• Composites Research
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• 제35권3호
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• pp.147-152
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• 2022

이 논문은 Type 4 압력용기 라이너의 회전 성형 시 내부온도 조건에 따른 저온 특성 평가에 관한 연구이다. 회전 성형의 경우 온도 조건에 따라 라이너의 성형성에 민감한 영향을 주기 때문에 사용 소재인 폴리아미드에 대한 온도 조건을 정확히 설정해야 한다. 라이너 소재인 폴리아미드(Polyamide)의 구조적 변화는 AFM(Atomic Force Microscope)으로 표면을 분석하였으며, DSC(Differential Scanning Calorimeter)로 결정화도를 측정하여 저온에서의 기계적 강도 값에 변화를 줄 것인지를 평가하였다. 또한, 라이너 내부의 황색도를 관찰하여 라이너의 성형성을 확인하였다. 그 결과, 내부온도의 용융 범위가 넓을수록 낮은 황색도를 나타냈으며, 저온에서의 연신율 및 충격 특성은 향상됐다. 또한, AFM과 DSC에 의해 폴리아미드의 구조가 균일하고 높은 결정화도를 가진 것을 확인하였다. 따라서, 이와 같은 실험 결과는 회전 성형 시 온도 조건의 변화가 저온에서의 물성 향상에 기여함을 입증했으며, 향후 기밀성 평가를 통해 실 제품으로의 적용성 검증이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.148-152
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• 2000

The aluminum alloy 6061-T6 has been successfully used in structural applications especially the pressure vessel of the Advanced Neutron Source research reactor. And aluminum alloys, including 6061-T6, have a face-centered-cubic crystals structure. Under normal circumstances face-centered-cubic crystal structures do not exhibit cleavage fractures even at very lo9w temperatures. In aluminum-based structures, plates frequently find use as connecting links. Mechanical fasteners are often utilized in instances where ease of application, familiarity with fabrication processes, and severe dynamic loading are of concern. Plates frequently find use as connecting elements in structures built from aluminum alloys. Many structural elements employ mechanical fasteners. Twenty and twenty aluminum alloy 6061-T6 plates, representing four different bolt patterns, were mechanically deformed. And variable materials such as A1 6061-T6, Al 2024-T3, Carbon/Epoxy, Glass/Epoxy Composite and Woven fiber composite, are used as patch materials. From this experiment, it has been shown that the strength of patch-repaired specimens is different with the patch materials.

• Composites Research
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• 제23권6호
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• pp.7-13
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• 2010

CNG 차량에서 실사용 중 Type3 복합재료 압력용기의 외부 복합재 층에 결함이 발생된다면, 용기의 구조적 성능 즉, 원래의 설계수명보다 반복수명이 감소되는 현상을 초래할 수 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 복합재 결함을 고려한 복합재료 압력용기의 유한요소 모델링과 해석 기법을 제시하였다. Type3 복합재료 압력용기의 유한요소해석은 자긴처리 공정에서 알루미늄 라이너의 소성 변형으로 인해 경로 의존적 현상을 보이므로, 실사용 중 결함이 발생되는 실제 환경을 고려한 해석에서 결함은 자긴압력 이후에 도입되어야한다. 이러한 상황의 사실적인 시뮬레이션을 위해, 해석의 중간단계에서 결함이 도입되는 유한요소 모델링과 해석 기법이 제시되었으며, 해석결과는 해석의 시작단계에서부터 모델에 초기결함을 내포하는 일반적 유한요소해석과 비교되었다. 제안된 해석 기업은 Type3 복합재료 압력용기의 복합재층 손상에 따른 영향성 평가 및 실사용 중에서의 검사 기준을 마련하는데 효과적으로 사용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.491-497
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• 2015

본 논문은 필라멘트 와인딩 공법으로 제작된 구배 단면을 갖는 돔 분리형 복합재 압력용기 접착체결부의 온도영향에 따른 층간파괴인성 평가를 위해 모드 I, II 그리고 혼합모드의 시험적 평가를 수행하였다. 모드 I과 혼합모드 층간파괴인성은 DCB 시편을 사용하였으며, 모드 II 층간파괴인성은 ENF 시편을 사용하여 평가하였다. 와인딩 각도는 $[{\pm}10^{\circ}]_6$, $[{\pm}27^{\circ}]_6$ 그리고 ($[{\pm}10^{\circ}]_3/FM73/[{\pm}10^{\circ}]_3$)이며 곡면 단면을 고려하였다. 시험 평가에 적용된 온도 환경은 환경 챔버와 전기로를 이용하여 $-30^{\circ}C$에서 $60^{\circ}C$로 조성하였다. 층간파괴인성에 온도가 미치는 영향을 평가한 결과, 층간파괴인성은 저온에서 높게 나타났으며, 온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 확인하였다. 시편 종류별 결과에서는, 돔부와 헬리컬부가 접착체결된 $[{\pm}10^{\circ}]_3/FM73/[{\pm}10^{\circ}]_3$ 와인딩 시편이 가장 높은 층간파괴인성을 가짐을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권1호
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• pp.357-373
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• 2022

The high-temperature gas-cooled reactor pebble-bed module project is the first commercial Generation-IV NPP(Nuclear Power Plant) in China. A new joint is used for the vertical support of RPV(Reactor Pressure Vessel). The steel corbel is integrally embedded into the reactor-cabin wall through eight asymmetrically arranged pre-stressed high-strength bolts, achieving the different path transmission of shear force and moment. The vertical monotonic loading test of two specimens is conducted. The results show that the failure mode of the joint is bolt fracture. There is no prominent yield stage in the whole loading process. The stress of bolts is linearly distributed along the height of corbel at initial loading. As the load increases, the height of neutral axis of bolts gradually decreases. The upper and lower edges of the wall opening contact the corbel plate to restrict the rotation of the corbel. During the loading, the pre-stress of some bolts decreases. The increase of the pre-stress strength ratio of bolts has no noticeable effect on the structure stiffness, but it reduces the ultimate bearing capacity of the joint. A simplified calculation model for the elastic stage of the joint is established, and the estimation results are in good agreement with the experimental results.

• 한국CDE학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.19-28
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• 2014

The filament winding method is widely used to manufacture products of fiber reinforced plastics (FRP), such as high pressure vessels, launch tubes and pipes. For reducing winding time, the method of winding by filament band which consists of several filament fibers is used. NC winding machine is used for precise winding and NC path is needed. Before filament winding, users should verify that winding path which presented by a line is appropriate by filament winding simulation. Also, the used length of each filament is different. So, if the peak filament exhausted, it causes to stop manufacturing. In this research, we developed software which visualizes 3D graphic of filament band winding path and simulates winding process on real time. And we proposed algorithm about calculation of each filament usage. We use geodesic equation for generating filament band surface and calculating the usage length of each filament.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.69-76
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• 2008

2005년부터 최근까지 국내의 CNG버스 사고가 3건 보고되었다. 1차와 2차 사고의 원인은 용기 결함 및 관리 결함으로 밝혀졌고 3차 사고는 가스 누출에 의한 화재로 판명되었다. 3건의 사고의 근본원인을 분석하여 CNG 버스의 안전성을 확보하는 방안을 제안하였다. 또한 용기폭발의 파괴력을 이론적으로 계산하고, 피해결과 예측 프로그램(PHAST)의 결과와 비교 고찰하였다. 이론적으로는 120 l, 20MPa의 메탄용기가 폭발할 경우 최대 1.2 kg의 TNT 폭발에 해당하였으며 과압의 크기를 비교해 보면 피해결과예측 프로그램이 이론적인 계산보다 더 큰 값을 산정하는 것으로 나타났다. 그러나 실제 용기폭발의 피해는 이론적인 계산보다도 작았다. 성능기반설계 개념에 의해 설계된 CNG용기는 출고 후 성능시험이 기준대로 이루어졌는지 확인할 수 없는 단점이 있다. 용기의 인성 확보가 제대로 이루어지지 않으면 겨울철 새벽 운행시에 취성파괴에 취약할 수 있으며, 자긴 처리 압력이 적절하지 않으면 사용중 반복 충전에 의한 피로손상에 의해 균열이 발생할 가능성이 있다. 기존 사고의 CNG 저장용기의 파열에서 주는 중요한 교훈은 용기 폭발 직후에 화재로 전이되지 않았다는 점이다. 이는 천연가스의 확산이 매우 빨라 점화가 용이치 않기 때문으로 판단된다.

• 대한조선학회지
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• 제27권1호
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• pp.45-56
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• 1990

본 해석에서는 압력용기를 설계하기 위하여 복합적층된 원통형 구각의 비선형 해석을 유한요소법으로 수행하였다. 적층순서의 변화에 따라 최소변위 또는 최대압력을 갖는 최적의 적층구조를 얻기 위하여 8절점 Isoparametric 격하요소를 사용하며 구조요소의 비선형거동은 Total Lagrangian 수식과 하중증분법을 적용하여 해석하며 평형반복수렴은 Newton-Raphson Method를 이용하였다. 선형해석의 경우에 9가지 적층구조를 선정하여 하중조건이 내압일때 최소변위를 나타내는 적층구조를 조사한 결과 $[50^{\circ}/-50^{\circ}]$의 최적구조를 구하였고 적층순서를 $[{\theta}^{\circ}/{-\theta}^{\circ}]$로 하여 비선형해석과 동시에 Quadratic Failure Criteria를 적용하였을 때 하중조건이 외압만을 고려하는 상태에서도 $\theta=50^{\circ}$가 최소 변위비를 나타내었고 외압과 축하중을 동시에 고려한 상태에서는 $\theta=90^{\circ}$였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권5호
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• pp.13-18
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• 2017

In this work the augmented safety of Type 4 composite vessel in accordance with uniform-stress design has been demonstrated through a series of burst tests and structural analyses. For this end, three sample vessels were used: (1) designed as guided by the isotensoid dome theory (called iso-dome cylinder); (2) with dome longer compared to uniform-stress design (called prolate cylinder); and (3) with dome wider than uniform-stress design (called oblate cylinder). Structural analyses have been performed using ABAQUS finite element code based on the periodic symmetry to circumferential direction. As a result, the maximum stresses are induced around the bodies of all three cylinders. However, the analyses, with the assumption of possible defect demonstrate that the maximum stresses are induced around the dome knuckles for the prolate and the oblate cylinders. The results of the burst tests for the three cylinders show that the burst initiates from the cylinder body of the iso-dome cylinder and from the dome knuckles of the prolate and the oblate cylinders. Finally, it is recommended that, to comply with DOT CFFC 2007, the dome shape should be designed and fabricated as guided by the isotensoid dome theory.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.463-471
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• 2020

Recently, various tries to apply ROV (Remotely Operated Vehicle) into underwater are being developed. However, due to underwater environment uniqueness, the additional problem must be taken into account when designing an ROV for the inspection of the underwater structure. This is because a GPS-based information method cannot be applied, and the obtainable image is also dependent on the turbidity. Also, it is necessary to be able to satisfy waterproof and operating speeds in consideration of most practical application environments. This paper describes the design results of the ROV system for underwater structure inspection considering the above problems. The designed system applied INS / DVL for location recognition and was configured to support 3D mapping and stereo camera-based image information using sonar depending on visibility. To satisfy the waterproof, a pressure vessel using a composite material was applied. And over-actuated system using eight thrusters to maintain a stable posture and operating speed was applied also. The designed system was verified by structural analysis and flow analysis also.