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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 : 31권 1호 (2018)

히트블랑켓과 새롭게 개발된 가압장치를 이용해 수리한 복합재 적층판의 인장강도 연구

채송수 ( Song-su Chae ) , 이광은 ( Gwang-eun Lee ) , 안현수 ( Hyonsu Ahn ) , 최진호 ( Jin-ho Choi ) , 권진회 ( Jin-hwe Kweon )
4,500
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히트블랑켓을 이용한 통상의 복합재 패치 수리의 경우, 진공백만을 이용하여 접착제에 압력을 가하게 된다. 그러나 본 연구에서는 진공백 위에 다시 공기압을 추가로 가할 수 있는 가압장치를 개발하였다. 개발된 가압장치의 성능을 검증하기 위해 탄소섬유 복합재 적층판을 스카프 패치로 수리하고 인장시험을 수행하여, 결함이 없는 온전한 구조물과의 강도를 비교하였다. 또한 비교를 위해 오토클레이브를 사용하여 패치를 접착한 동일한 형상의 시편에 대한 인장시험도 같이 수행하였다. 시험 결과 외부압력 없이 히트블랑켓과 진공만으로 수리한 시편, 개발된 가압장치로 1 기압을 추가로 가하여 수리한 시편, 그리고 오토클레이브에서 동일한 외부압력을 가하면서 수리한 시편의 인장강도 회복율은 각각 74.9, 81.0, 78.2%로 나타났다. 수분을 포화시킨 시편에 대한 인장강도 시험과 상온건조 인장 피로시험의 결과에서도, 개발된 가압장치를 이용해 1 기압 외부압력으로 제작한 시편은 오토클레이브로 제작한 시편과 동일한 수준 이상의 강도를 보이는 것을 확인하였다.

유리섬유와 유리버블에 의한 Sheet Molding Compound 강도의 시너지 효과

노예지 ( Ye Ji Noh ) , 이용철 ( Yong Cheol Lee ) , 황태원 ( Taewon Hwang )
1,000
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섬유강화 복합재료 제조 방법 중 sheet molding compound(SMC)는 자동차에 적용 가능성이 가장 높은 소재이다. 본 연구에서는 저비중 필러인 유리버블과 강화재인 유리섬유를 사용하여 물성이 저하되지 않으면서 낮은 비중을 나타내는 SMC의 제조를 위한 최적의 배합비에 대해 연구하였다. SMC 내부에 유리섬유의 혼입양이 증가할수록 강도가 향상하였고, 유리버블의 혼입양이 증가할수록 비중이 낮아졌다. 최적의 배합에서는 비중이 낮아지면서 물성이 향상되는 시너지 효과가 나타남을 발견하였다. 이러한 시너지 효과는 유리버블의 크랙 전파의 분산효과와 유리버블의 혼입에 따른 섬유와 매트릭스의 결합력의 향상에 기인한 것임을 내부구조 분석을 통해 확인하였다.

복합재료를 이용한 박스빔 형태 금형의 온도상승에 따른 치수 변화 예측에 관한 연구

김호상 ( Ho-sang Kim ) , 이찬희 ( Chan-hee Lee ) , 이원기 ( Won-gi Lee )
4,500
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복합소재와 금형강 간에는 열팽창계수의 차이로 인하여 성형 과정 중의 온도 구배에 따라 다른 열팽창길이를 갖는다. 따라서 금형 내에 복합소재를 삽입하여 성형을 하는 경우 복합소재의 표면에 작용하는 압력이 소재의 업체에서 추천하는 성형 압력을 유지하는지를 확인할 필요성이 있다. 본 연구에서는 온도의 차이에 따른 복합소재와 금형 사이의 압력을 유한요소해석법을 사용하여 예측하였으며 열팽창에 따른 금형의 길이를 측정함으로써 해석의 정확성을 검증하였다. 각 온도에서의 해석과 실험값의 차이로써 매우 근사한 값을 얻을 수 있었으며, 틈새 예측 값의 목표치인 ±0.05 mm 안에 들어오는 것을 확인하였다. 이를 통하여 복합소재에 작용하는 압력을 추정한 해석값이 신뢰할 수준임을 알 수 있었다.

동시 경화 장섬유 복합재료-알루미늄 혼성 구조물의 접착 특성 연구

이성우 ( Sung-woo Lee ) , 장승환 ( Seung-hwan Chang )
4,500
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장섬유 복합재료(Long Fiber Prepreg Sheet; LFPS)는 기존 연속섬유로 구성된 섬유 강화 복합재료에 비해 우수한 생산 효율과 성형성을 가지고 있다. 섬유 강화 복합재료가 타 재료와 혼성으로 사용이 되는 경우 이종 재료의 체결을 위해 접착 방법을 사용하게 되며, 접착부의 강도는 혼성 구조물의 강도를 결정하기 때문에 복합재료 접합부의 설계는 중요하다. 본 연구에서는 동시에 경화된 LFPS와 알루미늄의 접합부를 다양한 표면처리 조건과 온도 및 수분 환경조건에 따른 접착 특성을 평가하였다. 표면처리 기법으로는 기계적인 방법인 연마와 플라즈마 표면처리를 대상으로 하였다. 다양한 표면처리가 적용된 접착 조인트는 단면 겹치기 접착 조인트를 사용하여 실험하였다. 여러 조건들에서 접착 강도가 평가되었고 가장 적절한 조건이 도출되었다.

RFI 공정시 적정 수지필름 두께에 관한 연구

윤성현 ( S. H. Yoon ) , 이정완 ( J. W. Lee ) , 김정수 ( J. S. Kim ) , 김위대 ( W. D. Kim ) , 엄문광 ( M. K. Um )
4,500
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RFI 공정은 수지 점도에 제한이 없어 매우 두꺼운 구조물에도 적용이 가능하다. 수지필름 두께를 설정할 때 수지필름의 두께가 얇은 경우 미함침 구간이 발생하여 기계적 물성이 저하되고, 수지필름 두께가 두꺼운 경우 필요이상의 여분 수지가 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 RFI 공정에서 수지필름 두께 설정을 위한 방법을 제시하였다. 적정 수지필름 두께를 설정하는 방법으로 섬유압착거동 시험을 제시하였고, 제시된 방법의 검증을 위해 숏빔전단강도시험, 압축시험, 기공률 측정을 통해 복합재 물성을 평가하였다. 복합재 물성 평가 결과, 섬유압착거동시험 결과를 바탕으로 적정 수준의 수지필름 두께를 찾을 수 있었다.

Differential Scanning Calorimetry (DSC)를 이용한 유리섬유 Bisphenol-A(BPA)계 에폭시 프리프레그의 경화 반응 속도 연구

권현진 ( Hyeon-jin Kwon ) , 박희정 ( Hee-jung Park ) , 이은주 ( Eun-ju Lee ) , 구상민 ( Sang-min Ku ) , 김선홍 ( Seon-hong Kim ) , 이기윤 ( Kee-yoon Lee )
4,500
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본 연구에서는 시차주사열량계(differential scanning calorimetry, DSC)를 이용하여 유리섬유로 보강된 BPA계 에폭시 프리프레그의 경화 거동을 확인하였다. 기지재로 사용된 에폭시 수지의 전체 발열량(ΔHtotal = 280.3 J/g)을 측정하기 위해 승온 실험을 하였다. 110~130℃ 등온 조건에서 측정된 발열량을 통해 높은 온도 조건일수록 최대 전환율과 최대 반응 속도가 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 에폭시 프리프레그의 자기 촉매 반응을 해석하기 위해 Kamal 방정식을 적용하였으며 높은 온도 조건에서 반응 속도 상수(k1, k2)가 큰 값으로 나타났다. 이때 얻어진 반응 속도 상수를 이용해 계산한 이론 추정치와 실험치를 비교한 결과 잘 부합하는 것을 확인하였다. 반응초기에는 두 값이 유사하나 반응이 최종 단계에서는 반응 속도가 확산에 의해 결정되는 현상으로 인해 반응 속도의 실험치가 이론 추정치보다 더 작은 반응 속도 값을 가짐을 확인하였다.

IIHS 충격해석에 근거한 구간 조합 복합재료 범퍼 빔 개발

정찬희 ( Chan-hee Jeong ) , 함석우 ( Seok-wu Ham ) , 김경석 ( Gyeong-seok Kim ) , 전성식 ( Seong S. Cheon )
4,500
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본 연구에서는 IIHS기준 범퍼 충돌해석을 통하여, 구간 조합 복합 범퍼 빔의 특성 분석하였다. 충돌 시 범퍼 빔의 5개 영역에서 지배적인 하중 유형에 대한 정보를 얻기 위해 Al 범퍼 빔에 대한 IIHS 범퍼 충돌 해석이 진행되었다. 또한, 항공우주 분야에서 빈번히 사용되는 5가지 적층순서 중, 인장 및 압축하중에 가장 효과적인 적층순서가 복합재료 쿠폰 해석을 통해 결정되었다. 이와 더불어, 결정된 두가지 복합재료의 적층순서를 적용한 복합재료 빔에 대해 3점 굽힘 해석이 수행되었다. 마지막으로, IIHS 범퍼 충돌 해석을 진행하여 구간 조합으로 이루어진 복합재료 범퍼 빔을 다른 유형의 복합 범퍼 빔과 비교하였다. 제안된 구간조합 복합재료 범퍼 빔은 단일 적층순서로 이루어진 복합재료 범퍼 빔에 비해 우수한 충돌 특성을 나타내었다.
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