오토클레이브 진공포장법의 공정 조건에 따른 복합재의 미세기공률 분석

윤현성 ( Hyun-sung Yoon ) , 안우진 ( Woo-jin An ) , 김만성 ( Man-sung Kim ) , 홍성진 ( Sung-jin Hong ) , 송민환 ( Min-hwan Song ) , 최진호 ( Jin-ho Choi )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2019] 제32권 제5호, 199~205페이지(총7페이지)

복합재는 원하는 방향으로 섬유를 배열하여 일체형으로 제조할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 복합재는 제작과정에서 층(ply)과 층 사이에 있는 미세 공기, 소재 내부의 수분 또는 경화 중의 부적절한 온도와 압력 등으로 인하여 미세기공이 형성될 수 있으며, 이는 복합재 부품의 기계적 강도저하의 주요 원인으로 평가되고 있다. 본 논문에서는 오토클레이브 진공백 성형법을 이용하여 복합재 두께 별로 공정 조건(경화압력, 압밀시간, 압밀압력, 진공압력)을 변화시켜가며 복합재 패널을 제작하여 미세기공률을 분석하였다. 미세기공률은 이미지 분석법, 용해법, 연소법을 이용하여 평가하였으며, 초음파 감쇠계수와의 연관성을 분석하였다. 실험결과, 미세기공률 분석의 정확도는 용해법이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 경화압력이 낮아질수록 미세기공률이 증가하고 높은 초음파 감...

TAG 기공률, Void content, 이미지 분석법, Image analysis method, 용해법, Acid digestion method

직조 복합재료의 구조적 특성을 고려한 모델링 기법 및 물성 예측 기법 개발

최경희 ( Kyung-hee Choi ) , 황연택 ( Yeon-taek Hwang ) , 김희준 ( Hee-june Kim ) , 김학성 ( Hak-sung Kim )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2019] 제32권 제5호, 206~210페이지(총5페이지)

직조 구조의 복합재의 쓰임이 자동차, 항공 산업 등 여러 분야로 확장됨에 따라, 직조 복합재의 신뢰성 문제 및 물성예측에 대한 필요성이 대두되었다. 본 연구에서는 직조 구조가 다른 복합재료의 물성 예측을 위한 유한요소해석을 수행하여 실험으로 얻은 정적 물성과의 유사성을 검증하였고, 효과적인 모델링 방법을 개발하였다. 직조 구조의 특성을 반영하기 위하여 모델링은 메소 스케일의 대표 체적 요소(RVE)를 이용하였다. 섬유 다발과 순수 기지를 분리하여 3차원 모델링을 진행하였다. 하신 파괴 기준(Hashin’s failure criteria)을 적용하여 요소의 파괴 유무를 판단하였고, 해석 모델은 복합재에 적합한 점진적 파괴 모델을 사용하였다. 최종적으로, 직조 구조에 따른 복합재의 물성을 성공적으로 예측하여 본 모델링 및 해석 기법에 대한 적합성을 검증하였...

TAG 직조복합재, Woven composite, 대표 체적 요소, RVE, 점진적 파괴 모델, Progressive failure model, 굴곡각도, Crimp angle

복합재료 전극을 가진 전기활성고분자 구동기의 설계

김동욱 ( Dong-uk Kim ) , 장승환 ( Seung-hwan Chang )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2019] 제32권 제5호, 211~215페이지(총5페이지)

정적인 상태인 체외 환경(in vitro)에서의 세포배양 과정은 실제 생체 내 환경에서의 세포발달과정과는 많은 차이가 존재한다. 따라서, 체내 환경의 정밀한 모사를 위해서는, 기계적인 자극을 세포에 전달하여 줄 수 있는 동적 세포배양장치가 필수적이다. 하지만 기존의 동적 세포배양장치에는 튜브, 펌프, 모터 등의 비교적 복잡한 장치들을 필요로 하였으며, 전달되는 기계적 자극도 단순한 형태였다. 본 연구에서는 단순한 장치로 구동되는 동적 세포배양장치를 위하여 전기활성고분자(EAP) 구동기를 동력원으로 하는 소형 동적 세포배양장치를 설계하였다. 이 장치는 다양한 기계적 자극을 세포에 전달하는 것이 가능하다.

TAG 유전 탄성체, Dielectric elastomer, 세포배양장치, Cell culture device, PDMS, Polydimethylsiloxane, 복합재료 전극, Composite electrodes

참조점의 불규칙적 배치를 통한 PIC보의 하중 충실도 향상에 관한 연구

함석우 ( Seok Woo Ham ) , 조재웅 ( Jae Ung Cho ) , 전성식 ( Seong S. Cheon )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2019] 제32권 제5호, 216~221페이지(총6페이지)

Piecewise Integrated Composite (PIC) 보는 하중 유형에 따라 구간을 나누어, 각 구간마다 하중 유형에 강한 복합재료의 적층 순서를 배열한 보이다. 본 연구에서는 보의 거동을 고려하여 PIC 보의 구간을 머신 러닝을 통해 나누어 기존에 제시되었던 PIC 보에 비해 우수한 굽힘 특성을 갖게 하는 것이 목적이다. 머신 러닝의 학습 데이터는 FE 모델에 규칙적으로 분포된 참조점에서의 3축 특성 값(Triaxiality)이며 총 240개의 요소가 선택되었고 선행 유한요소해석을 통해 생성되었다. 3축 특성 값은 인장, 압축 그리고 전단의 하중유형을 나타낸다. 머신 러닝 모델은 하이퍼파라미터(Hyperparameter)와 학습데이터로 구성되었으며, 하이퍼파라미터 튜닝을 통해 적절한 하중충실도를 도출하...

TAG PIC 보, Piecewise Integrated Composite Beam, 3점 굽힘 해석, Three Point Bending Analysis, 머신 러닝, Machine Learning, 3축 특성, Stress Triaxiality

양성자 교환막 연료전지용 탄소 복합재료 분리판 개발

임준우 ( Jun Woo Lim )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2019] 제32권 제5호, 222~228페이지(총7페이지)

양성자 교환막 연료전지 (PEMFC) 시스템은 환경 친화적인 전력 공급원으로 많은 잠재적 용도를 가지고 있다. 탄소섬유 복합재료 분리판은 산성환경에서 내부식성이 우수하며 높은 비강도와 비강성을 갖지만, 상대적으로 낮은 전기전도도로 인하여 PEMFC의 효율을 떨어뜨린다. 본 연구에서는 분리판의 전기 저항을 감소시키기 위하여 전기 전도성 입자(흑연 분말과 카본 블랙)를 탄소-에폭시 복합재료 프리프레그에 도포하였다. 전기 저항과 기계적 특성을 기존의 시험 방법을 사용하여 측정하였으며, 개발된 탄소 복합재료 분리판의 단위 셀 성능평가를 실시하여 기존의 분리판과 비교하였다.

TAG 탄소 복합재료, Carbon composite, 카본 블랙, Carbon black, 흑연 분말, Graphite powder, 분리판, Bipolar plate, 양성자 교환막 연료전지, Proton exchange membrane fuel cell

자동 섬유 적층(AFP)을 활용한 열가소성 복합재의 공정 변수에 따른 기계적 물성 평가

성정원 ( Jung-won Sung ) , 최현석 ( Hyeon-seok Choe ) , 권보성 ( Bo-seong Kwon ) , 오세운 ( Se-woon Oh ) , 이상민 ( Sang-min Lee ) , 남영우 ( Young-woo Nam ) , 권진회 ( Jin-hwe Kweon )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2019] 제32권 제5호, 229~236페이지(총8페이지)

본 연구에서는 자동 섬유 적층(AFP) 장비로 제작한 열가소성 복합재에 대하여 추가 공정을 수행한 후 기계적 물성에 미치는 영향을 평가하였다. 제작을 위한 기초 연구로써 AFP의 공정 변수를 통해 열가소성 복합재를 제작하였으며 제작된 열가소성 복합재에 어닐링(Annealing) 및 진공백(Vacuum bag only) 공정을 수행하였다. 추가 공정 후 검증을 위해 결정화도 및 기공률 측정을 수행하였다. 결정화도는 시차 주사 열량 측정법(Differential scanning calorimetry)을 통해 측정하였으며 반 결정 구조인 열가소성 복합재의 공정 조건에 따른 결정화도 변화를 확인하였다. 기공률 측정을 위해 수지 용해를 수행하였으며 현미경 촬영을 통해 기공 분포를 확인하고 수지 용해법을 통해 기공률을 계산하여 공정 조건에 ...

TAG 열가소성 복합재, Thermoplastic composite, 자동 섬유 적층 장비, Automated fiber placement, 결정화도, Crystallinity, 층간 전단 강도, Interlaminar shear strength

탄소분말이 함유된 마이크로 그리드패턴 전기용량형 압력센서

마성용 ( Sung-young Ma ) , 장승환 ( Seung-hwan Chang )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2019] 제32권 제5호, 237~242페이지(총6페이지)

이 연구에서는 마이크로 그리드 패턴 표면을 갖는 탄소 분말이 첨가된 Poly-dimethylsiloxane (PDMS)를 사용하여 전기용량형 압력센서(Piezocapacitive Sensor)를 제작하였다. 탄소 분말과 그리드 패턴이 센서의 성능에 미치는 효과를 알아보기 위해 탄소 분말의 농도와 그리드 패턴의 밀도를 달리하여 여러 개의 센서를 제작하였다. 센서의 작동 범위와 민감도를 척도로 센서의 성능을 비교하였다.

TAG 마이크로 그리드 패턴, Micro-grid pattern, 탄소 분말, Carbon black powder, 유전성 탄성체, Dielectric elastomer, 압력전기용량효과, Piezocapacitive effect, 압력센서, Pressure sensor

Topology Optimization of a Lightweight Multi-material Cowl Cross Member Using Matrix Input with the Craig Bampton Nodal Method

( Dong Il Son ) , ( Sangwoo So ) , ( Dong Hyuk Choi ) , ( Daeil Kim )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2019] 제32권 제5호, 243~248페이지(총6페이지)

이 연구에서는 마이크로 그리드 패턴 표면을 갖는 탄소 분말이 첨가된 Poly-dimethylsiloxane (PDMS)를 사용하여 전기용량형 압력센서(Piezocapacitive Sensor)를 제작하였다. 탄소 분말과 그리드 패턴이 센서의 성능에 미치는 효과를 알아보기 위해 탄소 분말의 농도와 그리드 패턴의 밀도를 달리하여 여러 개의 센서를 제작하였다. 센서의 작동 범위와 민감도를 척도로 센서의 성능을 비교하였다.

TAG DMI(Direct matrix input), Craig-Bampton nodal method, Topology optimization, Super-element, NVH(Noise, vibration and harshness), Multi-material

Test and Analysis of Triaxially Braided Composite Circular Arch under Three-Point Bending

( Biruk F. Nega ) , ( Kyeongsik Woo ) , ( Hansol Lee )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2019] 제32권 제5호, 249~257페이지(총9페이지)

이 연구에서는 마이크로 그리드 패턴 표면을 갖는 탄소 분말이 첨가된 Poly-dimethylsiloxane (PDMS)를 사용하여 전기용량형 압력센서(Piezocapacitive Sensor)를 제작하였다. 탄소 분말과 그리드 패턴이 센서의 성능에 미치는 효과를 알아보기 위해 탄소 분말의 농도와 그리드 패턴의 밀도를 달리하여 여러 개의 센서를 제작하였다. 센서의 작동 범위와 민감도를 척도로 센서의 성능을 비교하였다.

TAG Triaxial braid, Composite arch frame, Buckling, Manufacturing defect

Crack Band Model 기반 손상변수를 이용한 탄소섬유강화 복합재료 적층판의 점진적 파손 거동 예측 및 검증

윤동현 ( Donghyun Yoon ) , 김상덕 ( Sangdeok Kim ) , 김재훈 ( Jaehoon Kim ) , 도영대 ( Youngdae Doh )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2019] 제32권 제5호, 258~264페이지(총7페이지)

본 논문에서는 Hashin 파손 기준식과 crack band 모델이 접목된 손상변수를 이용하여 점진적파손해석 방법이 개발되었다. 파손기준식을 이용하여 파손의 개시 유무가 판단된다. 파손이 개시된 경우에는 각 파손모드(섬유 인장/압축, 기지 인장/압축)에서 손상변수가 선형 열화 거동에 따라 계산되고, 손상강성행렬을 계산하는데 사용된다. 손상강성행렬은 손상된 재료에 반영되고, 계산된 손상강성행렬을 이용하여 재료의 완전한 파괴를 의미하는 손상변수가 1인 시점이 되기까지 점진적 파손해석이 계속해서 반복적으로 수행된다. 일련의 과정들은 상용해석프로그램인 ABAQUS에 사용자 정의 부프로그램을 이용하여 수행되었다. 제안된 점진적파손해석 도구의 검증을 위하여, 원공을 가진 복합재료 적층판의 시험 결과와 비교를 수행하였으며, 시험 중 디지털 이미지 상관법을 ...

TAG 복합재료, Composite materials, 점진적파손해석, Progressive failure analysis, 디지털이미지상관법, Digital image correlation, 손상변수, Damage variable

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