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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 : 25권 6호 (2012)

반응소결 탄화규소의 다양한 α-SiC 조성에 따른 기계적 특성과 전기저항 특성에 관한 연구

김영주 ( Young Ju Kim ) , 박영식 ( Young Shik Park ) , 정연웅 ( Youn Woong Jung ) , 송준백 ( Jun Baek Song ) , 박소영 ( So Young Park ) , 임항준 ( Hang Joon Im )
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저저항 Si-SiC 소결체 제조를 위해 α-SiC에서 조성과 C의 양을 변화시키면서 반응소결 특성을 고찰하였다. 시료준비는 정수압으로 성형체를 제조하였고, 용융Si 반응소결을 통해 시험편을 준비하였다. 반응소결체의 미세구조, 기계적 특성 및 전기 저항 분석 결과 용융Si과 반응 후 미립의 β-SiC가 생성되었고, 치밀한 소결체를 형성하였다. 미립 β-SiC 생성량은 카본 양 에 따라 증가하였다. 그리고 C함량 10wt%이내에서 기계·R전기저항특성은 입도조성 영향이 크고 카본 함량 10wt%이상에서는 상전이 반응의 영향이 큼을 알 수 있었다.

Field-Aided Micro-Tailoring에 의한 기능성 나노복합재 제조

조희근 ( Hee Keun Cho ) , 이주훈 ( Ju Hun Rhee ) , 심은섭 ( Eun Sup Sim )
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본 연구에서는 기능성 나노복합재를 제작하는 방법이 제시되었다. 미소 입자들을 포함하고 있는 점성을 가진 유체에 전기장을 가하여 유체속에 포함된 입자들을 전기장의 방향에 따라 규칙적으로 배열을 하였다. FAiMTa 기술이라고 불리는 이 방법은 마이크로 혹은 나노 사이즈의 입자들을 체인의 형태로 배열하여 직교이방성 폴리머 나노복합재의 제작을 가능하게 하였다. 알루미나(Al2O3), 탄소나노튜브(CNT), 탄소(Graphite), 텅스텐(W) 등의 마이크로 혹은 나노 사이즈 입자 분말을 사용하여 FAiMTa기술의 유효성을 확인하는 시험을 수행하였다. 이러한 입자들을 전기장을 사용하여 일정한 방향으로 배열하여 직교이 방성 폴리머 복합재를 만들었고, 시험시편의 물리적 특성 즉 기계적 열적 특성을 측정하여 방향성을 확인하였다. 이렇게 제작된 첨단 나노복합재는 각종 산업분야에서 큰 효과가 기대된다.

원공공차를 가진 볼트 조인트와 핀 조인트의 강도평가에 관한 연구

정강우 ( Kang Woo Jeong ) , 최진호 ( Jin Ho Choi ) , 권진회 ( Jin Hwe Kweon )
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복합재료가 기계부품 및 항공기 구조물에 폭 넓게 적용됨에 따라, 복합재료 구조물에서 가장 취약한 복합재료 체결부의 설계는 매우 중요한 연구 분야로 대두되고 있다. 본 논문에서는 다양한 원공공차를 가지는 복합재료 볼트 조인트와 핀 조인트의 강도를 상호 비교하였다. 실험결과로부터 조인트의 원공공차가 880 ㎛일 때 원공공차가 0 ㎛ 보다 첫 번째 파손하중의 볼트 조인트는 24.2 %, 핀 조인트는 51.3 %의 강도저하가 발생되었다. 또한, 이에 대한 유한 요소 해석을 수행하여 파손지수를 계산하고 실험값과 상호 비교하였다.

탄소/에폭시 복합재 적층판의 고속충돌 관통해석

김영아 ( Young Ah Kim ) , 우경식 ( Kyeong Sik Woo ) , 유원영 ( Won Young Yoo ) , 김인걸 ( In Gul Kim ) , 김종헌 ( Jong Heon Kim )
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본 연구에서는 수치적 시뮬레이션을 통해 탄소/에폭시 복합재 적층판의 고속충돌 관통 거동을 연구하였다. 해석은 상용유한요소 해석프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 해석을 수행하였고, 적층판 및 구형 강철 충격체 모두 3차원 요소로 모델링 하였다. 해석에는 적층순서가 [45/0/-45/90]ns인 16 및 24장으로 된 복합재 적층판을 고려하였으며 충격체의 초기속도는 140-250 m/s 범위의 값을 사용하였다. 해석결과 예측된 잔류속도는 실험값과 비교적 잘 일치하였다.

VARTM 공정으로 성형된 Abaca 패브릭 복합재의 기계적 특성평가

변길재 ( Gill Jae Byun ) , 하종록 ( Jong Rok Ha ) , 김병선 ( Byung Sun Kim ) , 조치룡 ( Chee Ryong Joe ) , 옥주선 ( Ju Seon Ok )
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본 연구에서는 VARTM 공정으로 제조되는 에폭시/아바카 패브릭 복합재의 기계적 특성을 향상 시키고자 하였다. 표면처리를 통하여 패브릭 표면의 미세 거칠기를 증가시키고 친수성을 소수성으로 변화시켜 에폭시-패브릭간 계면결합력을 증가시켜 기계적 특성을 향상 시키고자 하였다. 이를 위해 상온·상압 플라즈마 처리법을 사용하였고 기계적 특성이 향상되는 최적 처리시간을 찾고자 하였다. 플라즈마 처리 특성을 비교하기 위해 NaOH 처리법을 사용하였다. 플라즈마 10초 처리된 패브릭으로 제조된 복합재가 무처리, NaOH 처리 대비 가장 높은 인장강도를 보였으며 20초 이상 처리시 인장강도는 낮아졌다. 미세구조 분석결과 20초 이상 처리시 섬유에 생긴 미세 흠집으로 인해 인장강도가 저하됨을 알 수 있었다. 흡습 시험과 침강 시험을 통해 친수성의 아바카가 소수성의 경향을 보이는 것을 확인하였다.

전기저항 측정법을 이용한 탄소섬유/기지 간 계면에서의 섬유 미끌림 정도 측정방법

권동준 ( Dong Jun Kwon ) , 왕작가 ( Zuo Jia Wang ) , 구가영 ( Ga Young Gu ) , 박종만 ( Joung Man Park )
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전기저항 측정법을 이용하여 단일 탄소섬유의 인장 실험을 실시하였다. 탄소섬유의 전도성을 이용하여 인장하중에 따른 신율과 전기저항 변화도간의 관계를 연구하였다. 섬유 인장 과정동안에 일정 신율 거리상 응력과 전기저항 변화율간의 상관관계를 통계적으로 정리하였다. 결과에 대해 추세선을 그어 섬유의 변형에 따른 거동 모델을 구성하였다. 프레그먼테이션 시편을 이용하여 인장 실험에 따른 인장 응력이 재료 내부로 전달되면서, 시편 내부 탄소섬유에도 인장 응력이 가해져 기지보다 섬유가 먼저 파괴되었다. 이 경우 탄소섬유의 전기저항 변화도를 측정한 결과 값을 탄소섬유의 거동 모델에 대입하여 프레그 먼테이션 시편 내부에 있었던 탄소섬유의 거동을 분석할 수 있었다. 탄소섬유의 인장 신율을 예측하고 프레그먼테이션 시편의 실제 신율을 비교하여 섬유와 기지 사이에 발생된 섬유 미끌림 정도를 확인하였다. 섬유 미끌림 정도의 수치가 클 경우, 기지와 섬유 간 계면 상태가 약한 접합의 상태였다. 이러한 결과를 확인하기 위해서 접착일 평가법을 이용하였으며, 두 실험 법의 결과, 동일한 경향임을 확인하였다.

광섬유센서의 프리스트레인 부가 고정방식

김기수 ( Ki Soo Kim )
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광섬유센서는 구조물에 매립 또는 부착시 전단응력에 의해 편광이 발생하여 피크가 2개로 갈라질 수 있기 때문에 센서는 보호되고 양 끝단을 고정하는 방법으로 패키징을 하여야 하나, 광섬유의 클래딩 부분을 부착하는 방식으로 고정하면, 변형발생시 광케이블을 구성하는 코어와 클래딩 사이에서 미끄러짐 현상이 발생하기 때문에 이를 방지하기위해 센서의 양 끝단에 고정구를 사용하고 광섬유를 부분탈피하여 부착하여 접점을 만들어 줌으로써 외력에 의해 발생하는 변형을 정확하게 측정이 가능하도록 하였다. 그리고 기존 광섬유격자센서가 자체적으로 압축변형의 측정이 곤란한 점을 개선하기위해 미리 긴장(Pre-Strain)상태를 유지하기 위하여 두 개의 접점사이를 볼트와 너트로 조절하여 프리스트레인 가변이 가능하도록 하여 인장/압축변형 측정을 가능하게 한 광섬유격자센서 패키지를 제작하였다. 이러한 광섬유격자센서패키지를 실제구조물에 적용하여 측정하였으며, 이를 통하여 안전을 감시하는 모니터링시스템에 적용할 수 있도록 하였다.
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본 연구는 복합소재로 구성된 적층 경사판의 비선형 동적 거동을 분석한다. 1차 전단 변형 판이론에 기반하여, 비선형 동적 방정식의 해는 Newmark 방법과 Newton-Raphson 반복법을 혼용하여 적용하여 산정하였다. 본 연구에서 개발한 유한요소해석프로그램을 사용하여 개구부의 크기 또는 판의 경사각, 그리고 적층 배열의 변화가 판의 기하학적 비선형 거동에 미치는 영향을 상세 분석하였다. 몇 가지 수치해석 결과는 기존 연구자로부터 얻어진 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다. 본 연구의 새로운 결과는 경사 적층 구조의 중앙 개구부의 크기 또는 판의 경사각도, 그리고 적층 배열과의 중요한 상호관계를 보여준다. 몇 가지 수치예제는 개구부를 갖는 적층 판구조를 설계하는데 필요한 가이드라인을 제시하였다.

어레이 안테나 장착을 위한 단훈화된 주익 구조의 복합재 모자형 보강재 최적설계

박승현 ( Sung Hyun Park ) , 김인걸 ( In Gul Kim ) , 이석제 ( Seok Je Lee ) , 전우철 ( Oo Chul Jun )
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정찰 및 감시를 위한 어레이 안테나가 내장된 날개는 컷아웃이 수반되기 떄문에 구조성능이 저하된다. 본 논문에서는 단순화된 복합재 날개에 어레이 안테나 탑재시 안테나성능 저하와 날개구조 성능 저하를 최소화할 수 있는 복합재 모자형 보강재의 두께에 대해 최적설계를 수행하였다. 최적인 모자형 보강재 형상 선정을 위하여 모자형 보강재의 웹 경사도와 플랜지의 길이에 변화를 주어 상용 유한요소해석 프로그램음 이용하여 구조 해석을 수행하였다. 복합재 모자형 보강재형사에 대하여 응력과 좌굴에 대한 구속조건으로 상용 최적화 프로그램인 VisualDOC와 상용 유한요소해석 프로그램을 이용하여 최적화를 수행하여 보강재의 두께를 절정하였다.

복합재료를 적용한 항공기용 카메라구조 경량화 설계 및 최적조건 선정에 관한 연구

김병준 ( Byeong Jun Kim ) , 이준호 ( Jun Ho Lee ) , 이행복 ( Haeng Bok Lee ) , 정대윤 ( Dea Yoon Jung ) , 전성식 ( Seong Sik Cheon )
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본 연구애서는 항공기용 카메라구조의 진동특성 파악하고 최적조건을 선정하여 구조의 경량화 설계 방안을 제시하였다. 다물체 동력한 프로그램인 ADAMS를 이용하여 모드해석을 진행하고 해석 결과를 가지고 직교법을 이용하여 항공기용 카메라 구조의 경량화 및 최적조건을 선정하여 이전의 항공기용 카메라 구조와 모드해석 결과를 서로 비교하였다. 또한, 기존에 제시되어진 베어링의 차원의 값을 무차원의 값으로 전환하여 보다 효과적인 베어링의 기중을 선정하였으며, 비교된 결과를 토대로 최적화된 항공기용 카메라 구조가 제안되었다.
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