• Composites Research
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• 제33권1호
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• pp.1-6
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• 2020

탄소나노튜브의 함량에 따라 폴리우레탄 타입 탑코트의 분산도 및 전기저항의 평가를 통해 탄소나노튜브의 최적함량을 찾기 위한 연구를 진행하였다. 초음파 분산을 통하여 탄소나노튜브를 폴리우레탄 탑코트 내에 분산하였고, 중력식 스프레이건을 이용하여 탄소섬유/에폭시 복합재 표면에 탄소나노튜브/폴리우레탄 탑코트의 코팅을 진행하였다. 4가지 용매를 이용하여 탄소섬유복합재와 탄소나노튜브/폴리우레탄 탑코트의 정적접촉각을 측정하였고, 이를 이용하여 접착일을 계산하였다. 탄소나노튜브/폴리우레탄 탑코트의 표면저항을 측정하였고 이를 통하여 탄소나노튜브의 최적 함량조건을 파악하였다. ASTM D3359를 기반으로 크로스 컷 시험을 진행하였고 이를 통하여 탄소나노튜브/폴리우레탄 탑코트의 부착특성을 평가하였다. 실험결과를 통해 탄소나노튜브의 최적 조건을 파악하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제17권4호
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• pp.32-38
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• 2018

In this study, the one-piece propeller shaft composed of carbon/epoxy was designed and manufactured for 4 wheel drive automobiles that can bear the target torsional torque performance of 3.5kN.m. For the CFRP tube, braiding machine was used to weaving carbon fiber and it was formed the braided yarns with the braid angle ${\pm}45^{\circ}$ and axial yarns to improve strength of the lengthwise direction. The final CFRP tube of propeller shaft was evaluated through the torsional torque test. The CFRP propeller shaft satisfied requirement of the target torsional maximum torque of 3.5kN.m. Also, it was found that the one-piece composite propeller shaft with CFRP tube had 30% weight saving effect compared with a two-piece steel propeller shaft.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1931-1936
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• 2010

한국형 틸팅열차에는 고속화와 경량화를 위하여 허니콤 복합재가 처음으로 사용된다. 틸팅열차의 측벽은 탄소섬유강화 에폭시층과 접착된 알미늄 허니콤 및 노멕스 허니콤 판재를 주 요소로, 유리면이 적층된 복합 적층재이다. 본 연구에서는 ASTM E2249-02에 근거하여 알미늄 및 노멕스 허니콤 복합 적층재의 층별 인텐시티 투과손실을 측정한다. 질량법칙편차를 이용하여 허니콤 복합재의 중량 대비 차음 성능을 평가하고, 차음 측면에서 알미늄 허니콤 복합재가 기존의 주름강판을 대체할 수 있는지의 가능성을 검토한다. 본 연구를 통하여 얻은 허니콤 복합 적층재의 차음성능 자료는 향후 틸팅 열차의 실내 소음 대책 수립에 활용될 것이다.

• Composites Research
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• 제25권5호
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• pp.136-140
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• 2012

본 논문에서는 복합재료 IM rod가 적용된 골절부의 세포 분화과정을 모사하기 위해 유한요소해석을 실시하였다. 세포의 골화과정을 해석하기 위해 편향 변형률을 이용한 메카노 규제 이론을 사용하였으며, 반복 계산을 위해 Python 코드를 이용하여 서브루틴을 구현하였다. 치료에 가장 적절한 복합재료 IM rod의 강성을 찾기 위해 직물 탄소섬유/에폭시 복합재료 (WSN3k)의 적층각도를 바꾸어 해석을 실시하였다. 골절부에 가해지는 기계적 자극에 따른 치료효율을 비교하기 위해 두 가지 초기 하중 조건을 적용하였다. 그 결과 치료효율은 강성의 차이보다 하중에 의해 큰 영향을 받았으며, 초기 하중이 몸무게의 10%이고, 적층순서가 $[{\pm}45]_{nT}$일 때 치료효율이 가장 높았다.

• 한국재료학회지
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• 제3권2호
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• pp.197-204
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• 1993

Plastic기 복합재료의 파괴거동에 미치는 원공크기오 판폭의 영향을 검토하기 위하여 단축인장시험을 행하였다. 점응력파손조건에서의 특성길이 $d_o$는 원공크기 및 판폭에 의존하며, 이를 기초로 파손강도를 예측하기 위한 수정 점응력 파손조건식을 제안하였다. 이 파손조건의 예측값은 실험값과 잘 일치하였다. 파손 강도는 원공선단의 손상비의 증가에 따라 증가하며, 이는 손상영역의 형성으로 인한 응력완화현상으로 설명되어 진다. 또한 불안정 파괴시의 최대균열길이 $a_c$는 특성길이 $d_o$의 약 2배의 값을 나타낸다. 파괴인성에 대응하는 한계에너지해방율 $G_c$의 변화는 원공선단의 손상영역의 증가에 의한 응력완화가 주요한 원인이라고 할 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권4호
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• pp.9-15
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• 2012

본 연구에서는 핀 하중 시험을 통해 탄소섬유/에폭시 복합재의 핀 체결부에 대한 베어링 강도를 조사하고 음향방출법을 적용하여 파괴거동을 조사하였다. 복합재는 필라멘트 와인딩 공법을 적용하여 제작되었으며 적층패턴을 달리한 세 종류의 시편을 적용하였다. Type 1은 스티치가 있는 일방향 섬유시트가 적용된 적층패턴을 가지고 있고, Type 2는 스티치가 제거된 일방향 섬유시트가 적용된 적층패턴을 가지고 있으며, Type 3는 프리프레그가 적용된 적층패턴을 가지고 있다. 연구결과에 따르면 Type 1은 Type 2에 비해 베어링 강도가 3.3% 낮게 나타났으며 Type 3가 가장 높은 베어링 강도를 나타내었다. Type 1과 Type 2는 net-tension 모드 파손이, Type 3는 베어링 모드 파손이 나타났으며 Type 3의 음향방출 에너지는 Type 1과 Type 2의 경우에 비해 높게 나타났다. 이로 미루어 보면 Type 3가 구조적으로 가장 안전함을 알 수 있었다.

• 폴리머
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• 제37권1호
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• pp.61-65
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• 2013

본 실험에서는, 양극산화 처리된 탄소섬유의 표면변화가 탄소섬유강화 복합재료의 기계적 계면특성을 통하여 살펴보았다. 양극산화 처리된 탄소섬유의 표면특성은 FTIR, XPS, 그리고 SEM을 통하여 알아보았다. 복합재료의 기계적 계면특성은 층간전단강도(interlarminar shear strength; ILSS)와 임계세기인자(critical stress intensity factor; $K_{IC}$) 그리고 임계변형속도에너지(critical strain energy release rate; $G_{IC}$)를 통하여 고찰하였다. 실험결과 양극산화에 의한 각각의 표면 처리된 탄소섬유는 표면특성의 변화를 가져오며, 복합재료의 ILSS, $K_{IC}$, 그리고 $G_{IC}$같은 기계적 계면특성은 탄소섬유의 양극산화를 통하여 향상되어진다. 전해질이 20% 황산/질산(3/1)일 때 다른 전해질보다 기계적 물성의 가장 큰 향상을 보였다. 이는 양극산화로 탄소섬유와 매트릭스 사이의 계면결합력의 향상때문이라 판단된다.

• Composites Research
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• 제13권6호
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• pp.39-46
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• 2000

방전가공은 공구와 공작물 사이의 얇은 간극에 전류를 방전시켜 금속을 가공하는 방법이다. 방전 와이어 가공은 전도성 와이어를 사용하는 방전가공의 특수한 예로서, 펀치나 금형제조에 널리 이용되고 있다. 와이어 방전가공에서 와이어는 와이어 가이드 및 외팔보로서 지지되어 있다. 최근 생산성의 증가추세와 더불어 와이어의 이송속도가 증가함에 따라 외팔보의 진동 등으로 인한 기계 정밀도의 저하가 우려된다. 본 논문에서는 정, 동특성이 우수한 방전가공기용 복합재료 외팔보를 설계, 제작하였다. 끼워맞춤길이와 보강 적층수의 변화에 따른 정, 동특성의 변화를 살펴보기 위하여 시편을 제작하여 하중실험을 수행하였다. 또한 유한요소 해석을 수행하여 하중실험의 결과와 상호 비교하였다. 시편실험의 결과로부터 방전가공기용 복합재료 외팔보를 설계, 제작하여 기존의 금속 외팔보와 그 성능을 상호 비교하였다.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.47-50
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• 2021

본 논문은 차량에 사용되는 B필러의 강화재를 기존의 스틸 소재에서 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)와 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)로 대체하여 경량화하는 것이 목표다. 이를 위해서는 무게는 감소시키면서 기존 B필러를 대체할 수 있는 구조안정성을 확보해야 한다. 기존 B필러는 스틸 아우터(outer)를 포함하여 다양한 형상의 스틸 강화재로 구성되며, 이와 같은 스틸 강화재 중 2가지의 스틸 강화재를 복합재로 대체하고자 한다. 이와 같은 스틸 강화재는 강화재 각각을 따로 제작하여 용접을 통해 결합되지만, 복합재 강화재는 패치(patch) 형태의 CFRP와 리브(rib) 구조의 GFRP를 활용하여 압축과 사출 공정을 통해 한번에 제작된다. CFRP는 B필러의 고강도부에 부착되어 측면 하중에 저항하도록 하였으며, GFRP 리브는 위상 최적화(Topology optimization) 기법을 통해 비틀림과 측면 하중을 저항하도록 설계하였다. 구조해석을 통해 기존 스틸 강화재와 비교 분석을 수행하였고, 경량화율을 산출하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권5호
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• pp.999-1022
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• 2016

The use of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) to strengthen steel structures has attracted the attention of researchers greatly. Previous studies demonstrated bonding of CFRP plates to the steel sections has been a successful method to increase the mechanical properties. However, the main limitation to popular use of steel/CFRP strengthening system is the concern on durability of bonding between steel and CFRP in various environmental conditions. The paper evaluates the performance of I-section steel beams strengthened with pultruded CFRP plate on the bottom flange after exposure to diverse conditions including natural tropical climate, wet/dry cycles, plain water, salt water and acidic solution. Four-point bending tests were performed at specific intervals and the mechanical properties were compared to the control beam. Besides, the ductility of the strengthened beams and distribution of shear stress in adhesive layer were investigated thoroughly. The study found the adhesive layer was the critical part and the performance of the system related directly to its behavior. The highest strength degradation was observed for the beams immersed in salt water around 18% after 8 months exposure. Besides, the ductility of all strengthened beams increased after exposure. A theoretical procedure was employed to model the degradation of epoxy adhesive.