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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 6호 (2015)

FeCo 자성 금속 중공형 섬유 고분자 복합재의 전자파 차폐 특성 연구

최재령 ( Jae Ryung Choi ) , 정병문 ( Byung Mun Jung ) , 최우혁 ( U Hyeok Choi ) , 조승찬 ( Seung Chan Cho ) , 박가현 ( Ka Hyun Park ) , 김원정 ( Won Jung Kim ) , 이상관 ( Sang Kwan Lee ) , 이상복 ( Sang Bok Lee )
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무전해 도금을 통해 제조한 FeCo 자성 금속 중공형 섬유와 EPDM 고분자를 이용하여 전자파 차폐 복합재를 제작하였다. 열처리 공정을 통하여 섬유의 종횡비를 제어하였으며 중공형 구조로 섬유를 제조한 후, 이를 EPDM수지에 첨가하여 복합재를 제조하였다. 자성 금속 중공형 섬유의 종횡비가 클수록 낮은 표면 저항 특성과 우수한 전자파 차폐 성능을 나타내었다. 약 100 μm 길이의 자성 금속 중공형 섬유를 이용한 두께 150 μm 전자파 차폐 복합재의 경우 밀도 1.18 g/cm3, 약 30 ohm/sq의 표면 저항, 그리고 30 dB의 전자파 차폐 성능을 나타내었다. 이는 종횡비가 큰 섬유에 의한 퍼콜레이션 임계치 이상의 전도성 네트워크 형성과 더불어, 낮은 표면 저항에 기인한 임피던스 차이에 의한 반사 손실 증가, 흡수 손실, 그리고 다중 내부 반사 손실에 의하여 우수한 전자파 차폐 성능을 나타내는 것으로 판단된다.

VARTM 공정에서 수지 함침에 따른 섬유체적율 변화의 측정 및 현상학적 모델링 연구

김신오 ( Shin O Kim ) , 성동기 ( Dong Gi Seong ) , 엄문광 ( Moon Kwang Um ) , 최진호 ( Jin Ho Choi )
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VARTM 공정에서 고분자 수지가 함침 될 때 시간에 따라 섬유보강재가 팽창하여 섬유체적율이 감소하는 현상이 발생한다. 풍력 블레이드와 같은 대형 복합재료 구조물의 경우 섬유체적율의 변동 폭이 커져 제품의 치수가 변하고 기계적 물성이 저하될 뿐 아니라 예측하지 못한 고분자 수지의 사용량이 증가하는 등의 문제점과 경제적인 손실이 발생할 여지가 증가할 수 있다. 본 연구에서는 VARTM 공정에서 수지 함침에 따른 섬유 보강재의 팽창 현상에 관한 분석을 통하여 복합재료 액상 성형 공정에서의 섬유 체적율을 조절하는 방안을 모색하였다. 그 결과 유동 선단의 진행에 따라 섬유의 팽창 현상이 크게 두 단계로 구분되어 나타나는 것을 확인하였고 각각의 단계에서 작용하는 힘을 분석함으로써 섬유의 체적율 변화에 관한 현상학적 모델을 제시하였고 1차원 편미분 수치해석과 연계하여 VARTM공정에서 수지 함침에 따른 섬유 체적율의 변화를 예측하였다.

CNT 분산 방법에 따른 접착조인트의 저항 및 분산성 평가

이봉남 ( Bong Nam Lee ) , 김철환 ( Cheol Hwan Kim ) , 권진회 ( Jin Hwe Kweon ) , 최진호 ( Jin Ho Choi )
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접착 조인트는 환경조건 및 작업자의 숙련도에 따라 접착강도가 크게 변화될 수 있으므로 이에 대한 비파괴 검사법은 매우 중요하다. 최근 접착제에 1-2 wt%의 CNT를 첨가하고 저항변화를 측정하여 접착 체결부의 내부 결함을 검출하는 전기저항법이 제시되었다. 전기저항법에서는 동일조건에서 접착조인트의 저항값이 일정하도록 하기 위하여 CNT의 균일한 분산이 매우 중요하며 이에 따라 결함 검출의 정확도가 좌우된다. 본 연구에서는 4가지 분산 방법으로 CNT를 접착제에 분산시켜 접착조인트을 제작하고 전기적 물리량을 측정하였다. 초음파를 이용한 CNT의 전처리 및 기화과정, 물리적 교반 방법등을 선정하여 효율적인 분산방법을 정립하고 분산성을 평가할 수 있는 척도를 제시하였으며 일반적인 분산 방법 대비 선정된 분산 방법을 적용했을 때 전기저항법의 결함검출능을 비교하였다.

접합된 CFRP로 구성된 Mode I형 시험편 크랙의 파괴 거동 해석

이정호 ( Jung Ho Lee ) , 조재웅 ( Jae Ung Cho ) , 전성식 ( Seong Sik Cheon ) , 국정한 ( Jeong Han Kook )
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본 논문에서는 복합재료 접합부의 파손거동 예측을 위해 CFRP를 DCB 형태로 가공하여 Mode 1 정적해석을 수행하였다. 시편은 각각 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm의 4가지 경우로, 방향성을 지니지 않은 탄소섬유의 물성치를 이용하였다. Model 1 해석을 통해 나온 결론으로는 25 mm에서 낮은 힘으로 가장 늦게 접착부에서 떨어지는 것을 볼 수 있었으며 40 mm에서 가장 높은 힘이 발생하였다. 접합부의 접착계면 탈락은 25 mm의 시험편 두께에서 9.75 mm로 가장 느리게 나타났으며 40 mm의 시험편 두께에서 7.82 mm로 가장 빠르게 나타난 것을 볼 수 있었다. 이 탈락은 시험편의 파괴에 의한 것이다. 접착계면의 탈락과 이에 따른 반력에 관한 본 연구 결과는 CFRP의 안전한 구조설계에 이바지할 수 있을 것으로 사료된다.

Special Issue Paper : High Temperature Thermo-mechanical Properties of HfC Reinforced Tungsten Matrix Composites

( Malik Adeel Umer ) , ( Dong Ju Lee ) , ( Ho Jin Ryu ) , ( Soon Hyung Hong )
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대차 프레임 스킨의 두께에 따른 RTM 공정 특성 분석 연구

김무선 ( Moosun Kim ) , 김정석 ( Jung Seok Kim ) , 김승모 ( Seung Mo Kim )
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이번 연구에서는 기존 철도차량의 대차 시스템에서 금속재로 제작되어온 대차 프레임 스킨을 대상으로, RTM 공정을 활용하여 복합소재로 제작할 때, 수치 해석 결과를 활용한 공정 특성을 분석하였다. 대차 프레임 스킨의 횡단면을 기준으로 두께의 변화에 따른 성형공정시간을 비교하였으며, 그에 따른 대차 프레임 스킨의 중량변화도 함께 고려하였다. 결과적으로, 내부 섬유 매트의 부피가 일정하다는 가정하에 프레임 스킨 두께의 증가에 따라 RTM 공정시간은 줄어들었으며, 전체 시스템 중량도 감소하는 효과를 보였다. 이 결과를 토대로 향후 대차프레임의 제조공정비용과 구조특성, 두 영역의 trade-off를 구현할 수 있는 설계 최적화 연구분야에서 제조공정 분야의 상대적 비용 산출을 위한 기본 자료로 활용할 수 있다.

엘리베이터용 와이어로프와 CFRP UD의 벤딩 해석 비교

박성민 ( Sung Min Park ) , 신동우 ( Dong Woo Shin ) , 권일준 ( Il Jun Kwon ) , 유성훈 ( Sung Hun Yoo ) , 문완기 ( Wan Kee Moon )
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인구밀도가 증가하고 매년 고층건물의 수가 늘어나고, 대부분의 사람들이 하루에 엘리베이터를 이용하는 시간이 많아짐에 따라 일상생활 속에서 엘리베이터는 중요한 역할을 하고 있다. 매년 고층건물이 늘어남에 따라 고속·고층 승강기의 기술 요구 수준도 높아져 가고 있다. Carbon-fiber-reinforced plastics (CFRPs)는 높은 강성과 경량화 및 낮은 마찰력 등을 장점으로 하고 있으며, 엘리베이터용 wire rope에 매우 적합한 재료이다. 본 논문에서는 CFRP의 특성을 분석하기 위하여, wire rope와 CFRP UD의 인장 강도 및 수치 해석을 통한 벤딩 해석 비교를 진행하였다.

상태 관측기 설계 기법을 적용한 이온성 고분자 금속 복합체의 전압 생성 특성 모델링

이형기 ( Hyung Ki Lee ) , 박기원 ( Kiwon Park ) , 김명수 ( Myungsoo Kim )
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이온성 고분자 복합물인 IPMC(Ionic Polymer Metal Composite)는 부드러운 고분자 필름의 양면에 백금으로 구성된 전극층이 부착된 형태로 구성되어 있으며, 외부 물리적 자극에 대응하여 전기적 에너지를 발생시키는 특성을 가지고 있다. 본 논문에서는 IPMC의 굽힘에 대응하여 생성되는 전압을 예측할 수 있는 회로 모델을 제안하였다. 모델의 내부는 IPMC의 물리적인 특성을 묘사하는 전기 소자들로 구성되어 있으며, 실제 측정된 출력 전압과 시뮬레이션 출력 전압 사이의 RMS(Root Mean Square) 오차가 최소화 되도록 파라미터들의 값이 선정되었다. 이어서, 회로 모델의 관측기를 극점 배치 기법을 사용하여 설계하였으며 관측기로부터의 출력 전압 시뮬레이션의 결과 실제 전압 신호와의 오차가 줄어듦을 확인하였다. 또한, 상태 관측기 설계 기법이 측정된 출력 전압으로부터 입력 굽힘 각도를 추정하는 역 모델의 설계에도 적용되었으며 설계된 역 모델이 입력 각도를 큰 오차 없이 추정함을 검증하였다.

그라파이트 인터칼레이션 컴파운드가 에폭시 복합재료의 흡,차음성에 미치는 영향

이병찬 ( Byung Chan Lee ) , 박규대 ( Gyu Dae Park ) , 최성규 ( Sung Kyu Choi ) , 김성룡 ( Sung Ryong Kim )
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팽창된 그라파이트 인터칼레이션 컴파운드에 에폭시 수지를 주입하여 제조한 복합재료의 흡·차음성을 연구하였다. 관내법을 이용하여 복합재료의 흡음률과 음향투과손실을 측정하였다. 주사전자현미경을 이용하여 에폭시 매트릭스 내부에 그라파이트 인터칼레이션 컴파운드가 무질서한 방향으로 균일하게 분산된 것을 확인하였다. 그라파이트 인터칼레이션 컴파운드 함량이 증가함에 따라 복합재료의 면밀도가 감소하였으며, epoxy/(GIC 20 wt%)복합재료의 면밀도는 순수 에폭시에 비하여 56% 감소하였다. 500~1000 Hz 주파수 영역에서 복합재료의 흡음률은 순수 에폭시에 비해 3배 정도 증가하였다. 그라파이트 인터칼레이션 컴파운드의 함량이 증가함에 따라 복합재료에 포함된 기공의 비율이 증가하여 순수 에폭시에 비하여 복합재료의 음향투과손실이 감소하는 것으로 판단된다.
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