• Composites Research
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• 제27권2호
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• pp.59-65
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• 2014

대부분의 에너지는 전세계적으로 제한되어 있는 석유, 석탄, 천연가스 등 주로 화석연료로부터 얻어지고 있다. 최근, 고유가, 석유자원의 고갈, 기후변화 등이 신재생에너지를 포함한 비화석 연료가 세계적으로 주목을 받고 있는 이유 중의 하나이다. 이 연구에서는 고비강성 및 비강도, 고내부식성 및 내화학성 등을 장점으로 갖고 있는 펄트루젼 FRP(PFRP)를 사용하였다. 따라서 부유식 구조물의 설계와 시공을 위해서는 PFRP 재료가 우선적으로 선택될 수 있다. 추적식 수상 태양광발전 구조물의 설계는 유한요소해석 결과를 사용하여 수행되었으며, 구조물은 조립되어 수상에 설치되었다. 구조물을 설치하기 전에 안전성 문제를 유한요소법을 사용하여 검토하였으며, 그 결과 설계, 제작, 시공된 구조물은 외적으로 작용된 하중을 지지하는데 충분히 안전함을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제26권6호
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• pp.432-448
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• 2016

최근 이온 교환 고분자 전해질 막을 활용한 고효율 에너지 전환 및 저장 장치에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 고분자 전해질 연료전지, 레독스 흐름전지 및 역전기투석 등 다양한 에너지 시스템에서 에너지 효율 향상을 위해 이온교환 전해질 막의 양/음이온의 선택적 수송 거동이 중요시되고 있다. 본 총설은 각각의 고효율 전해질 전지 시스템에 따라 요구되는 다양한 이온 교환막의 선택적 양/음이온 투과 거동의 한계점을 고찰하고, 한계를 극복하기 위한 다양한 구조의 고분자 이온 교환 복합막의 장점 및 단점을 정리하였다. 고분자 가교법 및 다공성 지지체 복합막 이외에 다양한 구조의 신규다공성 무기 나노입자를 유-무기 이온교환 복합막에 도입하는 시도가 이루어지고 있는 동시에, 이온 선택도 향상을 위한 다양한 형태의 표면 개질 방법이 개발되고 있으며, 이를 통해 이온 교환 복합막의 선택적 양/음이온 거동의 한계를 극복하는 전략을 제시하고 있다.

• 폴리머
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• 제29권3호
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• pp.221-230
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• 2005

복합재료에 있어서 계면상호작용과 상계면은 이를 구성하고 있는 성분의 함량이나 형태 또는 구조와는 관계없이 입자가 충전된 고분자 또는 고분자 블렌드, 섬유강화 복합재료, 나노복합재료 그리고 생체재료 등의 기본적 물성에 매우 중요한 역할을 한다 계면접착에 영향을 미치는 주요 성분들의 역할에 대한 인식과 이에 따른 적절한 표면처리는 관련기술로의 적용뿐만 아니라 다른 여러 연구 및 개발 분야에도 중요한 기술적 진보를 가져다준다. 그러나 모든 복합재료에서 계면과 상계면의 역할이 중요할지라도 이러한 표면처리 방법은 특정 시스템의 특성뿐만 아니라 그 목적에 맞게 적절하게 선택되어야 한다. 본 연구에서는 복합재료 시스템의 두 성분간의 계면상호작용을 향상시켜 최종 복합재료의 요구 물성을 증가시키기 위하여 여러 종류의 표면처리를 행하였으며, 그 결과들에 대하여 고찰하였다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.1-8
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• 2014

Fiber reinforced polymeric plastic (FRP) materials have many advantages over conventional structural materials, i.e., high specific strength and stiffness, high corrosion resistance, right weight, etc. Among the various manufacturing methods, pultrusion process is one of the best choices for the mass production of structural plastic members. Since the major reinforcing fibers are placed along the axial direction of the member, this material is usually considered as an orthotropic material. However, pultruded FRP (PFRP) structural members have low modulus of elasticity and are composed of orthotropic thin plate components the members are prone to buckle. Therefore, stability is an important issue in the design of the pultruded FRP structural members. Many researchers have conducted related studies to publish the design method of FRP structures and recently, referred to the previous researches, pre-standard for LRFD of pultruded FRP structures is presented. In this paper, the accuracy and suitability of design equation for the local buckling strength of pultruded FRP I-shape compression members presented by ASCE are estimated. In the estimation, we compared the results obtained by design equation, closed-form solution, and experiments conducted by previous researches.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.17-22
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• 2014

Fiber reinforced plastic (FRP) structural shapes are readily available in civil engineering applications. Among many manufacturing techniques used for FRP structural shapes, pultrusion process is one of the most widely used techniques in civil engineering applications. Pultrusion is a manufacturing process for producing continuous lengths of reinforced polymeric plastic structural shapes with constant cross-section. Pultruded composites are attractive for structural applications because of their continuous mass production with excellent mechanical properties. This paper presents the results of investigations pertaining to the bolted connection with two bolts for the pultruded FRP (PFRP) structural members. PFRP bolted connection tests were conducted with end distance to bolt diameter ratio ($e_1/d_b$) and two types of bolt pattern such as horizontal (Pattern A) and vertical arrangement (Pattern B). As a result, it is found that the $e_1/d_b$ is recommended as the ratio of 4. In addition, it is also found that the bearing strengths at failure of the Pattern A and Pattern B have a similar value.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제5권1호
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• pp.1-8
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• 2014

Pultruded glass fiber reinforced polymeric plastic (PFRP) and FRP member manufactured by sheet molding compound (SMC) have superior mechanical and physical properties compared with those of conventional structural materials. Since FRP has an excellent corrosion-resistance and high specific strength and stiffness, the FRP material may be highly appreciated for the development of floating-type photovoltaic (PV) power generation system. In this paper, advanced floating PV generation system made of PFRP and SMC is designed. In the design, it includes tracking solar altitude by tilting photovoltaic arrays and tracking solar azimuth by spinning structures. Moreover, the results of the finite element analysis (FEA) are presented to confirm stability of entire structure under the external loads. Additionally, installation procedure and mooring systems in the Hap-Cheon Dam are discussed and the measurement of strain under the actual circumstances is conducted for assuring stability of actually installed structures. Finally, by comparison with allowable stress, appropriate safety of structure is confirmed to operate the system.

• Advances in nano research
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• 제9권4호
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• pp.263-276
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• 2020

In this article, the acoustic responses of free vibrated natural fibre-reinforced polymer nanocomposite structure have been investigated first time with the help of commercial package (ANSYS) using the multiphysical modelling approach. The sound relevant data of the polymeric structure is obtained by varying weight fractions of the natural nanofibre within the composite. Firstly, the structural frequencies are obtained through a simulation model prepared in ANSYS and solved through the static structural analysis module. Further, the corresponding sound data within a certain range of frequencies are evaluated by modelling the medium through the boundary element steps with adequate coupling between structure and fluid via LMS Virtual Lab. The simulation model validity has been established by comparing the frequency and sound responses with published results. In addition, sets of experimentation are carried out for the eigenvalue and the sound pressure level for different weight fractions of natural fibre and compared with own simulation data. The experimental frequencies are obtained using own impact type vibration analyzer and recorded through LABVIEW support software. Similarly, the noise data due to the harmonically excited vibrating plate are recorded through the available Array microphone (40 PH and serial no: 190569). The numerical results and subsequent experimental comparison are indicating the comprehensiveness of the presently derived simulation model. Finally, the effects of structural design parameters (thickness ratio, aspect ratio and boundary conditions) on the acoustic behaviour of the natural-fibre reinforced nanocomposite are computed using the present multiphysical model and highlighted the inferences.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.643-650
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• 2020

가공이 용이한 방사능 차폐 소재, 특히 3D 프린팅이 가능한 소재는 원전용 로봇을 구현하거나 개인용 보호 장구 설계에 매우 중요하다. 본 연구에서는 FDM 방식의 3D 프린팅에 널리 사용되는 고분자 소재인 PLA와 ABS에 방사능 차폐 성능이 우수한 텅스텐 입자를 도입함으로써 3D프린팅이 가능한 방사능 차폐 소재를 구현하였다. 해당 소재는 거시적인 응집체 형성 없이 질량비 기준 텅스텐 함량을 50%까지 도입할 수 있으며, 3D 프린팅을 통해 임의의 형상을 갖는 구조체를 형성할 수 있다. 본 연구에서는 하나의 적용예로 방사능에 취약한 PCB를 보호할 수 있는 로봇 부속품을 텅스텐-고분자 복합체를 이용해 출력하고, 이들을 조립하여 실제 구동 가능한 로봇을 구현하였다.

• Composites Research
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• 제24권5호
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• pp.39-43
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• 2011

탄소나노튜브로 보강된 고분자 수지에 대한 연구는 지난 20년간 활발히 수행되어 왔다. 또한 이를 이용하여 탄소섬유복합재의 물성을 증대시키기 위한 연구도 최근 그 영역을 넓혀가고 있다. 탄소섬유복합재는 탄소섬유의 비약적인 발전으로 섬유 방향의 기계적 물성은 상당히 만족할 만한 수준에 도달했으나, 수지에 의해 좌우되는 기계적 물성은 아직 기대에 못미치고 있다. 특히, 층간의 분리 (delamination)는 탄소섬유복합재의 가장 전형적이며 치명적인 파손의 원인중 하나이다. 이 층간분리에 대한 저항성을 알아보는 모드 1 파괴인성 실험 (혹은 double cantilever beam, DCB test)을 다양한 작용기로 기능화된 SWNT가 첨가된 탄소섬유복합재 시편에 대하여 수행하였다. 부직포 형태의 탄소나노튜브층을 이용한 시편의 경우 10.6%의 파괴인성 증대를 보였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권6호
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• pp.713-722
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• 2019

Micromechanics is a technique for the analysis of composites or heterogeneous materials which focuses on the components of the intended structure. Each one of the components can exhibit isotropic behavior, but the microstructure characteristics of the heterogeneous material result in the anisotropic behavior of the structure. In this research, the general mechanical properties of a 3D anisotropic and heterogeneous Representative Volume Element (RVE), have been determined by applying periodic boundary conditions (PBCs), using the Asymptotic Homogenization Theory (AHT) and strain energy. In order to use the homogenization theory and apply the periodic boundary conditions, the ABAQUS scripting interface (ASI) has been used along with the Python programming language. The results have been compared with those of the Homogeneous Boundary Conditions method, which leads to an overestimation of the effective mechanical properties. According to the results, applying homogenous boundary conditions results in a 33% and 13% increase in the shear moduli G₂₃ and G₁₂, respectively. In polymeric composites, the fibers have linear and brittle behavior, while the resin exhibits a non-linear behavior. Therefore, the nonlinear effects of resin on the mechanical properties of the composite material is studied using a user-defined subroutine in Fortran (USDFLD). The non-linear shear stress-strain behavior of unidirectional composite laminates has been obtained. Results indicate that at arbitrary constant stress as 80 MPa in-plane shear modulus, G₁₂, experienced a 47%, 41% and 31% reduction at the fiber volume fraction of 30%, 50% and 70%, compared to the linear assumption. The results of this study are in good agreement with the analytical and experimental results available in the literature.