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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 2호 (2013)

보강재 본딩접합 복합재 적층판구조 피로손상 균열진전 수명예측에 대한 연구

권정호 ( Jung Ho Kwon ) , 정성문 ( Seong Moon Jeong )
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본 연구에서는 적층판 시편의 피로손상 균열진전 시험결과와 적층보강판 구조의 응력강도 해석결과를 기초로 충격손상을 모사한 원공과 노치손상을 내재한 보강재 본딩접합 적층보강판 구조의 피로손상 균열진전 수명예측에 대하여 고찰하였다. 그리고 적층보강판 구조시편에 대한 손상허용 시험결과와 손상진전 수명예측 해석결과를 비교 분석한 결과 손상균열 길이 변화에 따라 최종파단에 대한 잔여강도를 예측하고 손상허용성 평가를 할 수 있었다.

곡면형상의 알루미늄 하니콤/CFRP 샌드위치 패널에 관한 실험적 연구

롸르네 ( Rene Roy ) , 박용빈 ( Yong Bin Park ) , 권진회 ( Jin Hwe Kweon ) , 최진호 ( Jin Ho Choi )
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본 논문에서는 탄소섬유강화플라스틱 면재와 알루미늄 샌드위치 심재를 가지는 복합재 샌드위치의 제조와 3절점 굽힘 실험에 대해 연구하였다. 시편은 3가지 하니컴 종류(3.18 mm, 4.76 mm, 6.35 mm의 셀 크기)와 3가지 곡률 반지름(평판, r = 1.6 m, r = 1.3 m)을 가지도록 제작하였다. 샌드위치 곡률의 기준은 W-방향을 기준으로 제작 하였다. CFRP 2 × 2 트윌의 인장에서 기계적 물성치(탄성계수, 강도, 푸아송 비)를 측정하여 그 값들을 다른 CFRP 섬유 적층판의 값과 비교하였다. 실험결과 평판 샌드위치 패널의 3절점 굽힘 실험에서 심재의 전단강도는 공개된 데이터에 비해 11-30% 낮게 나왔다. 제한된 시편 크기에서 1.3미터 곡률을 가지는 패널은 평판 패널에 비해 심재의 극한 전단강도가 0.8-3.8% 감소한 것으로 나타났다.

손상변수기반 점진적 파손이론을 이용한 복합재 이중 겹침 볼트 체결부의 강도 해석

김상국 ( Sang Kuk Kim ) , 권진회 ( Jin Hwe Kweon )
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복합재 이중-겹침 볼트 체결부의 파손을 예측하기 위해 손상계수를 고려한 강성저하 방법과 Hashin의 3차원 파손판정식에 근거한 3차원 유한요소해석 방법을 제안하였다. 기지 혹은 면내(In-plane) 전단 손상을 고려하기 위해 손상변수를 이용하는 Ladeveze 이론을 섬유방향 강성저하와 연계하여 사용하였고, 수지 압축/전단, 수지 인장/전단, 섬유 압축, 섬유 인장 등 4가지 파손모드를 고려하였다. 상업용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 마찰력과 볼트 체결력을 고려하였고, 강성저하모델 처리를 위해 ABAQUS의 사용자 정의 부프로그램을 이용하였다. 제안된 유한요소해석 방법을 검증하기 위해 복합재 이중겹침 볼트 체결부 시험 결과와 파손강도를 비교한 결과 7∼16% 오차를 보임을 확인하였다.

L-형 보강재를 가진 복합재 패널의 제작과 평가

윤종화 ( Jong Hwa Yun ) , 최진호 ( Jin Ho Choi ) , 권진회 ( Jin Hwe Kweon )
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복합재 구조물에서 체결부위는 매우 취약한 부분이므로 복합재료 체결부에 대한 설계는 중요한 연구분야로 대두되고 있다. 본 논문에서는 L-형 보강구조를 가진 복합재 구조를 이차접착의 공법으로 제작하여 하중 방향을 달리하여, 접착두께(0.2 mm, 0.6 mm, 4 mm)에 따른 접착강도 실험을 수행하였다. 또한 이를 유한요소해석을 수행하여 파손지수값을 실험값과 상호 비교하였다.

FRP를 활용한 부유식 태양광발전 구조시스템의 성능 향상

최진우 ( Jin Woo Choi ) , 주형중 ( Hyung Joong Joo ) , 남정훈 ( Jeong Hun Nam ) , 황성태 ( Seong Tae Hwang ) , 윤순종 ( Soon Jong Yoon )
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이 연구에서는 기존의 부유식 태양광발전 구조시스템의 형태와 비교했을 때 구조적, 경제적인 면에서 향상된 새로운 형식의 부유식 태양광발전 구조물을 제안하였다. 펄트루젼 FRP는 다른 일반적인 구조 재료들에 비해 좋은 재료의 물리적, 화학적 성질을 가지고 있다. 특히, 펄트루젼 FRP는 내부식성, 경량성, 비강도 및 비강성이 뛰어나기 때문에 유해한 환경에 설치되는 부유식 태양광발전 구조물을 설계하고 제작하는데 매우 적합한 재료이다. 이 연구에서는 새로운 형식의 부유식 태양광발전 구조물과 새롭게 적용된 구조부재에 대한 안전성을 검토하기 위하여 유한요소법을 적용한 구조해석을 수행하였다.

풀러렌이 분산된 알루미늄기지 나노복합재의 기계적 거동

최현주 ( Hyun Joo Choi )
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C60 풀러렌이 분산된 알루미늄기지 복합재를 볼 밀링법과 열간압연 공정을 이용하여 제조하였다. 볼 밀링이 진행되는 동안, 알루미늄기지는 그 결정립이 100 nm 이하 수준으로 미세화되어 강화되었다. 동시에 C60 풀러렌이 알루미늄기지 내에 균일하게 분산되어, C60 풀러렌의 첨가량이 증가할수록 복합재의 강도가 증가하였으며, 10 vol%의 C60 풀러렌을 포함하는 순 알루미늄기지 복합재는 1 GPa 수준의 압축 강도를 나타내었다.

알루미늄과 유리섬유 하니컴 구조의 저속 충격 거동

김진우 ( Jin Woo Kim ) , 원천 ( Cheon Won ) , 이동우 ( Dong Woo Lee ) , 김병선 ( Byung Sun Kim ) , 배성인 ( Sung In Bae ) , 송정일 ( Jung Il Song )
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본 연구는 동일한 코어재를 가지는 알루미늄과 유리섬유의 하니컴 샌드위치 판넬의 저속 충격시 발생하는 충격 거동 및 압축 실험을 통하여 압축 강도와 압축 계수를 살펴본다. 저속 충격을 받는 하니컴의 충격 거동을 살펴보기 위하여 중량 낙하식 충격 시험을 실시하며, 충격을 가한 후 데이터 분석 및 현미경을 통하여 전형적인 충격파손모드와 손상정도를 비교 평가하였다. 동일한 충격에너지일 때 유리섬유 하니컴 샌드위치 판넬이 알루미늄 하니컴 샌드위치 판넬보다 최대 하중이 높고, 탄성 에너지가 크며, 충격 강도가 높은 것을 확인할 수 있었다.

습식방사 된 PVDF 섬유의 후 처리를 통한 결정구조의 변화

유성미 ( Seung Mi Yu ) , 오현주 ( Hyun Ju Oh ) , 황상균 ( Sang Kyun Hwang ) , 정용식 ( Yong Sik Chung ) , 황희윤 ( Hui Yun Hwang ) , 김성수 ( Seong Su Kim )
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PVDF(polyvinylidene fluoride) 섬유는 습식방사방법을 적용하여 제조하였다. PVDF 분자 내 압전 특성과 밀접한 관련을 갖는 β형태의 결정 함량을 높이기 위하여, 본 연구에서는 습식방사 된 섬유에 1단계 연신, 2단계 어닐링 공정으로 구성하여 후 처리를 도입하였다. 후 처리는 PVDF 고분자의 유리전이 온도(Tg)와 용융온도(Tm) 사이의 온도범위에서 진행하여, 최대의 β형태 결정을 생성 할 수 있는 열처리 조건을 최적화 하였다. 제조된 PVDF 섬유 내 분자 배향 특성과 결정 구조를 확인하기 위하여 적외선 분광 광도계(FT-IR)와 X선 회절 분석기(XRD)를 이용하여 분석하였으며, 전자현미경(SEM)을 통하여 섬유의 표면을 관찰하여 섬유의 평균직경을 확인하였다. 분석 결과, 후 처리 공정이 PVDF 결정 구조의 영향을 미치며, β형태의 결정 비율을 증가시킨다는 것을 확인하였다. 더불어 β형태 결정 향상으로 인해 기계적 강도가 증가되었으며, 압전 특성 향상까지 기대할 수 있었다.

극저온 환경에서 에폭시 접착제의 물성 향상을 위한 나노 보강재의 표면 개질에 관한 연구

오현주 ( Hyun Ju Oh ) , 김성수 ( Seong Su Kim )
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극저온 환경에 노출되는 구조체의 접착조인트의 경우 피접착물과 접착물 사이에서 열팽창계수 차이로 인해 계면에서 잔류응력이 발생하게 되는데 이에 의해 접착조인트 내부에 미소균열, 층간분리 등의 형태로 파손이 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 높은 비강성, 낮은 열팽창계수의 특성을 지닌 메타 아라미드 섬유를 에폭시 기지재의 보강재로 사용하였다. 표면처리 공정을 간소화하기 위해 전기방사법의 고분자 혼합법(polymer blend method)으로 코어-쉘 구조의 메타 아라미드/에폭시 나노섬유를 제조하였다. 극저온 환경에서 계면특성이 향상된 코어-쉘 구조의 나노섬유를 보강한 에폭시 접착제의 전단물성을 확인하기 위해 환경챔버를 이용하여 -150℃의 저온에서 단일 겹치기 실험(single lap joint test)을 진행하였다. 또한, DCB(double cantilever beam) 실험을 통해 파괴인성을 측정하였다. 그 결과, 극저온에서 일반 메타 아라미드 나노섬유에 비해 코어-쉘 구조의 메타 아라미드/에폭시 나노섬유를 보강한 접착제 시편이 우수한 계면특성으로 인해 물성이 크게 향상되었음을 확인하였다.

UHPC 바닥판 증기양생 현장이음부의 최소철근겹침이음길이

황훈희 ( Hoon Hee Hwang ) , 박성용 ( Sung Yong Park )
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이 연구에서는 이음부가 초고성능콘크리트 교량 바닥판의 정적 거동에 미치는 영향을 실험적으로 규명하고, 이음부 철근의 최소겹침이음길이를 제안하였다. 총 6개의 실험부재를 제작하였으며 4점 휨 실험에 의하여 성능을 평가하였다. 이음부는 UHPC의 높은 부착특성으로 인하여 단순하면서도 매우 효율적인 구조가 될 것으로 기대되는 철근겹침이음을 대상으로 하였다. 실험결과로부터 이음부의 설치에 의한 UHPC의 인장기여도 감소에 따라 약 30% 수준의 휨강도 감소가 발생되는 것으로 측정되었고, 150 mm 이상의 철근겹침이음길이를 확보하면 연속된 철근을 사용한 경우와 거의 유사한 강도와 연성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.
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