• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.456-462
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• 2022

천연섬유는 가연성이 높아 난연화가 쉽지않으며, 친환경적인 특성을 활용하기 위해서는 친환경적으로 난연화시키는 것이 필요하다. 본 연구에서는 자연으로부터 유래한 난연 후보물질인 Phytic acid, APTES, Thiourea를 기반으로 하는 액상 난연제를 제조하고 대나무 섬유의 난연처리 및 난연성 평가를 통하여 그 성능을 입증하고자 하였다. 액상 난연제를 사용할 경우 대량의 천연섬유에 대한 난연처리가 가능하다. 다구찌 시험계획법에 따라 9종류의 난연처리된 대나무 섬유를 준비하였다. 그후 난연성 평가를 위하여 수직 연소시험 및 마이크로칼로리미터 시험을 수행하였으며, SEM을 이용하여 난연처리 전후의 천연섬유 표면을 비교하였다. 시험결과 Phytic acid가 천연섬유의 난연성 향상에 매우 큰 효과가 있음을 알 수 있었으며 미세구조 분석을 통하여 난연제가 천연섬유 표면에 균일하게 부착되는데 도움을 주는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 연구성과를 활용할 경우 대량의 천연섬유를 친환경적인 방법으로 고난연화 하는 것이 가능하여 시제품 적용에 유리할 것으로 기대된다.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.281-287
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• 2023

대량의 폐기물에 의한 환경오염, 세계 평균기온 상승에 의한 기후위기가 인류의 생존을 위협하는 수준에 이르고 있다. 이를 해결하기 위하여 다양한 분야에서 관련 연구가 이루어지고 있으며 재료분야에서도 친환경적이며 탄소중립적인 소재를 개발하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유에 천연섬유를 조합함으로써 천연섬유의 장점인 친환경성과 탄소배출 저감을 달성하고자 하였다. 일반적으로 고강도와 저강도 소재를 조합할 경우 그 중간의 물성을 가지는 것으로 알려져 있지만, 본 연구에서는 일부 물성이 탄소섬유 복합재료의 물성을 초과하는 결과를 얻을 수 있었다. 이를 검증하기 위하여 탄소섬유복합재료와 탄소섬유/천연섬유 하이브리드 복합재료를 제조하고 다양한 기계적시험을 통하여 기계적 물성을 비교하고 우수한 물성을 보이는 시험에 대하여 강도향상 기구를 분석하였다. 시험결과 하이브리드 복합재료의 굽힘강도와 파괴인성치가 탄소섬유 복합재료에 비하여 우수하게 나타났으며 강도향상 기구를 규명하였다. 하이브리드 복합재료를 활용할 경우 더욱 우수한 강도의 구조물을 제작할 수 있을 뿐만아니라 환경오염 및 기후위기에도 도움이 될 것으로 예상된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권7호
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• pp.805-812
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• 2011

손가락형 전극과 압전섬유/에폭시 복합재료(MFC) 압전패치가 분포된 알루미늄 외팔보형의 에너지 회수장치를 설계하여 전기-기계적 특성을 연구하였다. 최대 전력을 얻기 위해서 보와 외부 가진이 공진주파수에서 진동하도록 하였다. ANSYS를 사용하여 해석기법을 개발했으며, 방법의 타당성 검증을 위해서 결과를 실험과 비교하였으며, 두 결과는 잘 일치하였다. 개발된 해석기법을 사용하여 PZT, PVDF, MFC 압전체에 의한 발생전압의 차이를 계산했으며, 압전체의 위치, 보의 치수가 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 또한 MFC에 의한 최대 전압발생을 위해서 보의 치수에 대한 최적화가 수행되었으며, 그 결과 최적화된 보에서 1차고유진동수 24.5Hz에서 40.1V의 전압이 발생했으며 이 값은 PZT의 결과와 비슷하다. 그러나 압전섬유형 회수장치는 PZT보다 더 높은 내구수명이 기대되어 유리하다.

• 접착 및 계면
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• 제7권2호
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• pp.26-31
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• 2006

Jute와 PP의 계면 접착력을 향상시키기 위해 추가적인 단계 없이 친 환경적인 공정을 통해 MAPP를 적용하였고 자연섬유의 방향성 또한 부여하여 기존에 제안된 방법보다 우수한 기계적 물성을 나타내었다. 전단 속도를 일정하게 변화시켜 기지 수지의 용융점도 측정한 결과, 압출이나 사출 성형과 같이 높은 전단력이 작용하지 않는 고온 프레스에서도 MAPP를 증량함에 따라 섬유와의 결합 가능성을 높일 수 있음을 밝혔다. 더하여 MAPP와 jute 섬유의 계면에서 관능기 간 화학 결합이 생성됨을 FT-IR을 통해 확인하였다. 인장 강도의 경우 섬유 방향에서 높은 값을 보였으며 3 wt% MAPP 함량에서 최적화 되었고 인장 강성에서도 유사한 경향을 가졌다. 굴곡 강도는 인장에 비해 상대적으로 MAPP 함량에 따른 상승효과가 미비하였는데 함침의 영향으로 판단되었다.

• Coupled systems mechanics
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• 제11권1호
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• pp.15-32
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• 2022

The comprehensive understanding of the fiber reinforced polymer behavior requires the use of advanced non-destructive testing methods due to its heterogeneous microstructure and anisotropic mechanical proprieties. In addition, the material response under load is strongly associated with manufacturing defects (e.g., voids, inclusions, fiber misalignment, debonds, improper cure and delamination). Such imperfections and microstructures induce various damage mechanisms arising at different scales before macrocracks are formed. The origin of damage phenomena can only be fully understood with the access to underlying microstructural features. This makes X-ray Computed Tomography an appropriate imaging tool to capture changes in the bulk of fibrous materials. Moreover, Digital Volume Correlation (DVC) can be used to measure kinematic fields induced by various loading histories. The correlation technique relies on image contrast induced by microstructures. Fibrous composites can be reinforced by different fiber architectures that may lead to poor natural contrast. Hence, a priori analyses need to be performed to assess the corresponding DVC measurement uncertainties. This study aimed to evaluate measurement resolutions of global and regularized DVC for glass fiber reinforced polymers with different fiber architectures. The measurement uncertainties were evaluated with respect to element size and regularization lengths. Even though FE-based DVC could not reach the recommended displacement uncertainty with low spatial resolution, regularized DVC enabled for the use of fine meshes when applying appropriate regularization.

• 펄프종이기술
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• 제43권2호
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• pp.66-71
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• 2011

Biocomposites were fabricated with biodegradable polymers and natural fibers. Biocomposites have benefits of low cost, low density, and biodegradability over inorganic fiber composite, and give comparable strength properties. Hydrophobic polymer used for sizing in paper industry, AKD (Akenyl Keten Dimer), was applied to natural fibers, red algae fibers (RAF) in this study, to make fiber surfaces more compatible to hydrophobic nature of matrix polymers. Composites with RAF, kenaf, glass fibers, and carbon fibers have been fabricated by a compression molding method and their thermo-mechanical properties have been studied. Also, the thermal dimensional stability test was done from at 30 to $100^{\circ}C$. The storage moduli and the thermo-mechanical stabilities of polypropylene and poly lactic acid based biocomposites were improved by reinforcing with the RAF and much more with AKD treated fibers. Dimensional stability of biocomposite was also markedly improved by AKD pretrement on RAF.

• 대한조선학회논문집
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• 제58권4호
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• pp.262-270
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• 2021

Consumption of Liquefied Natural Gas (LNG) has increased due to environmental pollution; therefore, the need for LNG carriers can efficiently transport large quantities of LNG, is increased. In various types of LNG Cargo Containment System (CCS), Membrane-type MARK-III composed of composite materials is generally employed in the construction of an LNG carrier. Among composite materials in a Mark-III system, glass-fiber composites act as a secondary barrier to prevent the inner hull structure from leakage of LNG when the primary barrier is damaged. Nevertheless, several cases of damage to the secondary barriers have been reported and if damage occurs, LNG can flow into the inner hull structure, causing a brittle fracture. To prevent those problems, this study conducted the applicability assessment of composite material manufactured by bonding glass-fiber and aluminum with epoxy resin and increasing layer from three-ply (triplex) to five-ply (pentaplex). Tensile tests were performed in five temperature points (25, -20, -70, -120, and -170℃) considering temperature gradient in CCS. Scanning Electron Microscopy (SEM) and Coefficient of Thermal Expansion (CTE) analyses were carried out to evaluate the microstructure and thermos-mechanical properties of the pentaplex. The results showed epoxy resin and increasing layer number contributed to improving the mechanical properties over the whole temperature range.

• Composites Research
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• 제29권5호
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• pp.299-305
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• 2016

본 연구는 이변량 Gaussian 분포함수를 적용하여 CFRP 적층판의 섬유물성 변화를 추정하는 방법을 제안하였다. 섬유의 손상 분포를 규명하기 위하여 수정된 이변량 Gaussian 분포함수를 적용하여 5개의 미지 변수가 고려되었다. 조합된 컴퓨터 기법을 적용하여 역문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 몇 개의 고유진동수와 모드 정보를 입력데이터로 활용하였다. 수치해석 예제는 제안된 기법이 적층배열 변화에 따른 CFRP 판의 섬유 손상 분포 및 위치를 규명할 수 있는 적합하고 실용적은 방법임을 보여준다.

• Advances in concrete construction
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• 제5권4호
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• pp.331-343
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• 2017

In this study a polymer concrete, made up of natural aggregates and an orthophthalic polyester binder, reinforced with natural Alfa fibers has been studied. The results of flexural testing of unreinforced polymer concrete with different rates of charges (marble) showed that the concrete with 20% of marble is stronger and more rigid compared to other grades. Hence, a rate of 20% of marble powder is selected as the optimal value in the development of polymer concrete reinforced Alfa fibers. The fracture results of reinforced polymer concrete with 1 and 2 wt% of chopped untreated or treated Alfa fibers showed that treated Alfa (5% NaOH) fiber reinforced polymer concrete has higher fracture properties than other composites. We believe that this type of concrete provides a very promising alternative for the building industry seeking to achieve the objectives of sustainable development.

• 펄프종이기술
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• 제48권2호
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• pp.83-90
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• 2016

Increasing the amount of filler in paper is of high interest for paper industry while maintaining its key sheet quality properties. In this study, a MFC-GCC composite, made through a co-grinding NBSK (Northern bleached softwood kraft) pulp with a ground calcium carbonate (Intracarb 60), was used as a strength aid in paper in order to evaluate a potential cost reduction through filler increase without sacrificing paper quality. Hand-sheets were made of NBSK and/or eucalyptus pulp by using white water recirculation in a Tappi sheet former and was compared its properties without or with MFC additions at different filler levels. It was found that the MFC-GCC composite has a large surface area compared to the fiber, allowing the formation of more hydrogen bonds in the web, thus giving natural strength to the paper. Overall results are encouraging that the MFC-GCC composite allows papermaker to reduce basis weight and maintain critical sheet properties.