• 공업화학
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• 제27권2호
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• pp.179-184
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• 2016

본 연구에서는 미분쇄 탄소섬유/카본블랙/천연고무 복합재료의 미분쇄 탄소섬유 방향이 기계적 특성에 미치는 영향을 알아보았다. 복합재료는 6 phr 미분쇄 탄소섬유와 40 phr 카본블랙을 천연고무에 첨가하였고 2축-롤-밀 장비를 이용하여 복합재료 내의 미분쇄 탄소섬유를 수직, 수평으로 정렬방향을 제어하였다. 기계적 특성은 인장특성, 인열강도를 통해 고찰하였다. 실험 결과, 인장강도, 100%~300% 모듈러스, 인열강도는 미분쇄 탄소섬유가 수직으로 배향되었을 때 그렇지 않았을 때보다 증가하였고 미분쇄 탄소섬유를 정렬하지 않은 복합재료의 기계적 물성은 감소하였다. 결과적으로, 복합재료 내에서 미분쇄 탄소섬유가 수직으로 배향되었을 때 인장특성과 인열강도의 증가로 이어진 결과이며, 이러한 결과는 탄성력이 우수한 미분쇄 탄소섬유의 존재가 기인하였기 때문이라고 판단된다.

• Composites Research
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• 제16권3호
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• pp.49-57
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• 2003

본 연구에서는 항공기 구조재로 활용되고 있는 카본/에폭시 복합재료와 기체 외부 열차단용 소재로 추천되고 있는 실리카/페놀 및 카본/페놀 복합재료 2종에 대하여 고온 환경하에서 인장시험을 행하였다. 고온용 스트레인게이지를 응용하여 각각의 복합재료에 대한 온도변화에 따른 인장강도, 탄성계수, 프와송비 같은 기계적 물성치를 도출하였으며, 복합재료 방향성에 따른 기계적 물성 및 인장 거동을 강화재 종류별로 비교 고찰하였다. 본 연구결과를 통하여 획득된 기초자료들은 항공기 구조재 및 열차단용 내열재료를 이용한 복합 구조재의 설계 및 해석에 응용되었다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.112-116
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• 2003

This paper describes the need for a ductile of Fiber Reinforced Plastic(FRP) reinforcement for concrete structures. The criteria to be met by the FRP, which are based on the properties of the steel rebar it is to replace, are threefold: high initial modulus, a definite yield point and a high level of ultimate strain. It is shown that the use of a fiber architecture based design methodology facilitates the optimization of the performance of FRP through material and geometric hybrid. Ductile hybrid FRP bars were successfully fabricated at 3mm and 5mm nominal diameters using an in-line braiding and pultrusion process.

• Carbon letters
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• 제1권2호
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• pp.64-68
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• 2000

This paper describes the mechanical properties and oxidation resistance of carbon fibers with and without additions of boron oxide additives, and describes the changes in the properties resulting from increased heat treatment temperature (HTT) of the fibers. Carbon fibers in this experiment were heat treated up to $2800^{\circ}C$ each with and without boron oxide treated on the surface of fibers. In the case of boron oxide added carbon fibers, they do not show the improvement of tensile strength and modulus compared to those of no treated carbon fibers below $2200^{\circ}C$ since they are doped substitutionally with boron above $2600^{\circ}C$, which accelerate the graphitization of carbon fibers. Boron oxide implanted carbon fibers showed high resistance to oxidation, however, when carbon fibers were heat treated below $2200^{\circ}C$, they showed almost the same trend of air oxidation.

• 한국분말재료학회지
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• 제29권5호
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• pp.418-423
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• 2022

Carbon fibers (CFs) are considered promising composite materials for various applications. However, the high cost of CFs (as much as $26 per kg) limits their practical use in the automobile and energy industries. In this study, we developed a continuous stabilization process for manufacturing low-cost CFs. We employed a textile-grade polyacrylonitrile (PAN) fiber as a low-cost precursor and UV irradiation technique to shorten the thermal stabilization time. We confirmed that UV irradiation on the textile-grade PAN fibers could lower the initial thermal stabilization temperature and also lead to a higher reaction. These resulted in a shorter overall stabilization time and enhancement of the tensile properties of textile-grade PAN-based CFs. Our study found that only 70 min of stabilization time with UV irradiation was required to prepare textile-grade PAN-based low-cost CFs with a tensile strength of 2.37 ± 0.22 GPa and tensile modulus of 249 ± 5 GPa.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.405-411
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• 2011

철근콘크리트 구조물의 보강에 자주 사용하는 탄소 섬유나 유리 섬유 대신에 이 두 가지 섬유를 동시에 사용하여 하이브리드 효과를 얻기 위한 연구를 시도하였다. 하이브리드 효과를 얻기 위해서는 탄소 섬유와 유리 섬유를 적절한 비율로 조합해야 되며, 이러한 비율로 제작된 실험체를 이용하여 하이브리드 FRP 직접 인장 실험을 수행할 수 있다. 하이브리드 FRP 실험체는 직조된 섬유 시트를 이용하는 현장과 다르게, 섬유를 직접 조합해야 하는 이유로 작업이 쉽지 않다. 따라서 이 연구에서는 고강도 탄소 섬유와 E형 유리 섬유의 조합에 따른 1축 직접 인장 실험체의 제작 방법을 제안하여 실험을 통하여 하이브리드 효과를 분석하였다. 하이브리드 FRP로 가장 적합한 섬유 조합은 연성 지수, 탄성계수 및 응력-변형률 곡선을 비교한 결과 연성 K형 에폭시를 사용한 유리 섬유 : 탄소 섬유 = 9 : 1(체적비)가 가장 적합한 것으로 평가되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.511-514
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• 2011

본 논문은 탄소 섬유의 응용 분야 중에서 주로 항공우주 분야를 중심으로 조사하였다. 탄소 섬유의 좋은 물성에도 불구하고 초기에는 기술적 경제적인 요인으로 항공기 등에는 그다지 많이 사용되지 않았다. 그러나 기술의 향상으로 물성의 향상과 가격 저하로 모든 분야로 탄소 섬유의 적용은 늘어가고 있다.

• 한국재료학회지
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• 제4권2호
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• pp.194-205
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• 1994

본 연구에서는 원료 석탄 핏치와 흑연화성이 우수한 THF 가용성분만을 추출한 핏치 결합재에 8H/Satin woven fabric 프리프레그 및 고탄성 및 고강도계 연속 탄소섬유 등을 보강하여 가압열성형법으로 green body 를 제조한 다음 탄화, 함침, 재탄화 및 흑연화 공정을 거쳐 열적 미 기계적물성이 우수한 CFRC를 제조하였으며, 주사전자현미경, 편광현미경, X선회절분석,열중량분석, 굴곡강도, 굴곡탄성률, 충간전단강도 등을 시험하였다. THFSP결합재를 $2300^{\circ}C$까지 열처리 한 다음 X선회절분석을 한 결과, 결정성이 가장 우수하여 (002) 면에서 $C_0$/2인 값이 3.380$\AA$였으며, 2$\theta$값도 $26.276^{\circ}$로 천연흑연의 Bragg angle에 거의 접근하였으며 공기산화 반응특성을 시험하기 위하여 등온 열중량분석을 한 결과 $2300^{\circ}C$까지 흑연화 한 THFSP결합재가 산화에 대하여 가장 우수한 저항성을 나타내었다. 섬유용적률이 증가됨에 따라 65~70%까지는 기계적 물성이 중가하는 경향을 보였지만 그이상 섬유가 보강된 CFRC는 결합재의 부족으로 인하여 오히려 기계적 물성이 감소하였다. 또한 굴곡강도 시험후 주사전자현미경으로 파괴 단면을 관찰한 결과 THFSP결합재가 흑연화성이 우수하여 파괴시 결합재가 외력에 대한 흡수가 양호하여 보강재의 파괴를 억제했기 때문에 기계적 물성도 우수하게 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권3호
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• pp.295-303
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• 2007

Degradation behaviors of filament-winded composites have been evaluated under the accelerated environmental test of high temperature, water immersion and thermal impact conditions. Two kinds of laminated composites coated by an urethane resin have been used: carbon-fiber reinforced epoxy(T700/Epon-826, CFRP) and glass-fiber reinforced phenolic (E-glass/phenolic, GFRP). For tensile strength of $0^{\circ}$ composites, CFRP showed little degradation while GFRP did high reduction by 25% under the influence of high temperature and water However for water-immersed $90^{\circ}$ composites tensile strength of both CFRP and GFRP showed high reduction. Bending strength and modulus of $90^{\circ}$ composites were largely reduced in water-immersion as well as high temperature environment. Urethane coating on the composite surface improved the bending properties by 20%, however hardly showed such improvement for water-immersed $90^{\circ}$ composites. In case of shear strength and modulus, both CFRP and GFRP showed high reduction by water-Immersion test but did a slight increase by high temperature and thermal impact conditions.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.543-550
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• 2005

본 연구에서는 마이크로 섬유인 탄소섬유와 매크로 섬유인 강섬유가 서로 하이브리드 형태로 결합되고 미세한 광물 혼화재인 실리카퓸이 치환된 고성능 하이브리드 섬유보강 콘크리트(HPHFRC)의 파괴계수(MOR), 휨인성 특성($I_30$과 $W_{2.0}$), 유동성(슬럼프)이 분산분석(ANOVA)을 통해 특성화된다. MOR I30(또는 $W_{2.0}$), 슬럼프 데이터들은 휨 성능과 유동성을 평가하기 위한 특성치로 사용된다. 특히, 실험회수를 줄이기 위하여 일부실시 직교배열에 따라 실험이 계획된다. 각 특성인자를 각 실험인자에 대해서 평가한 결과, 강섬유는 MOR 과 $I_{30}$의 특성인자 측면에서 상당히 유의한 실험인자로 나타난다. 또한 분산분석 결과, 실험인자의 유의도에 따라 다음과 같은 평가가 이용될 수 있다 유동성(슬럼프) 감소는 실리카 흄, 강섬유, 탄소섬유 실험인자 순서로 유의하게 나타난다. MOR 향상은 실리카퓸($\fallingdotseq$ 탄소섬유), 강섬유 실험인자 순서로 유의한 것으로 나타난다. 휨인성 증진은 실리카퓸, 탄소섬유, 강섬유 실험인자 순서로 유의하게 나타난다. 실험범위 내에서 강섬유 $1.0\%$, 탄소섬유 $0.25\%$, 실리카퓸 $5.0\%$의 조합이 각 특성치들을 가장 우수하게 향상시키고 유동성이 확보된 실험 조건으로 도출된다.