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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 : 24권 5호 (2011)

논문(論文) : 필라멘트 와인딩 탄소섬유 복합재의 인장강도 크기 효과

황태경 ( T. K. Hwang ) , 도영대 ( Y. D. Doh ) , 김형근 ( H. G. Kim )
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본 논문은 필라멘트 와인딩 압력용기의 섬유 강도 크기 효과에 관한 이론 해석 및 시험 결과를 제시하였다. 첫 번째로, 카본-에폭시로 필라멘트 와인딩된 여러 크기의 후프 링 시험을 수행한 결과 섬유 강도의 크기 효과가 현저하게 나타났다. 다음으로, 해석적 방법으로 와이블 최약 파손 모델과 다 단계 연속 파손 모델을 이용한 파손 해석을 수행하여 후프 링 시험 결과 및 다른 문헌의 한 방향 복합재 시험 결과와 비교하였다. 해석 결과는 시험 결과와 비교하여 현저하게 낮은 섬유 강도 값들을 나타내었다. 본 논문에서는, 길이 방향의 크기 효과를 변경한 개선형 다단계 연속 파손 이론을 제시하였다. 개선형 다단계 연속 파손 이론으로부터 구한 섬유 강도 값들은 시험 결과들과 좋은 일치를 보였다.

논문(論文) : 틸팅열차의 샌드위치 복합재 차체 구조물에 대한 충돌안전도 평가 및 향상방안 연구

장형진 ( Hyung Jin Jang ) , 신광복 ( Kwang Bok Shin ) , 한성호 ( Sung Ho Han )
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본 논문은 샌드위치 복합재 틸팅열차의 충돌안전도 평가 및 성능 향상방안에 대해 서술하고 있다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 유리섬유 및 카본/에폭시 적층 복합재 면재로 이루어져있다. 충돌해석은 외연유한 요소 해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하였다. 이때, 유한요소모델링과 충돌해석 계산시간의 절약을 위하여 3차원 유한요소모델과 1차원 등가 모델을 적용하였다. 틸팅열차의 충돌 조건은 철도안전법에 명시하고 있는 4가지 충돌사고 시나리오를 고려하여 해석을 수행하였다. 충돌해석 결과 시나리오-2를 제외한 나머지 충돌 시나리오에서 성능 요구조건을 만족하였다. 충돌 시나리오-2의 충돌안전도 요구조건을 충족하기 위하여 전두부의 적층복합재 커버와 금속프레임의 강성 향상방안을 제안하였으며, 결과적으로 충돌 시나리오-2의 요구조건을 만족하였다.

논문(論文) : 건조 상태에 따른 CNT 및 ITO로 코팅된 PET 투명전극의 표면 조절 및 내구성 평가

권동준 ( Dong Jun Kwon ) , 왕작가 ( Zuo Jia Wang ) , 구가영 ( Ga Young Gu ) , 박종만 ( Joung Man Park )
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최근 투명전극으로 주로 사용되고 있는 ITO 재료를 대체하기 위해 CNT를 이용한 투명전극의 활용 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 건조온도에 따라 CNT와 ITO의 응집이 일어나는 정도가 달라진다는 점을 이용하여 표면을 조절하여 CNT 및 ITO가 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)를 제조하였다. CNT를 ITO를 대신할 투명전극으로의 활용 가능성을 평가하면서, 표면의 물성 변화를 유도 하기 위해 코팅 후 건조온도를 20℃, 80℃, 그리고 120℃ 3단계로 나누어 표면을 관찰하였다. 전기저항측정법을 활용하여 재료의 내구성 및 전기적 물성을 평가함으로써 제조한 투명전극의 특성을 평가하였다. 전자현미경을 이용하여 건조온도에 따른 표면 변화를 관찰하였고, UV-스펙트럼을 통해 건조온도가 증가함에 따라 투과도가 변화하는 것을 확인하였다. 나노입자의 코팅 표면 조절에 따른 전기적 물성 변화를 확인하기 위해 순환전압전류법을 이용하였다. CNT 코팅 표면의 내구성이 ITO 코팅 표면의 내구성보다 우수함을 알았다. 그리고, 건조온도가 높을수록 나노입자들의 응집이 크게 증가 하여 내구성이 우수한 코팅 표면을 만들며, 이에 따른 전기적 물성의 향상도 확인하였다.
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본 논문에서는 필라멘트 와인딩 시 장력에 의해 복합재료에 발생한 압력 정보를 이용하여 동시경화법으로 제조된 T800 탄소섬유/에폭시 복합재료-알루미늄 단면겹치기 접착조인트의 접착강도를 부가압력의 크기에 따라 측정하였다. 실험시편은 오토 클레이브 진공백 성형을 통해 성형압력 (절대압력 0.1MPa, 0.3MPa, 0.7MPa)을 조절하여 제작하였다. 접착강도를 측정하기 위하여 인장실험이 실시되었으며, 필라멘트 와인딩 공정에 의해 제조된 Type III 수소저장용기의 복합재료-알루미늄 라이너의 계면 접착강도를 측정하기 위해 단면겹치기 접착조인트의 접착부에 일정한 압력을 가해줄 수 있는 압력부가 장치를 설계하였다. 적층된 복합재료에 가해지는 부가압력이 접착강도에 미치는 영향을 확인하기 위해 서로 다른 세 종류의 부가압력 (절대압력 0.1MPa, 0.3MPa, 0.7MPa)을 시편에 부가하여 접착강도를 측정하고, 그 결과를 비교하였다.

논문(論文) : 초고성능 콘크리트 바닥판 교량의 전단연결부에 대한 실험적 연구

유동민 ( Dong Min Yoo ) , 황훈희 ( Hoon Hee Hwang ) , 김성태 ( Sung Tae Kim ) , 박성용 ( Sung Yong Park )
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교량 바닥판에서 고성능 재료의 적용은 고가임에도 불구하고 바닥판 중량 감소와 경제성 향상을 위한 대안으로 대표될 수 있다. 초고성능콘크리트 재료를 활용한 교량에서 기존의 헤드형 스터드가 바닥판과 강재 거더사이의 전단력을 충분히 전달할 수 있는지 그 적용성을 검증할 필요가 있다. 이 논문에서는 UHPC 교량 바닥판과 강재 거더의 합성거동을 분석하기 위해 2면 전단실험을 수행하였다. 정적 재하 실험 결과 헤드형 스터드의 실험체별 극한강도는 직경에 비례였으며, 일반 콘크리트 교량 바닥판에 비해 전단강도가 향상되는 것으로 나타났다.
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탄소나노튜브가 발견된 이후로, 고분자 수지의 기계적, 전기적 물성을 증대시키는 보강재로서 많은 연구가 수행되어 왔다. 더 나아가, 탄소나뉴튜브를 탄소섬유복합재 (CFRP)의 기지가 되는 수지를 보강시키는 데 이용하는 연구도 최근 활발해지고 있는 추세이다. 단일벽탄소나노튜브가 각각 0.2 %, 0.5 %의 중량비로 에폭시 수지에 먼저 분산, 혼합되었다. 이 혼합액을 CFRP를 제작하는데 주로 쓰이는 방법 중 하나인 진공 수지 충전 공정법 (vacuum assisted resin transfer molding, VARTM)으로 탄소섬유 프리폼에 주입하는 방법과 습식 현장 적층법 (wet lay-up)의 두가지 다른 방법으로 복합재를 제작 하였다. 각각의 제작된 시편에 대하여, 층간전단강도 (interlaminar shear strength, ILSS)를 측정하여, 층간전단강도와 공정의 상관관계, 탄소나노튜브의 보강효과에 대하여 조사했다. 탄소나노튜브/에폭시 복합재의 경우 기계적 물성의 향상을 가져왔으나 이를 기지재로 사용한 탄소섬유복합재의 층간전단강도는 특히 VARTM 공정의 경우, 탄소나노튜브의 첨가에 따른 수지의 점도 증가로 인한 공정상의 문제로 기대만큼의 물성향상을 가져오지는 못한 것을 확인하였다.
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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.
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특집(特輯) : 해외 기술동향(海外 技術動向)

( Chun Gon Kim )
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