본 연구에서는 타격음을 이용한 비파괴 검사법을 제안하였다. 제안된 방법(tapping sound analysis)은 건강한 구조물과 손상된 구조물의 타격음의 차이를 분석하여 구조물의 손상 유무를 판단하는 방법이다. 타격음의 직접적인 비교는 비효율적이므로 타격음으로부터 특성을 추출하기 위해 wavelet packet transform에 기반한 특성추출법을 제안하였다. 또한 추출된 특성 자료를 바탕으로 손상의 유무를 판단하는 지표로서 특성 지수를 정의하였다. 제안된 방법의 타당성을 밝히기 위해 실험적인 검증을 수행하였다. 복합재료를 이용하여 건강한 구조물과 손상된 구조물을 제작하고 타격음을 측정하였다. 제안된 손상 판단 기법을 이용한 결과로부터 특성 지수에 의한 손상 판단의 타당성을 밝혔다.

본 연구에서는 이관능성 에폭시(DGEBA)와 polymethylmethacrylate(PMMA)를 블랜딩하여 열적 특성과 기계적 계면특성을 측정하였다. 열적 특성은 DSC, DMA, 그리고 TGA를 이용하였으며, 블랜드의 기계적 계면특성을 측정하기 위해 contact angle로 표면자유에너지를 조사하였고, 파괴인성은 K_(IC)로 측정하고 K_(IC) 실험 후 파괴단면을 SEM을 이용하여 관찰하였다. 실험 결과, 경화 온도와 유리전이 온도는 PMMA의 첨가에 의해 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 블랜드의 표면자유에너지는 PMMA의 저함량에서 높은 값을 나타내었고, 이는 비극성 요소의 증가와 극성 요소의 존재에 의한 것으로 판단된다. 블랜드의 파괴인성 측정 결과 5 phr에서 최대값을 나타내었다. 이는 DGEBA/PMMA 간의 상용성 또는 거대분자 사슬에서 물리적 결합의 증가에 기인하는 것으로 판단된다.

섬유강화 적충 복합재 차체 구조물의 강도를 평가하기 위해 전체 적충판 접근방법의 적용을 제시하였다. 180km/h급의 한국형 틸팅열차의 하이브리드 복합재 차체 기본설계를 검증하기 위해서 구조해석을 수행하였으며 또한 복합재 적충판의 강도를 구하기 위해 기계적 물성시험을 수행하였다. 결과적으로, 한국형 틸팅열차의 복합재 차체 구조물에서 발생하는 웅력값들은 모두 파손영역의 안전한 범위 내에 존재하였으며 전체 적충판 접근방법은 초기 기본설계 단계에서 하이브리드 복합재 차체 구조물의 파손을 예측하는 데 매우 유용함을 증명하였다.

하니컴 샌드위치 복합재료(HSC) 구조물은 높은 강성 및 경량화가 요구되는 항공·우주 및 군수 산업 등에 폭 넓게 이용되고 있으며 하니컴 샌드위치 복합재료의 정확한 강도 해석에 있어서 하니컴 코어의 기계적 물성 예측이 필요하다. 본 연구에서는 하니컴 코어 벽의 굽힘, 축 방향 및 전단 변형을 고려한 에너지 법을 사용하여 하니컴 코어 재료의 각 방향 탄성계수 및 포아송 비와 같은 기계적 물성 값을 구하기 위한 예측식을 유도하고, 이 이론 예측값이 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS 6.3을 이용하여 구한 결과와 거의 일치하고 있음을 알았다. 또한 하니컴 샌드위치 복합재료 평판의 인장 실험 및 유한요소 시뮬레이션을 수행하여 변형 거동 예측 및 충간 웅력을 해석하였다. 하니컴 코어층과 표면충 사이의 전단 웅력의 증가는 HSC 평판의 충간분리 현상의 주원인임을 알 수 있었다.

본 논문의 목적은 탄소섬유 건직물의 토우 구조의 미소 거동과 변형 중의 평면 하중과의 관계를 규명하는 것이다. 평면 하중은 변형 중에 토우들을 재배치하며, 결국에는 잠김 현상을 유발하게 된다. 본 논문에서는 토우 간격, 주름각 등의 미소 변형 변수들을 관찰하기 위해 일방향 편향 인장실험과 이축 인장실험을 겪은 시편들을 전단각에 따라 분류하여 현미경을 이용하여 변형 경향을 관찰하였다. 전단각에 따른 변형된 토우 구조의 변화를 간단한 설계 변수 모델을 이용하여 근사하였다.

고온진공가압 기술 및 포일-섬유-포일 방식을 이용하여 티타늄 금속기 복합재료를 개발하였으며, 완성된 복합재료의 미시-기계적 특성평가를 위해 다양한 실험을 수행하였다. 또한 열-음향방출 실험을 통해 강화공정 진행정도와 더불어 공정 중 발생한 복합재료의 결함을 검출하고, 변형기구를 바탕으로 한 파손과정을 분석하였다. 결과에서 보듯이 강화공정 중 발생하는 섬유 손상뿐만 아니라 냉각 과정에서의 섬유와 모재간의 열팽창 차이에 따른 미시손상이 복합재료의 기계적 성능에 영향을 미침을 확인하였다. 금속기 복합재료의 개발과 이를 이용한 산업으로의 적용은 완성된 복합재료의 미시-기계적 특성에 대한 정량-정성적인 분석과 함께 적합한 평가를 요구하며 따라서 공정 개발에 반드시 수반되어야 한다.

철도차량 화재 시 F(fire, 화염), S(smoke, 연기), T(toxic gas, 독성가스)를 엄밀히 규정한 영국 BS규정 강화에 만족하는 제2세대의 `페놀 복합재 (PC)`를 실용화한 것은 영국이 세계 최초이며, 여기에는 다음과 같은 특별한 동기가 있었다. 즉, (1)대형 화재사고 발생으로, (2)재발 대책을 위한 여론의 관심이 고조되고, (3)방화 재료의 법규개정이 강화되고, (4) 따라서 관련 규격에 합격할 수 있는 것은, 불연성의 `페놀 복합재` 뿐이라는 것이 그 동기이다. (참고로 기존의 폴리에스터 복합재는 본 규정을 만족하지 못하며 화재 시 특히 연기와 독성가스(T) 발생으로 치명적인 인명 손실의 원인이 되고 있음.) 여기서 이 내용을 보다 쉽게 이해하기 위해서 가능한 구체적으로 조사하였다. 이러한 내용에 대해서 영국 관계자들도 그 상세한 역사적 배경을 점점 잊어버리고 있다. 한편 이 재료의 중요성은 세계적으로 증가해 가며, 또 될 수 있는 한 정확한 이해가 필요하게 되었다. 특히 일본, 한국, 중국에서는 관계자의 관심이 높으며, 필자는 이 페놀 복합재를 세계에서 최초로 실용화 했던 영국의 관련 자료를 조사하여 본 보고서를 작성하였다. 관계자 여러분께 참고자료로써 활용되기 바라는 바이다.