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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 4호 (2020)

기능성화 산화 그래핀과 폴리인산암모늄을 이용한 직물 난연성 향상

가동원 ( Dongwon Ka ) , 장성온 ( Seongon Jang ) , 정현숙 ( Hyunsook Jung ) , 진영호 ( Youngho Jin )
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난연 의류는 화염 및 고온 환경 속에서 착용자의 원활한 임무 수행을 돕고 추가적인 피해 확산을 방지한다. 그러나 기존 난연 의류의 높은 중량과 열 피로도는 개선이 필요하며, 친환경적인 방법으로 제작된 가볍고 편리한 난연 의류 개발이 요구되고 있다. 최근 인을 함유한 난연 물질 코팅으로 섬유에 난연성을 부여한 사례가 보고되고 있으나 이들은 국내외 방화복 및 난연 전투복 기준에 적합한 수준으로 발전될 필요성이 있다. 본 연구에서는 깊은 용융 용매로 기능성화된 산화 그래핀과 폴리인산암모늄을 동시에 섬유에 코팅하는 친환경적인 대량생산 공정을 제시한다. 코팅된 섬유는 열무게 분석(Thermogravimetric analysis), 수직불꽃저항성 시험(ASTM D6413), 콘칼로리미터법(ISO 5660-1), 한계 불꽃 확신 속도 시험(ISO 15025)으로 열 안정성 및 난연성이 시험되었다. 기능성화 산화그래핀과 폴리인산암모늄이 동시에 코팅된 직물은 단일 물질 코팅 직물보다 우수한 난연성을 보였고, 연소 이후에도 탄화된 부분의 팽창 효과로 섬유의 형상을 유지하는 것이 관찰되었다. 난연 직물의 세탁 안정성을 위해 추가적인 발수 처리 또한 시도되었다.

전해 용액에 포함된 EDTA에 따른 AZ31 합금 표면의 PEO 코팅 층 비교

우진주 ( Jin-ju Woo ) , 김민수 ( Min-soo Kim ) , 구본흔 ( Bon-heun Koo )
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티타늄은 우수한 생체 적합성으로 임플란트 재료로 많이 사용되고 있지만 높은 비용과 뼈 대비 높은 영률로 인한 문제점이 있다. 이를 대체할 재료로 마그네슘합금이 주목받고 있다. 마그네슘합금은 티타늄과 마찬가지로 생체 적합성이 우수하고 뼈와 비슷한 영률을 가지고 있다. 하지만 부식으로 인한 내식성 문제가 있어 이를 해결하기 위해 다양한 표면 처리법이 연구되고 있다. 본 연구는 EDTA를 포함한 전해 용액에서 AZ31 마그네슘 합금 표면에 전해플라즈마공정으로 세라믹 코팅 층을 성장시키고 형성된 코팅의 특성은 SEM, XRD를 통해 미세구조 및 형상을 분석하였고 코팅 층의 미세 경도 측정을 하였으며, 사람의 혈장과 비슷한 성분인 SBF용액 내에서 부식테스트를 통해 생체내에서의 부식 특성을 평가하였다.

고효율 전자파 차폐를 위한 이종금속 코팅 탄소섬유 개발

문재정 ( Jai Joung Moon ) , 박옥경 ( Ok-kyung Park ) , 이중희 ( Joong Hee Lee )
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본 연구에서는 향상된 내구성을 가진 고효율 전자파차폐용 랜덤배향 시트 소재를 개발하기 위해 구리(Copper: Cu)와 니켈 (Nickel: Ni)이 코팅된 탄소섬유(Carbon fiber: CF)와 같은 하이브리드 소재를 습식공정을 통해 제조 하였다. 제조된 시트 소재는 69.4~93.0 dB의 높은 전자파 차폐효율을 보여주었다. 또한 하이브리드 금속으로 코팅된 Ni-Cu/CFs 시트는 Ni표면의 유효한 부식저항성과 기계적 저항성 때문에 가혹한 화학적/열적 환경하에서 매우 우수한 내구성을 보여주었다. 이와 관련하여 Ni-Cu/CF 시트는 Cu/CF 시트와 비교하여 1.7배 긴 수명을 가지는 것을 확인하였다.
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본 연구에서는 탄소나노튜브 다발을 포함하는 나노복합재료의 열-기계적 특성을 정량적으로 예측하기 위하여 분자동역학 전산모사와 유한요소 기반 균질화 기법을 적용하였다. 응집된 탄소나노튜브의 수가 증가함에 따라 동일한 탄소나노튜브의 체적분율에도 불구하고, 면내 영률 및 면내 전단계수는 감소하였고, 면내 열팽창계수는 증가함을 확인할 수 있었다. 계면의 두께를 조사하기 위하여 밀도의 반경 방향 분포(Radial density distribution)을 조사하였으며, 계면의 두께는 탄소나노튜브의 수와는 거의 무관함을 확인할 수 있었다. 기지와 계면은 등방성 재료로 가정하였으며, 예측한 계면의 열-기계적 특성에 따르면, 응집된 탄소나노튜브의 수가 증가함에 따라 계면의 영률 및 전단계수는 감소하였으며, 열팽창계수는 반대로 증가하였다. 이를 토대로, 탄소나노튜브 다발을 포함하는 PLA 나노복합재료의 열-기계적 특성 예측을 위한 멀티스케일 균질화 모델을 개발하였다.

하프늄카바이드 코팅을 통한 2종형상의 탄소/탄소복합재의 내삭마성 향상연구

강보람 ( Bo-ram Kang ) , 김호석 ( Ho-seok Kim ) , 오필용 ( Phil-yong Oh ) , 최성만 ( Seong-man Choi )
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본 연구에서는 기상화학반응공정을 이용하여 실리콘카바이드가 코팅된 2종형상의 탄소/탄소복합재 위에 진공플라즈마용사를이용하여 하프늄카바이드를 코팅하였다. 코팅 전/후 시편을 5.06 MW/m2의 열유속에서 120초동안 산화 및 삭마 실험을 진행하였다. 시험 전/후의 질량 변화량을 통해 질량삭마율을 계산하였고 캘리퍼스와 고속카메라를 이용하여 길이변화를 측정하여 길이삭마량을 계산하였다. 시편 단면의 FE-SEM 및 EDS 분석을 통해 산화 및 삭마거동을 관찰하였다. 플라즈마 풍동 시험결과 코팅된 시편이 무게감소 및 길이변화가 적어 내산화 및 내삭마성이 높은 것으로 판단되었다. 그러나 동일조건에서 시험한 반구형과 원통형의 산화 및 삭마정도는 상이하였고 원통형에서 더 높은 내산화 및 내삭마성을 가지는 것으로 평가되었다.

친환경 소재를 첨가한 천연섬유 복합재의 제조 및 기계적 물성 평가 연구

김재철 ( Jae-cheol Kim ) , 이동우 ( Dong-woo Lee ) , 프라바카 ( M. N. Prabhakar ) , 송정일 ( Jung-il Song )
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최근 플라스틱 폐기물로 인한 환경 문제가 이슈화되면서 친환경 소재에 대한 관심이 점점 증가하고 있으며, 이에 따라 천연섬유를 활용한 복합재의 연구가 지속적으로 이루어지고 있지만 친환경 복합재의 강도나 계면접착력에 대한 연구가 많이 부족한 실정이다. 복합재료의 강도나 계면 접착력을 향상시키는 방법들 중 한 가지 방법은 나노 입자를 첨가하여 기계적 물성을 향상시키는 방법이 있다. 본 연구에서는 기존에 사용되는 고가의 나노소재를 대체할 수 있는 친환경적이면서 경제적인 천연섬유를 해초로부터 추출하여 첨가제를 제조하고, 복합재료의 제조 및 기계적 특성평가를 수행하였다. 시험결과 제조한 첨가제가 복합재료의 인장, 굽힘, 충격 등의 물성 향상에 효과가 있을 뿐만 아니라 친환경성과 경제성도 가지고 있어 후속연구를 통해 다양한 분야에 적용할 수 있을 것이라 기대된다.

점탄성을 고려한 L-형상 복합재료 성형시 열변형 해석

성동윤 ( Dong-yun Seong ) , 김위대 ( Wie-dae Kim )
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탄소 섬유 강화 복합재료 성형 시 섬유는 열변형이 거의 없는 반면에 수지는 시간 및 온도변화에 따라 물성이 변화하며 제품에 잔류응력이 발생한다. 잔류응력의 원인은 경화 과정에서의 섬유와 수지의 열팽창 계수 차이, 수지의 화학 수축이며 이로 인해 스프링 인, 뒤틀림 등의 열 변형이 발생한다. 열 변형은 제품의 품질을 결정하는 주요한 요인으로 복합재료 공정에 있어 반드시 고려되어야 한다. 본 연구는 잔류응력에 의한 열 변형을 예측하기 위해 3-D 점탄성 모델을 적용하여 서브루틴을 제작하고 기존의 2-D 점탄성 모델의 평판 유한 요소 해석결과와 비교해 유한 요소 해석 기법을 검증하였다. 검증된 기법으로 L-형상 구조를 해석하여 스프링 인 현상을 예측, 분석하였다.

연필심을 이용한 종이센서에 의한 단일 랩 전단변형률 감지능

유지훈 ( Ji-hoon Yoo ) , 신평수 ( Pyeong-su Shin ) , 김종현 ( Jong-hyun Kim ) , 이상일 ( Sang-il Lee ) , 박종만 ( Joung-man Park )
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본 논문은 유리섬유강화 복합재료(GFRC)를 사용하여 단일 랩 전단 시험을 진행하고, 단일 랩 전단 시험을 진행하면서 연필심을 이용한 종이센서(PLDPS)를 적용하였다. 복합재료의 접착은 비스페놀-A계 에폭시와 아민계 경화제를 혼합하여 접착제로 사용하였다. 접착물성의 차이를 주기 위해 각기 다른 조건에서 경화시켰고 물성이 달라진 것을 확인하였다. 연필심을 이용한 종이센서는 A4용지에 4B연필을 사용하여 제작하였다. 연필에 있는 흑연은 전기가 통하는 물질이므로 전기저항을 측정할 수 있다. 연필심을 이용한 종이센서에 단일 랩 전단시편에 붙은 위치에 따라 전기저항의 변화를 관찰하였고, 붙이는 두 위치에 따라 전기저항의 변화가 다르게 나오는 것을 확인하였다. 또한, 랩 전단변형률에 따라서 전기 저항의 변화도 관찰하였다. 랩 전단변형률이 높으면 전기 저항 변화도 큰 것을 확인했다. 접착부분의 변형이 클수록 시편이 휘는 정도도 커져 전극 사이의 거리변화도 크게 만들기 때문이다.
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