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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 : 28권 4호 (2015)

초음파전파영상화 시스템을 이용한 필라멘트 와인딩 복합재 수소 연료 탱크의 손상 가시화

이정률 ( Jung Ryul Lee ) , 정효미 ( Hy Omi Jeong ) , 트루옹탄충 ( Truong Thanh Chung ) , 신혜진 ( Hejin Shin ) , 박재윤 ( Jaeyoon Park )
4,500
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알루미늄 혹은 플라스틱 라이너에 탄소섬유를 감아서 성형하는 복합재 압력용기가 수소 자동차의 수소연료 탱크로 사용이 확대됨에 따라 사용 시 안전에 대한 규정 제정이 필요하며 그 규정을 뒷바침 할 수 있는 검사 장비와 기술 역시 개발되어야 한다. 자동차에 장착하기 전에 제작결함 평가를 통해 수소 자동차에 장착되어야 하고, 취급 중 발생하는 이벤트에 대해서도 고속 자동화 검사를 통해 자동차 정비소의 정비인력, 즉 비파괴평가 전문가가 별도의 교육을 받지 않았어도 즉시 충격과 같은 손상을 평가할 수 있어야 한다. 위 요소는 수소자동차의 대중화를 위해 매우 중요한 기술적 허들이다. 본 연구에서는 수소연료탱크의 충격손상을 검사하는 방법으로 레이저 초음파 기술을 제안하며 충격손상을 탈·부착형 센서헤드를 가진 초음파전파영상화 시스템으로 가시화할 수 있음을 증명한다. 또한 제안한 초음파전파영상화 시스템의 성능은 수소자동차가 대중화되더라도 현장기술로 채택 될 수 있음을 뒷받침한다.

Admittance를 기반으로 한 센서 자가 진단 알고리즘의 실험적 검증 -상호비교를 통한 센서 결함 탐지

조혜진 ( Hye Jin Jo ) , 정휘권 ( Hwee Kwon Jung ) , 박통일 ( Tong Il Park ) , 박규해 ( Gyu Hae Park )
4,500
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구조건전성 모니터링은 구조물에 발생된 손상을 조기에 감지 및 적절한 유지보수를 통해 재정적 혹은 인명 피해를 방지하기 위해 실시된다. 대부분의 능동센싱 기반 구조건전성 모니터링에서는 많은 수의 압전체(piezoelectric transducer) 센서와 구동기(actuator)를 필요로 한다. 구조건전성 모니터링 시 사용된 압전센서에 결합이 존재하는경우, 구조물의 상태진단에 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 신뢰성 있는 구조건전성 모니터링 결과를 위해 임피던스 기반 센서 자가 진단법을 사용하여 다수 센서의 결함을 탐지하였다. 또한 사용된 접착제와 센서의 정보가 충분치 못한 경우, 사용된 센서로부터 측정된 데이터만을 토대로 센서결함 진단을 위한 알고리즘을 소개하였다. 알고리즘이 적용 가능한 온도 범위를 실험적으로 분석함으로써 개발된 기법이 실제 환경에서 응용이 가능함을 확인하였다.

센서-구조 일체형 복합재료 구조물 제작 방법

한대현 ( Dae Hyun Han ) , 강래형 ( Lae Hyong Kang ) , ( Jordan Thayer ) , ( Chales Farrar )
4,500
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본 연구는 복합재료 구조물에 전기-기계 변환 기능을 융합한 센서-구조 일체형 복합재료 구조물 제작 방법에 관한 것으로 복합재료 구조물 자체가 센서 역할을 수행할 수 있도록 하여 구조 스스로 충격이나 진동 신호를 감지하고 손상 위치 또는 손상 정도를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 다기능 복합 구조물에 관한 연구이다. 복합재 구조물에 전기-기계 변환 기능을 부여하기 위해 복합재 제작에 사용되는 에폭시 수지 대신 전기-기계 변환기능을 갖는 Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr, Ti)O2 (PNN-PZT) 분말과 에폭시 수지를 1:30 wt% 혼합하여 제작된 스마트 수지를 사용하였다. Hand Lay-up 공법과, VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) 성형 방법을 이용하여 유리섬유에 스마트 수지를 함침시켜 센서-구조 일체형 복합재료 구조물을 제작하였다. 구조물을 센서로 사용하기위해 시편의 윗면과 아랫면에 전도성 도료를 사용하여 전극을 제작하였고, 고전압 앰프를 이용하여 상온에서 30분간 4kV/mm의 전계로 분극 처리를 수행하였다. 이후 충격망치를 사용하여 시편에 충격을 가했을 때 출력되는 전기 신호와 충격망치 신호를 비교하여 충격 신호 감응 및 감도를 측정하고 그 결과를 기술하였다.
4,500
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Composite sandwich structures are widely employed in various applications, due to their high specific stiffness and specific bending strength compared to solid panels. Lately, for that reason, the advanced composite sandwich structures are employed in satellite structures: materials should be as light as possible with the highest attainable performance. This study is majorly focused on inserts employed to the composite sandwich satellite structures. A new hybrid insert design was developed in precedent study to reduce the mass of the sandwich structure since the mass of the satellite structure is related to high launching cost [1]. In this study, the thermal characteristics and behavior of the precedently developed hybrid insert with carbon composite reinforcing web and the conventional partial insert were numerically investigated.

탄소섬유를 이용한 열가소성 복합재료 시트 제조 및 특성

이윤선 ( Yun Seon Lee ) , 송승아 ( Seung A Song ) , 김완진 ( Wan Jin Kim ) , 김성수 ( Seong Su Kim ) , 정용식 ( Yong Sik Jung )
4,500
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탄소섬유 강화 복합재료는 높은 비강도 및 비강성을 가지기 때문에 자동차 산업, 선박, 우주 항공 산업과 같은 다양한 산업 분야에 적용되어 왔으며, 수요가 점차 증가하고 있다. 탄소섬유 강화 복합재료에는 기지재로 주로 에폭시(Epoxy)와 같이 점도가 낮고 젖음 특성이 우수하며 강도가 양호한 열경화성(Thermosetting) 수지가 사용된다. 열경화성 수지는 우수한 물리적 특성을 나타내지만 재사용이 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 재사 용이 가능한 탄소섬유 강화 열가소성 수지(Thermoplastic) 복합재료 개발 및 탄소섬유 재사용에 관한 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 열분해 방법을 사용하여 탄소섬유/에폭시 복합재료로부터 탄소섬유와 수지를 분리하여 탄소섬유를 재활용하였다. 에폭시의 분해도(Degree of decomposition)는 열중량분석기(TGA)와 시차 주사현미경(SEM)을 통해 확인하였다. 수지로부터 분리해낸 탄소섬유는 절단(Cutting)과 그라인딩(Grinding) 방법을 거쳐 탄소섬유 복합재료 시트(Sheet)를 제조하였다. 재활용 탄소 섬유로 제조된 탄소섬유 시트는 각각 다른 냉각 조건에서 결정화 엔탈피(Crystallization enthalpy)와 기계적 특성, 표면과 단면의 형태를 분석하였다.

형 직물의 고속 충격 에너지 흡수 특성

최충현 ( Chung Hyeon Choi ) , 박유림 ( Yu Rim Park ) , 김윤호 ( Yun Ho Kim ) , 노재영 ( Jae Young Noh ) , 김천곤 ( Chun Gon Kim )
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본 연구에서는 stuffed Whipple shield의 성능 향상을 목적으로, stuffed Whipple shield의 중간층에 적용되는직물의 방탄 성능 향상 기법으로서 Z형 직물 디자인을 제안하였다. 직물은 경계조건에 의하여 충격 현상과 방탄성능이 크게 변화하게 된다. 따라서 기존의 단순 적층식 직물과는 다른 경계조건을 갖는 Z형 직물을 제안하였고, Z 형 직물의 방탄 성능을 확인하기 위하여 상용 프로그램 LS-DYNA를 이용한 아라미드 섬유사와 직물에 대한 충격해석을 수행하여 에너지 흡수 특성을 계산하고, 그 결과를 단순 적층식 섬유사와 직물의 경우와 비교하였다. 그결과 Z형 직물은 단순 적층식 직물과는 다른 충격 거동을 보이고, 고속 영역에서 2 edge fixed, 4 edge fixed보다 높은 에너지 흡수율을 보이는 것을 확인하였다.
4,500
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The phenomenological evolution laws of damage can be defined either based on residual life or residual strength. The failure of a specimen can be defined immediately after or before fracture. The former is called in this paper by “failure defined by approach I” and the latter “failure defined by approach II.” Usually at failure there is a discontinuity of loading variables and, because of this, damage at failure is discontinuous. Therefore the values of damage at failure by two different approaches are not the same. Based on this idea the sequence effects of the phenomenological evolution law of damage given by dD/dN = g(D)f(Φ) were studied. Thin-walled graphite/epoxy tubes consisting of four of [±45]s laminates were used for the experimental study of sequence effects and the effects of mean stress on fatigue life. It was found that the sequence effects in two step uniaxial fatigue for [±45]s graphite/epoxy tubular specimen showed that a high-low block loading sequence was less damaging than a low-high one.

알루미늄 폼으로 된 Mode III 형의 접합된 DCB 시험편에대한 파괴 연구

이정호 ( Jung Ho Lee ) , 조재웅 ( Jae Ung Cho ) , 전성식 ( Seong Sik Cheon )
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본 연구에서는 접착제로 체결된 구조물의 접착 조인트에서의 파괴인성을 조사하기 위하여 알루미늄 폼으로 제작한 Mode III 형 DCB 시험편들에 대하여 정적 해석 및 실험을 수행하였다. 정적 해석에서의 경우, 각 시험편 모델들은 강제 변위가 약 5 mm 진행되었을 때 최대 반력을 보였으며, 이 때 각 시험편 모델들의 최대 반력은 두께가 35 mm인 모델이 약 0.25 kN, 두께가 45 mm인 모델이 약 0.28 kN, 두께가 55 mm인 모델이 약 0.5 kN으로나타났다. 이 해석 결과들을 입증하기 위하여 정적 실험의 경우에서 두 개의 시험편들을 택하였다. 정적 실험에서의 경우, 각 시험편들은 강제 변위가 약 5~6 mm 진행되었을 때 최대 반력을 보였으며, 각 시험편들의 최대 반력은 두께가 35 mm인 시험편이 약 0.22 kN, 두께가 45 mm인 시험편이 약 0.3 kN으로 나타났다. 도출된 결과값들을 비교하였을 때 해석과 실험의 데이터들 간에 큰 차이가 없음을 알 수 있었고, 따라서 별도의 실험과정 없이 해석을 통해서도 그 연구 데이터들을 확보할 수 있을 것으로 판단되며, Mode III 형 DCB 접합구조물에서의 기계적특성들을 체계적으로 분석할 수 있을 것으로 사료된다.

친환경 저비중 자기보강 복합소재 개발을 위한 공정 변수별 영향도 평가

윤덕우 ( Deok Woo Yun ) , 강현민 ( Hyun Min Kang )
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폴리프로필렌 기반 자기보강 복합재는 기지재와 보강재가 동일한 소재로 구성되어 기존 섬유강화 복합재와 달리 섬유와 기지재의 분리없이 바로 재활용이 가능할 뿐 아니라 폴리프로필렌 수준까지 저 비중화가 가능한 고분자 복합재이다. 본 연구에서는 더블벨트 라미네이터 공정기술을 이용하여 압력, 온도, 냉각조건과 같은 공정 변수가 폴리프로필렌으로 제조된 자기보강 복합재의 인장 물성에 미치는 영향을 연구하였다. XRD, DSC를 이용하여 결정구조의 변화에 따라 인장 탄성계수는 0.2~1.2 GPa로 약 6배까지 향상되는 것을 확인하였다. SEM 분석을 통해 함침 정도를 확인함으로써 자기보강 복합재의 함침 후 형상 변화 또한 고찰하였다.

VABS를 이용한 임의의 단면과 재료 분포를 가진 비균일 복합재료 보의 변형률 복원 해석

장준환 ( Jun Hwan Jang ) , 안상호 ( Sang Ho Ahn )
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본 논문에서는 블레이드와 같이 세장비가 크고 초기 비틀림이 존재하는 복합재료로 구성된 날개 구조물에 대한 이차원 단면의 차원축소와 복원관계를 이론적으로 기술하고 이를 이용한 복합재료 로터 블레이드의 효율적인 설계 과정을 기술하였다. 차원축소와 복원해석 수치해석 프로그램인 VABS를 이용하여 단면해석을 수행하고 연성이 고려된 강성행렬과 질량행렬을 중립점에 연결하여 블레이드의 특성을 포함한 1차원 보 모델링을 구성하였다. 1차원 보 모델을 통해 블레이드의 거동을 확인하고 내부하중을 계산하여 단면위치에서 변형률 복원을수치적으로 계산하고 이산화 된 단면에 수치적으로 매칭하여 시각적으로 형상화하였다.
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