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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 : 26권 1호 (2013)

논문 : CNT-폴리프로필렌 복합재료의 기계적 물성평가 및 전기 미세평가법을 이용한 손상감지

왕작가 ( Zuo Jia Wang ) , 권동준 ( Dong Jun Kwon ) , 구가영 ( Ga Young Gu ) , 김학수 ( Hak Soo Kim ) , 김대식 ( Dae Sik Kim ) , 이춘수 ( Choon Soo Lee ) , 박종만 ( Joung Man Park )
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용액 분산법을 이용하여 CNT를 균질하게 분산시켰고, CNT-폴리프로필렌 복합재료 제조를 위해 압출기와 사출기를 사용하였다. CNT 고유의 전도성을 기반으로 CNT-PP 복합재료의 내부 손상을 감지하기 위해 전기저항 측정법을 이용하였다. CNT-PP의 기계적 및 계면 물성을 확인하고 일반 PP와 비교하였다. CNT의 강화 효과로 인하여 CNT를 함유함으로서, PP 기지의 기계적 물성은 더 증가되는 경향을 확인하였다. CNT-PP 복합재료의 내부 손상을 평가하기 위해 파괴 및 굴곡실험을 진행하며, 동시에 발생되는 전기 저항 변화도를 감지하여 미세손상을 평가하였다. CNT 강화제의 첨가는 좋은감지능을 보여주었다. 낮은 CNT 함유율임에도 CNT-PP 복합재료의 감지가 가능했으며, 반복 하중 실험 중 최대 임계 응력을 확인하여, 내부에 발생된 미세 파괴를 찾아 낼 수 있었다.

논문 : 강/복합재 이중구조 실린더 설계를 위한 유한요소 해석

김태환 ( Tae Hwan Kim ) , 김위대 ( Wie Dae Kim ) , 정철곤 ( Chul Gon Jeong )
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본 연구에서는 특수강과 복합재료를 사용한 이중구조 실린더의 설계를 위한 해석에 대해서 기술하였다. 특수강과 복합재의 이중구조는 제품의 특성에 적합한 물성을 유지하면서도 무게를 절감해 줄 수 있으며, 이로 인해 고탄성 저중량을 필요로 하는 각종 지상무기 산업분야와 항공분야, 스포츠 관련 분야 등에 점차 확대ㆍ 적용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 하나의 설계에 복합재의 적층각, 종류 등을 바꾸어 가며 이중구조의 설계에 가장 적합한 복합재 적용 방법을 찾기 위해 해석을 실시하였다. 또한 해석의 결과 값들의 비교를 통해 본 연구 설계목표에 가장 알맞은 복합재 적용 방법을 제시하였다.

논문 : 미세-작동기를 위한 전기방사 CNT/PVDF 나노섬유 기반의 탄소 복합재의 기계적 및 전기적 특성 평가

구가영 ( Ga Young Gu ) , 왕작가 ( Zuo Jia Wang ) , 권동준 ( Dong Jun Kwon ) , 박종만 ( Joung Man Park )
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CNT를 포함하는 전기방사된 PVDF를 작동기 제조의 소재로 사용하였다. 기계적, 전기적특성과 함께 작동기 성능을 평가하기 위해 전기화학적 환경 내에서 전기화학 및 작동기 거동을 조사하였다. 전기방사된 시트의 특징 중 하나인 유연함을 가지며 분산이 잘 되어 접촉면이 많은 이점이 있기 때문에 작동기 제작방법으로 적합하다고 생각되었다. 전기방사는 여러 가지 요인들로 방사형태가 각각 다르게 나타났다. 본 연구에서는 콜렉터를 드럼형태를 사용하여 방사된 나노섬유의 방향성을 가지게 하였으며 형태를 확인하기 위해 전자현미경을 통해 나노섬유가 정렬된 형상을 확인하였다. 전자침 X-ray 미세분석기를 사용하여 PVDF내에 CNT가 함침 되어 나노섬유가 정렬 된 상태를 확인하였으며, 이러한 형태가 미치는 기계적, 전기적 물성에 영향을 평가하기 위해 인장시험을 통해 인장강도와 전기 저항도를 측정하였다. 정렬된 방향의 나노섬유 시트가 정렬의 직각 방향의 시트보다 상대적으로 기계적 그리고 전기적 물성이 좋게 나타났다. 전기방사된 CNT/PVDF 나노섬유 시트가 작동기로 사용 되었을 때 캐스팅으로 제작된 PVDF 시트의 작동기보다 좋은 효율을 확인하기 위해 전기화학적 환경 내에서 작동기 시험을 진행하여, 작동기 효율과 전기적 용 량을 측정하였다. 전기방사된 CNT/PVDF 나노섬유 시트는 CNT와 PVDF간의 접촉면이 많기 때문에, 우수한 작동성을 나타내었다.

논문 : 정적압입 관통 실험을 이용한 복합재 적층판의 고속충격 탄도한계속도 예측

유원영 ( Won Young You ) , 김인걸 ( In Gul Kim ) , 이석제 ( Seok Je Lee ) , 김종헌 ( Jong Heon Kim )
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본 논문에서는 유효 면적의 제한이 있는 복합재 적층판의 탄도한계속도를 예측하였다. 탄도한계속도를 예측하기 위해 정적압입 관통실험과 고속충격 실험 그리고 준실험식을 이용하였다. 정적압입 관통실험을 통해 하중-변위 데이터를 취득하고 이를 이용해서 관통에너지를 측정하였다. 고속충격 실험을 통해 실제 관통 속도 및 관통 에너지를 측정하였다. 정적압입 관통실험과 고속충격 실험을 통해 구한 에너지를 이용해 준실험식을 만들고, 준실험식과 고속충돌 실험결과와 비교해 보았다. 위 방법을 이용해 탄도한계속도를 예측하였고 정적압입 관통 실험과 준실험식에 의한 탄도한계속도 예측의 타당성을 확인하였다.

논문 : 복합재 샌드위치 구조의 개선된 확률론적 설계 및 신뢰성 기반 최적설계

이석제 ( Seok Je Lee ) , 김인걸 ( In Gul Kim ) , 조우제 ( Woo Je Cho ) , 설창원 ( Chang Won Shul )
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복합재료 샌드위치 구조는 굽힘 강성을 향상시키고 복합재 적층판에 비해 30% 이상의 무게를 절감할 수 있다. 그러나 일반 금속에 비해 제작과정에서 발생되는 재료물성의 불확실성이 많이 내재되어 있으므로 신뢰성 기반 확률론적 설계방법이 요구된다. 본 논문에서는 안전계수를 이용한 고전적인 설계 방법이 구조물의 안전을 보장하지 않는다는 확률론적 증거를 제시하기 위하여 단순화된 복합재 샌드위치 동체에 대해 PMS(Probabilistic Margin of Safety)를 계산하였다. 이 과정에서 CMCS(Crude Monte-Carlo Simulation)에 의해 계산된 확률밀도함수를 이용하였다. 더 나아가 신뢰성 기반 최적설계를 수행하고 효율적인 계산을 위해 RBDO-MPDF(RBDO by Moving PDF) 방법을 제시하였다. 본 논문의 결과는 구조물의 신뢰성을 보장하기 위한 개선된 설계 방법과 효율적인 신뢰성 기반 최적설계 방법 연구에 유용할 것이다.

논문 : 항공기 적용 샌드위치 복합재 구조의 충격 손상 거동 연구

박현범 ( Hyun Bum Park ) , 공창덕 ( Chang Duk Kong )
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본 연구에서는 복합재 샌드위치 적층판의 저속 충격 해석을 수행하였다. 샌드위치 구조 형상의 스킨은 탄소/에폭시 (Carbon-Epoxy) 재질이 채택되었고 코어(Core)의 재질은 폼(Foam)이 적용되었다. 연구의 타당성을 입증하기 위해 관련 문헌에서의 연구 결과에서 제시한 실험 결과와 유한 요소 해석 결과의 비교가 선행되었다. 타당성 검증을 바탕으로 본 연구에서 손상이 시작되는 충격체의 속도를 평가하고, 예측된 충격 속도에서 충격 거동을 분석하기위해 유한요소법을 이용하여 충격 해석을 수행하였다. 샌드위치 복합재 적층판의 충격 해석 결과 예측된 충격 속도에서 손상이 발생함을 확인하였다. 최종 시편시험 결과와 수치 해석 결과의 비교 값이 잘 일치함을 확인하였다.

논문 : 복합재료 부품 표면에 다양한 딤플을 형성하는 성형 방법

조치룡 ( C R Joe ) , 변길재 ( Gill Jae Byun )
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본 연구에서는 공기역학적 또는 열 전달에 유리한 형상인 딤플을 복합재료 제품의 표면에 다수 형성하는 경제적이고도 효과적인 성형방법을 개발하였다. 금형을 이용하여 제품의 표면에 다수의 딤플을 형성시키려면 몰드의 표면에 볼록한 반구형상을 가공하여야 하는데 이렇게 하려면 높은 금형 제작비가 소요된다. 본 연구에서는 다수의 원형 구멍이 뚫린 판재를 이용하여, 이의 표면에 복합재료 스킨을 입히면서 외부에서 압력을 가하여 딤플 형상이 표면에 자연스럽게 형성되도록 하는 방법을 개발하였다. 표면에 다수의 딤플을 갖는 복합재료는 공기저항을 줄이거나 방열효과가 필요한 고속 경기용 자동차의 외장 등으로 널리 응용 될 수 있을 것으로 사료된다.

Paper : Studies on Borassus fruit fiber and its composites with Polypropylene

( P Sudhakara ) , ( K Obi Reddy ) , ( C Venkata Prasad ) , ( Dani Jagadeesh ) , ( H S Kim ) , ( B S Kim ) , ( S I Bae ) , ( J I Song )
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This paper summarizes the structural characterization of borassus fruit fibers by means of various characterization techniques, optimization of alkali treatment of borassus fruit fine fibers (BFF) with a 5% concentration sodium hydroxide solution for different time intervals (1, 4, 8 and 12 h) and the changes occurring in borassus fibers. This paper also discusses the manufacturing of BFF/PP compotes using MAPP as a compatibilizer in addition to alkali treatment. Composites were evaluated for their mechanical and morphological properties. The tensile strength and modulus, flexural strength and modulus and impact strength were increased for alkali treated/MAPP composites by 4.5%, 17%, 17.2 %, 9% and 10% respectively.

Paper : Characteristic Studies of Plasma Treated unidirectional Hildegardia Populifolia Fabric

( C Venkata Prasad ) , ( D W Lee ) , ( P Sudhakara ) , ( D Jagadeesh ) , ( B S Kim ) , ( S I Bae ) , ( J I Song )
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This study deals with effect of plasma treatment on the properties of unidirectional ligno cellulosic fabric Hildegardia Populofolia (HDP) fabric. Thermal stability of the fabric was determined by differential scanning calorimetry (DSC) and Thermo gravimetric analysis (DSC). Morphological properties was analyzed by SEM analysis and found that the surface was rough upon plasma treatment which provides good interfacial adhesion with matrix during composite fabrication. Thermal stability and mechanical properties of the plasma treated fabric slightly increases compare to alkali and untreated fabric. It was observed that tensile properties of the fabric increases upon plasma treatment due to the formation of rough surface. SEM analysis indicates formation of rough surface on plasma treatment which helps in increasing the interfacial interaction between the matrix (hydrophobic) and fabric (hydrophilic).

Paper : Study of Al2O3/ZrO2 (5 nm/20nm) Nanolaminate Composite

( G Balakrishnan ) , ( A Wasy ) , ( Ha Sun Ho ) , ( P Sudhakara ) , ( S I Bae ) , ( J I Song )
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A nanolaminate consisting of alternate layers of aluminium oxide (Al2O3) (5 nm) and zirconium oxide (ZrO2) (20 nm) was deposited at an optimized oxygen partial pressure of 3×10-2 mbar by pulsed laser deposition. The nanolaminate film was analysed using high temperature X-ray diffraction (HTXRD) to study phase transition and thermal expansion behaviour. The surface morphology was investigated using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). High temperature X-ray diffraction indicated the crystallization temperature of tetragonal zirconia in the Al2O3/ZrO2 multilayer -film was 873 K. The mean linear thermal expansion coefficient of tetragonal ZrO2 was 4.7×10-6 K-1 along a axis, while it was 13.68×10-6 K-1 along c axis in the temperature range 873-1373 K. The alumina was in amorphous nature. The FESEM studies showed the formation of uniform crystallites of zirconia with dense surface.
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