스트랜드 시편 제작 장치의 제작 공정성 연구

차재호 ( Jae Ho Cha ) , 장정근 ( Jeong Keun Jang ) , 이보미 ( Bo Mi Lee ) , 윤성호 ( Sung Ho Yoon )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 315~320페이지(총6페이지)

본 연구에서는 균일한 스트랜드 시편을 얻기 위해 자동 와인딩장치를 이용하여 스트랜드 시편을 제작하는 경우 맨드렐의 열팽창이 스트랜드 시편에 미치는 영향을 조사하고 맨드렐의 재료와 구조 변경의 필요성을 확인하고자 해석과 시험을 진행하였다. 해석은 자동 와인딩장치에 사용되는 맨드렐을 모델링하여 수행되었다. 연구결과에 따르면 맨드렐의 열팽창으로 개별 스트랜드 시편에 의도하지 않은 추가 장력이 발생하며 그 크기는 경화온도와 스트랜드 시편의 위치에 따라 달라졌다. 또한 초기 장력이 토우 프리프레그의 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 시편을 제작하고 인장시험을 진행하였다. 시편은 다른 조건을 모두 고정시키고 장력만 40, 60, 80 N으로 제어하여 제작하였다. 해석 및 시험 결과 맨드렐의 열팽창으로 인한 추가 장력 및 장력 편차 그리고 초기 장력차이 모두 인장시험 결과...

TAG 복합재료, Composite materials, 탄소섬유 토우 프리프레그, Carbon fiber tow prepreg, 자동 와인딩장치, Automatic winding device, 스트랜드 시편, Strand specimen

기능성화 산화 그래핀과 폴리인산암모늄을 이용한 직물 난연성 향상

가동원 ( Dongwon Ka ) , 장성온 ( Seongon Jang ) , 정현숙 ( Hyunsook Jung ) , 진영호 ( Youngho Jin )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제4호, 177~184페이지(총8페이지)

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...

TAG 산화 그래핀, Graphene oxide, 폴리인산암모늄, Ammonium polyphosphate, 난연 직물, Flame retardant fabric, 수직불꽃저항성 시험, Vertical flame resistance test, 콘칼로리미터, Cone calorimeter

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

우진주 ( Jin-ju Woo ) , 김민수 ( Min-soo Kim ) , 구본흔 ( Bon-heun Koo )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제4호, 185~190페이지(총6페이지)

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.

TAG PEO코팅, PEO Coating, 전해용액, Electrolytic solution, 에틸렌다이아민테트라아세트산, EDTA, AZ31 마그네슘 합금, AZ31 Magnesium alloy, 주사전자현미경, SEM

고효율 전자파 차폐를 위한 이종금속 코팅 탄소섬유 개발

문재정 ( Jai Joung Moon ) , 박옥경 ( Ok-kyung Park ) , 이중희 ( Joong Hee Lee )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제4호, 191~197페이지(총7페이지)

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.

TAG 전자파 차폐, Electromagnetic interference shielding, 탄소섬유, Carbon fiber, 금속코팅, Metal coating, 복합재료, Composite materials, 내구성, Durability

탄소나노튜브 다발을 포함하는 나노복합재료의 열-기계 특성 예측을 위한 멀티스케일 균질화 모델 개발

왕호림 ( Haolin Wang ) , 신현성 ( Hyunseong Shin )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제4호, 198~204페이지(총7페이지)

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...

TAG 분자동역학 전산모사, Molecular dynamics simulations, 유한요소 균질화, Finite element homogenization, 나노복합재, Nanocomposites, 탄소나노튜브, Carbon nanotube, 폴리유산, Polylactic acid

하프늄카바이드 코팅을 통한 2종형상의 탄소/탄소복합재의 내삭마성 향상연구

강보람 ( Bo-ram Kang ) , 김호석 ( Ho-seok Kim ) , 오필용 ( Phil-yong Oh ) , 최성만 ( Seong-man Choi )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제4호, 205~212페이지(총8페이지)

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.

TAG 진공플라즈마용사, Vacuum plasma spraying, 플라즈마 풍동시험, Plasma wind tunnel testing, 산화, Oxidation, 삭마, Ablation

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 )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제4호, 213~219페이지(총7페이지)

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.

TAG 해초, Seaweed, 셀룰로오스 나노 섬유, Cellulose Nano Fiber, 천연섬유 복합재료, Natural fiber composite materials, 기계적 물성, Mechanical Property

점탄성을 고려한 L-형상 복합재료 성형시 열변형 해석

성동윤 ( Dong-yun Seong ) , 김위대 ( Wie-dae Kim )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제4호, 220~227페이지(총8페이지)

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.

TAG 복합재료, Composite materials, 점탄성, Viscoelasticity, CHILE, Cure hardening instantaneously linear elastic, 유한 요소 해석, Finite element analysis

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 )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제4호, 228~233페이지(총6페이지)

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 ...

TAG 종이센서, Paper sensor, 흑연, Graphite, 랩 전단시험, Lap shear test, 전기저항, Electrical resistance

폴리페닐렌설파이드(PPS) 복합소재 제조 및 응용

최민식 ( Minsik Choi ) , 이정록 ( Jungrok Lee ) , 류성우 ( Seongwoo Ryu ) , 구본철 ( Bon-cheol Ku )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제3호, 91~100페이지(총10페이지)

폴리페닐렌설파이드(PPS)는 반결정성 엔지니어링 열가소성 수지로 뛰어난 열안정성, 우수한 기계적 강도, 고유의 난연성 및 내화학성, 전기적 특성을 갖고 있다. 이러한 우수한 특성으로 인해 PPS는 복합체의 매트릭스로 선호되고 있다. PPS의 기계적 물성을 향상시키며 기능성 부여를 위해 탄소섬유나 유리섬유와 같은 필러를 이용한 복합화 연구가 진행되어 오고 있다. 본 총설 논문에서는 PPS와 탄소나노튜브, 그래핀, 탄소섬유, 유리섬유 등과의 복합체 제조 및 응용에 대한 연구를 소개하고자 한다.

TAG 폴리페닐렌설파이드, PPS, 기계적 물성, Mechanical properties, 전기전도도, Electrical conductivity, 열전도도, Thermal conductivity, 탄소나노튜브, Carbon nanotube, 그래핀, Graphene, 탄소섬유, Carbon fiber, 유리섬유, Glass fiber

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