킨 후 $74^{\circ}C$의 고온환경에서 인장 및 평면 전단 시험을 수행하였다. 실험 결과 모재 지배적 물성에서 극심한 물성 저하현상이 나타남을 확인하였다. 구조물이 받는 하중의 다양성을 고려하기 위해서 반최적화 기법을 도입하였다. 하중 컨벡스 모델과 안정성 경계를 비교하여 최악의 하중 상황을 판별하였다. 안정성 경계는 일체형 복합재 연료탱크에 저하된 물성을 적용하여 유한요소 해석을 수행하여 얻었다. 이를 통해 최악의 하중상황은 수직상승모드일 때 임을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제18권3호
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• pp.38-46
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• 2005

3차원 복합재료의 뛰어난 특성을 확인하기 위하여 저속충격 시험을 하였다. 복합재료의 3차원 구조는 자동적층 공정 (ATP, Automated Tape Placement)과 스티칭 (stitching) 방법으로 제조하였다. 이 방법은 일정한 폭을 가지는 탄소섬유/에폭시 프리프레그 테이프를 균일한 간격을 두고 층 별로 서로 직교 적층한 후 비어 있는 공간 사이를 케블라 섬유로 스티칭하는 성형법이다. 새로운 3차원 복합재료와 기존의 프리프레그 시트(sheet)를 사용한 2차원 복합재료와의 충격특성을 비교하기 위하여 저속충격 시험을 하였으며, C-scan에 의한 충격손상 면적 확인 및 충격 후 압축시험을 하였다. 3D 복합재는 스티칭을 하기 위한 간격으로 인하여 복합재료의 전체 섬유 체적율이 낮아졌기 때문에 충격 전 압축 강도는 2D 복합재에 비해 낮았으나 충격 후 파손면적은 약 $30-40\%$의 감소를 보였으며, 충격 전 압축 강도에 패한 충격후 압축강도 비율은 약 $5-10\%$의 증가를 보였다. 스티칭에 의해 충격 후 압축강도는 전반적으로 향상되었으나, 30J의 충격 에너지부터는 그 효과가 감소하였으며 35J 이상의 충격에서는 스티칭 효과가 없었다.