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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 : 33권 2호 (2020)

반응액상성형에서 ε-카프로락탐의 음이온 중합에 따른 점도 거동 평가

이재효 ( Jae Hyo Lee ) , 강승인 ( Seung In Kang ) , 김상우 ( Sang Woo Kim ) , 이진우 ( Jin Woo Yi ) , 성동기 ( Dong Gi Seong )
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최근 내화학성, 내마모성 및 내충격성이 뛰어나면서 재활용이 가능한 열가소성 폴리아미드 기반 복합재료를 제조하는 기술을 개발하기 위한 연구가 활발하다. 특히, 열가소성 고분자는 높은 점도로 용융 상태에서의 가공이 힘들기 때문에 저점도 단량체 상태로 금형 내부로 주입하면서 동시에 중합을 시키는 반응액상성형 공정이 큰 주목을 받고 있다. 그러나 단량체인 ε-카프로락탐은 중합속도가 매우 빠르고 외부 환경에 매우 민감하기 때문에 수지 함침과 중합 반응을 동시에 제어하면서 최적 공정조건을 확보하는 데 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 ε-카프로락탐의 음이온 중합과정에서 주요한 공정 변수인 점도 변화 거동을 관찰하였고 ε-카프로락탐의 빠른 중합, 낮은 점도, 수분 민감성에 따른 측정상의 문제 원인을 분석하여 개선책을 제시하였다. 개선된 점도 측정 방법에 대한 재현성과 신뢰성은 여러 상대습도에 대한 점도 측정 그리고 외부 환경(수분, 산소)과 차단된 상황에서의 중합과 개선된 점도 측정 결과와의 비교를 바탕으로 검증하였으며, 이는 복합재료 반응액상성형 공정의 제어 인자로 활용함으로써 공정 최적화에 도움이 될 것으로 기대된다.

시차주사열량계를 이용한 진공백 성형 프리프레그의 경화 거동 연구

현동근 ( Dong Keun Hyun ) , 이병언 ( Byoung Eon Lee ) , 신도훈 ( Do Hoon Shin ) , 김지훈 ( Ji Hoon Kim )
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본 연구에서는 시차주사 열량계(differential scanning calorimetry, DSC)를 이용하여 진공백 성형 공정에 사용되는 탄소 섬유 프리프레그의 경화 거동을 연구하였다. 프리프레그를 이용한 동적주사 시험을 통해 전체 발열량(ΔHtotal = 537.1 J/g)을 측정하였고, 130oC~180oC에서 등온주사 시험을 실시하였다. 등온주사 시험의 결과는 온도가 올라감에 따라 발열 반응이 증가되는 것을 확인하였다. 시험 결과를 토대로 수지의 경화 거동을 분석하기 위하여 Kratz 모델을 적용하였다. 서로 다른 경화 사이클로 제작된 평판의 경화도를 경화 예측 모델과 실험값을 비교하였다. 경화 예측 모델은 실험값 대비 3.4% 이하의 오차율을 보여 결과가 잘 부합하는 것을 확인하였다.

폴리우레탄 기반 복합 섬유의 기계적, 전기적 특성

장호영 ( Hoyoung Jang ) , 이현종 ( Hyeon-jong Lee ) , 석지원 ( Ji Won Suk )
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소프트 로봇 및 웨어러블 소자는 대변형 및 큰 유연성을 요구한다. 이에 따라, 소프트 로봇 또는 웨어러블 소자에 부착하여 사용할 수 있는 신축성 스트레인 센서의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 폴리우레탄과 은나노꽃입자를 혼합하여 신축성과 전기전도성을 갖는 복합 섬유를 제조하였다. 이러한 복합 섬유는 스트레인에 따라 섬유의 저항이 변하게 되어 신축성 스트레인 센서로 가능성이 높다. 복합 섬유를 신축성 스트레인 센서로 활용하기 위해서, 복합 섬유의 기계적, 전기적 특성을 측정, 분석하였다.

Nano 및 Micro 크기의 Fe3O4 분말이 첨가된 열경화성 에폭시 접착제의 유도가열 및 접착 특성

황지원 ( Ji-won Hwang ) , 임태규 ( Tae-gyu Im ) , 최승용 ( Seung-yong Choi ) , 이남규 ( Nam-kyu Lee ) , 손민영 ( Min-young Shon )
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구조용 일액형 에폭시 접착제에 나노 및 마이크로 크기의 Fe3O4 분말을 첨가하여 유도가열용 접착제를 제조하였고, 제조된 접착제를 이용하여 GFRP 피착재의 두께 및 Fe3O4 분말의 첨가량 변화에 따른 가열 성능을 평가하였다. 실험 결과, 접착제의 승온 거동이 유도 가열로 가열한 경우 오븐경화에 비해 GFRP 피착재의 두께에 영향을 작게 받는 것이 관찰되었으며 접착제 내의 Fe3O4 분말의 함량이 증가할수록 가열 속도와 전단 강도가 증가하는 경향을 나타냈다.

카본 패브릭을 이용한 프리폼 성형에 대한 수치모사

박은민 ( Eun-min Park ) , 이순영 ( Soon-young Lee ) , 최경환 ( Kyung-hwan Choi ) , 김선경 ( Sun Kyoung Kim )
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프리폼 성형은 섬유 직조물을 이용한 RTM 성형에 있어서 매우 중요한 부분을 차지하고 있다. 탄소 섬유 직조물의 프리폼의 변형은 소재의 강도에 영향을 미치며, 그 중 전단 잠김 각도를 넘어서는 힘이 작용하게 되면 제품에 주름이 발생되어 RTM공정 시 불량발생의 원인이 된다. 그러므로 본 연구에서는 탄소섬유직조물의 전단 변형 허용치를 정량화하고 실제 직조물의 성형과 수치모사를 이용하여 성형 특성을 검증하고자 한다. 그 결과 섬유 방향의 설정에 따른 주름의 특성을 확인하고 그 결과를 평가하였다. 앞에 언급한 물성 측정 결과들을 이용하여 수치해석을 수행하였고, 이 결과를 실험 결과와 비교 분석하였다.

TiO2 혼입 시멘트 복합체의 물리·화학적 특성 및 광촉매 반응을 이용한 오염물 제거 성능에 대한 개요

서준호 ( J. H. Seo ) , 윤현노 ( H. N. Yoon ) , 김선혁 ( S. H. Kim ) , 배상진 ( S. J. Bae ) , 장대익 ( D. I. Jang ) , 길태건 ( T. G. Kil ) , 박솔뫼 ( S. M. Park ) , 이행기 ( H. K. Lee )
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최근 우수한 내구성과 높은 광촉매반응 효율로 인해 TiO2의 활용이 다각적으로 검토되고 있다. 특히 대기 중 오염물질을 제거하기 위해 시멘트계 물질에 TiO2를 혼입하는 연구가 활발히 진행되고 있다. TiO2를 혼입한 시멘트계 물질은 타일, 블록, 구조체의 형태로 터널, 중앙분리대 및 방음벽 등 도로부속물로의 잠재적 활용이 검토되어지고 있다. 따라서 TiO2혼입에 따른 시멘트계 물질의 특성변화에 대한 철저한 이해가 선행되어야 할 것이다. 본 개요 논문에서는 TiO2를 혼입한 시멘트계 물질의 다양한 물리·화학적 특징과 대기 오염물 제거 성능에 대한 선행연구를 소개하고자 한다.

진공백 핫 프레스 성형공정을 이용한 탄소섬유 복합재료의 제조와 공정비교

허원욱 ( Won-wook Heo ) , 전길우 ( Gil Woo Jeon ) , 안승국 ( Seung Kook An )
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본 연구에서는 우수한 물성과 표면품질을 가지는 오토클레이브 성형공법의 비효율적인 공정을 개선하여 탈 오토클레이브(Out-of-autoclave, 이하 OOA) 공정으로써 활용이 가능한 진공백 핫 프레스 공정(Vacuum bag hotpress, 이하 V-HP)을 이용하여 탄소섬유 복합재료를 제작하고 오토클레이브(Autoclave, 이하 AC) 공정과 핫 프레스공정(Hot-press, 이하 HP)으로 제작된 복합재료간 물성 및 미세구조를 분석하였으며, OOA공정으로의 가능성을 확인하였다. V-HP공정을 사용한 복합재료의 인장강도는 320.6MPa로써, AC공정을 이용한 복합재료의 인장강도 335.3 MPa에 상당히 근접한 물성을 보이는 것을 확인하였다. SEM을 이용한 복합재료 표면품질을 확인한 결과 VHP공정의 경우, 수지내 휘발용매로 인한 기공의 제거상태가 AC공정과 비교하여 다소 낮으나 HP공정과 비교하여 상당히 우수한 표면을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

평균장 균질화를 이용한 입자 강화 복합재의 유효 물성치 예측 연구 동향

이상륜 ( Sangryun Lee ) , 유승화 ( Seunghwa Ryu )
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본 리뷰 논문에서는 최근에 연구된 평균장 균질화법을 이용한 다양한 물성치 예측 연구의 동향에 대해 소개한다. 유효 강성 예측에 사용되는 기존의 균질화법을 소개하고 이를 확장하여 유효 열/전기 전도성 및 유전 상수를 예측하는 방법을 소개한다. 압전 및 열전과 같이 2개의 물리현상이 중첩된 다중 물리 현상의 구성방정식은 훅 법칙과 같이 단순한 선형 형태로 변환하여 복합재의 유효 물성치를 예측하는 연구를 소개하고 마지막으로 복합 재료의 유효 물성치를 예측하기 위한 일반화된 식을 제시하고 유한 요소 해석과 비교한 검증/연구를 소개한다.
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