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Composites Research(구 한국복합재료학회지)검색


  • - 주제 : 공학분야 > 재료공학
  • - 성격 : 학술지
  • - 간기: 격월
  • - 국내 등재 : KCI 등재
  • - 해외 등재 : -
  • - ISSN : 2288-2103
  • - 간행물명 변경 사항 :
논문제목
수록 범위 : 23권 6호 (2010)

특집(特輯) 논문(論文): `10 춘계학술대회 우수 논문 : 나노입자 코팅 탄소섬유 강화 복합재료의 전기전도도 향상

서성욱 ( Seong Wook Seo ) , 하민석 ( Min Seok Ha ) , 권오양 ( Oh Yang Kwon ) , 최흥섭 ( Heung Soap Choi )
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복합재 항공기 동체의 낙뢰손상방지를 목적으로 탄소섬유에 인듐-주석 산화물(ITO) 나노입자를 코팅함으로써 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 복합재료의 전기전도도를 향상하였다. 탄소섬유에 코팅된 ITO 나노입자는 10~40%의 농도로 콜로이드 상태에서 분사되었다. CFRP의 전기전도도는 코팅 후 3배 이상 증가하였으며 현재 B-787 복합재 항공기 동체에 사용 중인 기술인 금속메쉬를 CFRP 외층에 매몰한 경우보다도 높은 전기전도도를 얻을 수 있었으며, 나노입자 코팅으로 섬유-기지 계면에 미치는 악영향은 발견되지 않았다. 모의 낙뢰에 의한 손상영역은 각각 다른 처리를 한 재료와 조건에 따라 초음파 C-scan 이미지로 확인하였다. ITO 40% 코팅 시편의 경우 전기전도도는 B-787 샘플의 경우보다 높았지만 낙뢰에 의한 손상영역의 크기는 거의 비슷한 수준이었다.

특집(特輯) 논문(論文): `10 추계학술대회 우수 논문 : Type3 복합재료 압력용기의 복합재층 손상에 따른 영향성 평가를 위한 해석기법에 관한 연구

이교민 ( Kyo Min Lee ) , 박지상 ( Ji Sang Park ) , 이학구 ( Hak Gu Lee ) , 김영섭 ( Yeong Seop Kim )
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CNG 차량에서 실사용 중 Type3 복합재료 압력용기의 외부 복합재 층에 결함이 발생된다면, 용기의 구조적 성능 즉, 원래의 설계수명보다 반복수명이 감소되는 현상을 초래할 수 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 복합재 결함을 고려한 복합재료 압력용기의 유한요소 모델링과 해석 기법을 제시하였다. Type3 복합재료 압력용기의 유한요소해석은 자긴처리 공정에서 알루미늄 라이너의 소성변형으로 인해 경로 의존적 현상을 보이므로, 실사용 중 결함이 발생되는 실제 환경을 고려한 해석에서 결함은 자긴압력 이후에 도입되어야 한다. 이러한 상황의 사실적인 시뮬레이션을 위해, 해석의 중간단계에서 결함이 도입되는 유한요소 모델링과 해석 기법이 제시되었으며, 해석결과는 해석의 시작단계에서부터 모델에 초기결함을 내포하는 일반적 유한요소해석과 비교되었다. 제안된 해석 기법은 Type3 복합재료 압력용기의 복합재층 손상에 따른 영향성 평가 및 실사용 중에서의 검사 기준을 마련하는데 효과적으로 사용될 수 있다.

특집(特輯) 논문(論文): `10 추계학술대회 우수 논문 : 우주용 쉴딩 시스템에 적용할 복합재료 평판의 초고속 충돌 해석

손유나 ( Yu Na Son ) , 문진범 ( Jin Bum Moon ) , 임건 ( Gun Lim ) , 김천곤 ( Chun Gon Kim )
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우주 구조물을 위협하는 여러 요소들 중 MMOD(MicroMeteoroid and Orbital Debris)는 약 8~70km/s의 속도로 우주 구조물과 충돌하여 큰 피해를 주고 있다. 이러한 피해로부터 우주 구조물을 보호하기 위해서 현재 다양한 위플 쉴드가 연구, 적용되고 있다. 위플 쉴드에는 알루미늄이 주로 사용되고 있지만, 복합재료의 사용도 증가하고 있어 본 연구에서는 알루미늄과 복합재료의 초고속 충돌 특성을 유한 요소 해석을 통해 비교하였다. 충격체는 직경 5.5mm인 알루미늄 2017-T4의 구를 사용하였고, 알루미늄 평판은 6061-T6, CFRP 평판은 T300/5208을 사용하였다. 충격체의 초기 충돌 속도는 1km/s이다. 충돌 후 충격체의 운동에너지는 알루미늄 평판의 경우 약 64J 감소하였고, CFRP 평판의 경우 약 63J 감소하였다. 비슷한 충돌 에너지 흡수 정도를 보이고 있지만, 밀도를 비교해 보았을 때 CFRP가 약 1.7배 가볍기 때문에 방탄 특성이 더 좋다고 할 수 있다.

특집(特輯) 논문(論文): `10 추계학술대회 우수 논문 : 서브모델링 기법을 이용한 철도차량 복합재 대차프레임의 금속재 체결부 볼트 위치 최적화 해석 연구

김준환 ( Jun Hwan Kim ) , 신광복 ( Kwang Bok Shin ) , 고희영 ( Hee Young Ko ) , 김정석 ( Jung Seok Kim )
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본 논문은 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재와 PVC 폼 코어로 제작된 철도차량용 복합재 대차프레임의 금속재 체결부 볼트 위치 최적화 연구에 대해 서술했다. 최적화 해석은 APDL(Ansys Parameter Design Language)을 이용한 서브모델링 기법을 적용하였으며 부분문제 근사방법에 의한 최적화를 수행하였다. 이때, 최적화 해석에 적용된 서브모델링 기법은 관심영역을 포함한 부분모델에 대한 계산을 재수행 함으로써 해석에 소요되는 시간을 절약하고 상세한 결과를 도출 할 수 있다. 복합재 대차프레임의 구조해석은 JIS E 4207에 의거하여 수행하였다. 서브모델링 기법을 적용한 복합재 대차프레임의 최적화 해석은 전체모델에 대한 결과에 비해 요소망 밀도의 조절을 통한 해석시간 절약과 상세한 결과를 얻을 수 있으며, 또한 볼트위치의 최적화로 인해 보다 낮은 Von-Mises 응력값이 나타남을 확인하였다.
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본 연구에서는 새로운 RTM(Resin Transfer Moulding) 제작 공법으로 기존의 금속 재료를 대체 할 헬리콥터 착륙장치 복합재 토크링크의 피로내구성 평가에 대한 절차와 방법론에 대해 기고하였다. 토크링크의 예상 운용 수명을 적용하기 위하여 진보된 확률적 랜덤 처리 기법을 이용한 모사하중 스펙트럼을 산출하고, 기초 물성 실험값을 기반으로 잔여강도 저하를 분석하여 피로내구성 평가를 하였고 실물 피로시험을 수행하여 결과를 비교 검토하였다.

논문(論文) : 대기압 플라즈마 처리한 폴리아미드 직물과 NBR의 접착특성

류상렬 ( Sang Ryeoul Ryu ) , 이동주 ( Dong Joo Lee )
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폴리아미드 직물과 NBR의 최적 접착특성을 나타낼 수 있는 조건을 검토하기 위해 대기압 플라즈마(APP) 처리 효과에 대한 실험적 연구를 하였다. 대기압 화염 플라즈마(APFP) 처리의 경우 주어진 계면조건에서 최적의 처리횟수는 2회였다. APFP 처리 횟수가 증가함에 따라 직물의 열변형은 더욱 심하였다. APFP 처리 직물을 강화한 복합재료의 접착강도는 접착제를 한번 혹은 두번 도포한 계면에 대해 플라즈마를 처리하지 않은 경우에 비해 약 35% 증가하였다. 접착제를 중복 도포하였을 때, APFP 처리 직물 강화한 복합재료의 접착에너지는 약 4배 증가하였다. APFP 처리에 의한 폴리아미드 직물의 표면 개질이 다른 형태의 APP 처리방식과 비교했을 때, 경제적이고 빠르며 고무와의 접착강도를 개선시킬 수 있는 방법이라고 판단된다.

논문(論文) : 치아/복합레진 수복부의 중합 수축시 검출된 음향방출의 통계적 검증

구자욱 ( Ja Uk Gu ) , 최낙삼 ( Nak Sam Choi ) , ( Kazuo Arakawa )
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치아의 와동에 수복된 치과용 복합레진을 광(LED) 조사를 통해 경화 수축시키면서 음향방출(acoustic emission, AE) 신호를 검출하였다. 비모수 통계법인 Mann-whitney법과 Kruskal-wallis법을 이용하여 시편의 재질과 계면의 접착조건에 따른 AE hit event 수와 최대진폭을 비교 평가하였다. PMMA와 치아시편으로부터 검출된 신호의 최대진폭은 접착조건에 따른 차이가 없었지만 스테인리스 시편으로부터 검출된 신호는 접착조건에 따라 최대 진폭의 차이가 있었다(P<0.05). AE hit event 수는 양호한 접착조건에서 시편의 재질에 따라 차이가 있었고(P<0.05), 세가지 재질의 시편 모두 접착조건이 양호한 실험에서 AE 신호가 적게 검출되었다. SEM을 이용하여 계면에 생성된 갭을 측정한 결과 AE가 많이 검출되고 검출된 신호의 최대 진폭이 큰 시편에서 갭의 폭이 넓고 형성 비율이 높았다.

논문(論文) : 위성체에 정착된 얇은 벽 복합재 보의 열 진동 특성

김규선 ( Gyu Sun Kim ) , 송오섭 ( O Seop Song )
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위성체에 장착된 얇은 벽 복합재보에 대한 열 진동 특성에 대한 연구를 수행하였다. 복합재 보는 얇은 벽과 원주 방향으로 강성이 일정하다고 가정을 하였으며, 기존에 우주사용 적합성이 증명된 T300/Epoxy, Ys90A/Epoxy와 같은 소재를 채택하여 모델링을 하였다. 자세제어 오차각 및 복합재보의 끝단 변위에 대한 정적상태 및 정점-정점 오차를 열 진동 특성의 성능지수로 하여 평가하였으며, 평가결과 YS90A 복합재가 자세제어 오차각의 정점-정점 각도에서 2배 정도의 우수한 성능을 보여 주었다.

논문(論文) : 유리섬유/폴리프로필렌 복합재료 (Twintex)를 이용한 고정판 성형조건에 관한 연구

박석원 ( Seok Won Park ) , 유성환 ( Seong Hwan Yoo ) , 이재응 ( Jae Eung Lee ) , 장승환 ( Seung Hwan Chang )
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본 연구에서는 열가소성 복합재료인 유리섬유/폴리프로필렌 복합재료를 이용한 복합재료 고정판의 적절한 성형조건을 찾기 위해 다양한 성형조건으로 제작된 시편의 인장실험과 굽힘실험을 수행하여 성형조건에 따른 기계적 거동을 비교하였다. 실험결과 성형온도와 압력이 각각 230℃, 3MPa일 때 가장 우수한 기계적 특성을 가짐을 확인하였다. 성형실험을 통해 결정된 성형조건을 이용한 복합재료 고정판의 성형방법으로는 고정판의 스크류 구멍을 한번에 성형하는 정형성형방법과 스크류 구멍을 후가공하는 방법을 사용하였으며, 성형실험과 굽힘실험 결과 스크류 구멍을 후가공 하는 경우 우수한 굽힘특성을 가지는 것을 확인하였다. 본 논문에서는 복합재료 고정판의 적절한 성형을 위해 유리섬유/폴리프로필렌 복합재료의 기초 성형정보와 그에 따른 고정판 성형에 대한 연구를 수행하였으며, 이 결과는 해당재료를 이용한 구조물 성형에 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

논문(論文) : 성형 압력에 따른 T800 탄소섬유/에폭시 복합재료의 평면 내 외 물성 변화에 대한 연구

박명길 ( Myong Gil Park ) , 조성겸 ( Sung Kyum Cho ) , 장승환 ( Seung Hwan Chang )
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본 논문에서는 필라멘트 와인딩 시 장력에 의해 압밀을 유발하는 압력을 선행연구자들의 연구를 참조하여 결정한 후 T800 탄소섬유/에폭시 복합재료의 기본적인 물성과 성형압력 변화에 따른 면 내·외의 물성 변화를 측정하였다. 실험 시편은 오토클레이브 진공백 성형을 통해 압력(절대압력 0.1MPa, 0.3MPa. 0.7MPa)을 조절하여 제조되었다. 모든 시편은 적층판 형태로 경화된 후 워터젯을 이용하여 시편 모양으로 절단되었으며, 층간 전단시편의 V-노치는 밀링가공을 통하여 제작되었다. 평면 내 물성을 위해 다양한 인장실험이 실시되었으며, 평면 외 물성을 측정하기 위해 층간 전단 실험이 수행되었다. 성형압력과 물성 변화를 관련시키기 위해 시편의 섬유 부피분율을 측정하였다. 본 연구에서 측정된 물성은 동일한 탄소섬유 (T800 탄소섬유)를 사용하여 필라멘트 와인딩 공정으로 제작되는 차량용 Type Ⅲ 수소저장용기의 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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