A carbon fiber reinforced thermoplastic (CFRTP) was irradiated with a high energy electron-beam. As a result, the tensile strength of high-density polyethylene (HDPE)-based CFRTPs was significantly improved by gradually increasing the electron-beam dose. It was confirmed that the adhesion between CF and HDPE was improved and the surface properties of CF and HDPE were readily modified by electron-beam. It was verified from spectroscopic analysis that various oxygencontaining functional groups were formed on the surface of CF and HDPE by irradiation and we believe that strong attractive interactions took place among these functional groups at the interface of CFs and HDPE. Finally, it was conclusive that electron-beam irradiation provided two main effects on CFRTPs. One was cross-linking of thermoplastic resin for efficient load transfer from resin to CF and the other was formation of surface functional group and attractive interaction of these functional groups at the interface of fiber and matrix. These two effects showed synergetic contribution to enhance the mechanical properties of CFRTP.

선체구조의 품질검사 중 가장 일반적인 방법의 하나는 비파괴검사이다. 하지만 복합소재 선체는 강화재와 수지로 구성된 여러가지 재료가 섞여 있고 또 생산환경과 작업자에 따라 FRP(Fiber-Reinforced Plastics) 제작품질에 차이가 발생할 가능성이 크기 때문에 정확한 검사평가는 쉽지 않은 일이다. 특히 FRP 선박의 경우에는 다른 구조물보다 두께가 매우 두껍고 주로 수척층 공법을 이용하기 때문에 더욱 그렇다. 초음파 탐상의 조건 중 검사체의 밀도가 매우 중요하기 때문에 본 연구에서는 FRP 선박 제작에 널리 사용되고 있는 소재와 유리섬유강화재 중량 비율로 제작된 선박의 외판을 검사체로 선정하고, Pulse-Echo 초음파 탐상기를 활용하여 GFRP(Glass Fiber-Reinforced Plastics) 선체 외판의 초음파 탐상을 위한 적정 조건을 조사하였다. 1.00 MHz, 2.25 MHz, 5.00 MHz 세 종류 탐촉자로 A-Scan 을 실시하였으며 선체 외판의 두께 검사결과와 비교분석함으로써 적정 초음파 탐상 조건을 찾고자 하였다. 연구결과 탐촉자의 초음파 주파수가 높아질수록 수신자의 반사파 음향 속력을 감소시켜야 더 정도 높은 두께 측정 결과를 얻을 수 있었으며, 상대적으로 낮은 초음파 주파수 탐촉자에서 더 적은 오차가 발생함을 확인할 수 있었다.

Cured-in-place-pipe(CIPP) is the most adopted trenchless application for sewer rehabilitation to extend the life of the existing sewer without compromising both direct construction and indirect social costs especially applied in the congested urban area. This technology is globally and domestically known to be the most suitable for partial and full deteriorated pipe structure rehabilitation in a sewer system. The typical design of CIPP requires a significant thickness of lining to support loading causing sewage flow interruption and increasing material cost. This paper presents development of a high strength glass fiber composite lining material for the CIPP application and structural test results. The test results exhibit that the new glass fiber composite lining material has 12 times of flexural strength, 6.2 times of flexural modulus, and 0.5 Creep Retention Factor. These test results can reduce lining design thickness 35% at minimum. Even though taking into consideration extra materials such as outer and inner films for actual field applications, the structural capacity of the composite material significantly increases and it reduces 20 percent or more line thickness as compared to the conventional CIPP. We expect that the newly developed CIPP lining material lowers material costs and minimizes flow capacity reduction, and fully replaceable to the conventional CIPP lining materials.

본 연구는 (주)퓨어엔비텍에서 제조한 multi-bore 형태의 중공사 막을 이용하여 오염된 원수의 투과 후 오염된 막의 재사용을 위해 화학적 세정효율에 대해 파악하고자 하였으며 이를 위해 제조된 중공사 막의 재료는 내화학성이 좋은 PSf (polysulfone) 소재를 사용하였다. 실험은 소혈청 알부민(BSA)을 이용한 내오염성 평가 및 염기성 용액인 차아염소산나트륨 (NaOCl), 산성 용액인 구연산(citric acid)을 이용해 장기 함침하여 내화학성 평가를 진행하였다. 시간에 따른 수투과도와 인장강도를 측정하여 분리막의 기계적 강도와 성능의 감소에 대한 결과를 관찰하였다. 이후 소혈청 알부민으로 오염된 막의 화학적 용액에 따른 역세척 후 회복효율을 파악하였다. PSf 중공사 막은 뛰어난 내화학성을 가졌으며 화학적세척결과 차아염소 산나트륨의 효율이 높음을 확인하였다.

본 연구는 태양광 기반으로 인공광 병렬 광공급 시스템을 개발하고 상추 재배효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 태양광 기반으로 인공광원을 공급하는 장치는 광원 공급부, 전원 공급부, 시스템 계측 및 제어부로 구성하였다. 광원공급부는 태양광 전송장치(광파이버)와 LED 램프(인공광)로 구성하였고, 태양광 전송장치는 광 전송률이 우수한 석영재질의 광섬유(Optical fiber)로 제작되었으며, 인공광은 LED 중 White 램프를 사용하였다. 전원 공급부는 누전 차단기, SMPS, LED 제어기 및 릴레이로 구성하였다. 시스템계측 및 제어부는 터치스크린과 지그비(ZigBee) 통신모듈, 광량센서로 구성하였다. 구성한 장치의 성능시험 결과 광량센서로 측정된 강도가 200μmol·m-2·s-1 이하가 되면 자동적으로 LED 램프가 작동되어 보광하는 것을 확인하였다. 또한 본 장치를 활용하여 상추를 재배한 결과, 엽장, 뿌리길이, 엽록소 함량 및 지하부 생체중이 LED 처리보다 큰 것으로 나타났다. 따라서 본 장치 는 화석연료 고갈 등으로 전기 사용에 제한이 올 때 폐쇄형 식 물공장 같은 시설에서 작물을 재배할 수 있을 것으로 판단된다.

The fatigue characteristics of glass fiber reinforced plastic (GFRP) composites were studied under repeated loads using the finite element method (FEM). To realize the material characteristics of GFRP composites, Digimat, a mean-field homogenization tool, was employed. Additionally, the micro-structures and material models of GFRP composites were defined with it to predict the fatigue behavior of composites more realistically. Specifically, the fatigue characteristics of polybutylene terephthalate with short fiber fractions of 30wt% were investigated with respect to fiber orientation, stress ratio, and thickness. The injection analysis was conducted using Moldflow software to obtain the information on fiber orientations. It was mapped over FEM concerned with fatigue specimens. LS-DYNA, a typical finite element commercial software, was used in the coupled analysis of Digimat to calculate the stress amplitude of composites. FEMFAT software consisting of various numerical material models was used to predict the fatigue life. The results of coupled analysis of linear and nonlinear material models of Digimat were analyzed to identify the fatigue characteristics of GFRP composites using FEMFAT. Neuber’s rule was applied to the linear material model to analyze the fatigue behavior in LCF regimen. Additionally, to evaluate the morphological and mechanical structure of GFRP composites, the coupled and fatigue analysis were conducted in terms of thickness.

FRP 시트(Sheet)를 활용한 보강 공법은 제작 과정에서의 간편함과 시공의 용이성으로 현장에서 다수 적용되고 있으며, 기존 연구자들은 FRP 시트로 보강한 철근콘크리트의 휨강도를 예측하기 위한 연구를 진행하였다. 그러나 이는 주로 탄소 섬유와 유리 섬유에 한정되어 있었다. 이 연구에서는 바잘트 섬유시트의 역학적 성질을 파악하기 위하여 물성 시험을 수행하였으며, 바잘트 섬유시트로 보강한 철근콘크리트 보의 휨실험을 수행하였다. 휨실험 결과 보강량이 증가할수록 실험체의 내력이 증가하였다. 또한 휨파괴 및 시트 파단, 시트 부착 탈락, 시트 박리가 발생하였다.

In this study, carbon fiber Z-pins were fabricated by applying the different manufacturing process, and pull out test was performed for the dumbbell type of test specimens. Carbon fiber Z pins with smooth surface(type I) and stepped surface(type II, type III) were fabricated by using autoclave. Carbon fiber Z-pins with stepped surface were manufacturing method, that is, mold forming and machining process. The experimantal results show that carbon fiber Z pins have superior pull-out characteristics to carbon steel Z-pins. Pull-out load and pull-out toughness of carbon fiber Z pins with stepped surface are larger than those of carbon fiber Z-pins with smooth surface. Pull-out load and pull out toughness of mold f ormed Z-pin are 31% and 218% larger than those of smooth surfaced Z-pins, respectively.

Commercial carbon fiber is sized with Bisphenol A type epoxy, a thermosetting resin, to prevent fiber damage due to friction during weaving and manufacturing processes. When the thermoplastic resin is used as the base material, the interface between the carbon fiber and the thermoplastic resin is very weak because the bonding force with the thermosetting resin is not good, which greatly affects the mechanical properties of the composite material. Therefore, in order to improve the mechanical properties of the thermoplastic composite material, a process of removing the epoxy sizing layer on the surface of the carbon fiber in a furnace is required. In this process, the physical properties of the carbon fiber are changed according to the change of carbon fiber heat treatment conditions. In this paper, the study was carried out to evaluate the tensile strength required for automobile parts by extrusion and injection of thermoplastic resin based carbon fiber composites. Depending on the heat treatment temperature and time of the carbon fiber was a slightly tensile strength of the carbon composite material occurs, the tensile strength of the carbon composite material with a 6 hour heat-treated carbon fiber was measured at 550 ℃ the highest to 93 MPa. When the heat treatment holding time is more than 6 hours or the heat treatment temperature is more than 600 ℃, it may be the damage to the carbon fiber, which can cause a decrease in the tensile strength of the carbon fiber composite material.

최근 들어 아라미드 섬유 시트는 건설 산업에 쉽게 사용되고 있다. 아라미드 섬유 시트는 높은 특성강도 및 강성, 높은 부식 저항성능, 경량 및 자기적 투명성과 같은 많은 장점을 제공한다. 본 연구에서는 아라미드 섬유 시트의 난연성능 및 접착강도가 연구되었다. 아라미드 섬유 보강 콘크리트 기둥의 내화성능은 표준 및 외부화재 곡선에 대해 서로 다른 조합의 보드 두께와 종류로 제작된 6개의 실험체를 사용하여 연구되었다. 그 결과 아라미드 섬유 시트는 마감재료를 이용해서 한 시간의 내화성능을 가지는 것으로 나타났다.

Since electric energy is used in industry, mass production and various conveniences are provided. To provide convenience for the construction and operation of such electric energy transmission and distribution facilities, it is increasing that the demand for special purpose vehicles, that is, telescopic aerial work platform vehicles. When working active electric work using the telescopic aerial work platform vehicles, due to active electric work is inevitable, it is essential to ensure insulation performance for the safety of the operator. In this paper, we study the design and development of mechanical properties for filament winding process of glassfiber/epoxy composite, it is required to boom of telescopic aerial work platform vehicles. The glass fiber/epoxy composite filament winding process and its mechanical properties were evaluated to replace the existing ATOS80 boom. By filament winding process it was obtained the mechanical properties required for the design analysis of the glass fiber/epoxy composite boom. Using this, the insulated boom for the 30m class aerial work vehicle was designed and was manufactured by applying the filament winding process. The fabricated composite boom was evaluated by the static strength test to meet the required strength. The maximum displacement was 84mm and the crack occurred at the maximum load of 8981N. It satisfied the maximum lifting load of 4900N and 210mm the maximum displacement required for the boom.

본 논문에서는 풍하중에 노출된 강재 및 CFRP로 구성된 비닐하우스에 대한 확률론적 성능비교를 하였다. 풍하중에 대한 취약성은 강풍에 노출된 온실의 파괴확률을 추정하기 위해 사용되었으며 단동 비닐하우스의 유한요소 모델링은 한국농촌 경제연구원에서 발간한 설계도를 적용하였다. 해석결과를 구조물의 한계상태와 비교함으로써 비닐하우스의 파괴상태를 결정할 수 있다. 기본적으로 몬테카를로 시뮬레이션은 풍속에 따른 파괴확률을 도출하기 위해 가상의 풍하중에 대하여 적용하지만 본 논문에서는 전체에 대한 수직 및 수평 변형한계상태를 고려하였다. 그 결과, 강재 비닐하우스가 가장 높은 성능을 보였으며 수평 변형 한계상태가 하중조건에 대한 단동비닐하우스의 파괴원인임을 확인하였다.

최근 국내에서 토목 및 건축구조물의 노후화 및 성능저하에 따른 사회적인 우려가 발생하고 있다. 일반적으로 노후 구조물의 보수보강 방법으로는 외부 부착공법이 가장 많이 사용되고 있으며 시공 용이성을 위하여 GFRP나 CFRP Sheet나 Plate를 활용한 부착 보강방법이 활발히 적용되고 있다. 그러나 이들 방법은 온도에 취약하며 탄소섬유의 경우 경제성이 낮다는 우려가 발생한다. 본 연구에서는 친환경적이고 내열성이 상대적으로 우수한 현무암 섬유(BFRP)를 활용하여 온도변화 및 콘크리트 표면 내 균열발생에 따른 BFRP-콘크리트의 인장 부착성능 및 파괴 패턴을 실험적으로 평가하였다. 그 결과 구조물의 온도가 상승함에 따라 BFRP-콘크리트 계면의 부착성능은 약 30%정도 감소하는 것으로 나타났으며 내열성 수지를 사용한 보강재의 경우 일반 함침용 에폭시 수지보다 부착성능이 다소 우수한 것으로 평가되었다. 콘크리트 표면 내 균열 발생된 경우 균열의 폭이 증가함에 따라 부착 성능은 약 20%씩 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 균열보수제로 보강 후 계면에서의 부착성능의 경우, 보강 전 대비 약 30% 정도의 개선효과를 나타내었다.

본 연구에서는 정삼투 중공사막 모듈에서 중공사막의 가닥을 비틀어 배치하였을 때의 효과를 알아보기 위해 CFD 전산 유체 역학 프로그램을 통해 5개의 다른 각도로 비틀린 중공사막 모듈을 설계하고 시뮬레이션하여 비틀리지 않은 모듈과 비교하였다. 실험 결과, 중공사막이 비틀렸을 때, 모듈 내부의 유도 용액의 농도가 비틀리지 않을 때에 비해 고르게 분포하였 다. 모듈 입구의 압력은 중공사막의 비틀림과 관계없이 일정한 값을 보였지만 출구의 압력은 중공사막이 비틀린 정도가 커질 수록 증가하는 추세를 보였다. 출구의 압력이 높아짐에 따라 막 내부의 유체 속도가 감소하고 모듈 체류 시간이 증가하여 막 사이의 물질 교환이 원활하게 이루어질 것으로 예측된다. 이는 결과적으로 막이 비틀려 있을 때의 모듈 플럭스가 투과 수량 이 차지하는 비율이 그렇지 않을 때에 비해 2배 증가하였다.

In this study, we prepared ACFs with a high specific surface area from various precursors (rayon, pitch, and oxidized polyacrylonitrile-based fibers) by a steam-activation technique and investigated the effects of the micropore and mesopore fraction on 2-CEES adsorption behaviors. The activation time was precisely controlled so that the activation yield was in the range of 35–40% to ensure the mechanical properties of the ACFs. The N2 adsorption isotherm characteristics at 77K were confirmed by Brunauer–Emmett–Teller, Barrett–Joyner–Halenda and non-local density functional theory equations. The adsorption capacities of the ACF were measured by breakthrough experiments in the gas phase (750 μg/mL of 2-CEES in N2 flow). The removal efficiency of the ACFs was evaluated and compared with that of AC. From the results, specific surface areas and total pore volume of the ACF were determined to be 1380–1670 m2/g and 0.61–0.82 cm3/g, respectively. It was also observed that various pore characteristics of ACF were found to be dependent on crystallite structure of each precursor. The break through time (C/C0 = 0.10) was in the order of Oxi-Pan-H-9-2 < Saratoga AC < Rayon-H-9-3 < Pitch-H-9-4. This indicates that 2-CEES adsorption capacity could be a function not only of specific surface area or total pore volume, but also of sub-mesopore volume fraction in the range of 1.5–2.5 nm of adsorbents.

Carbon fibers (CF) are predominantly being manufactured from polyacrylonitrile (PAN) based precursors which require solution spinning utilizing health hazardous organic solvent. This also adds to the cost of production due to the investment for the solvent recovery. Study of melt processable precursors has long been sought as a solution for health and environmental problems associated with the use of hazardous solvent. No use of solvent for spinning will also reduce the cost of manufacturing. Our coworker Deng et al. reported the possibility of using acrylonitrile-co-1-vinylimidazole (AN/VIM) copolymer as melt processable CF precursor. Here we report a successful preparation of carbon fiber from the co-polymer. We successfully demonstrated the preparation of thinner precursor fibers and carbon fibers through our optimization study of melt spinning, annealing, stabilization and carbonization.

As carbon fibers have the high performance, such as high strength, light weight, and high corrosion resistance, they are gradually expanding and growing at various industries. In particular, this study was conducted to determine whether the market could be applied to street lanterns among the construction sectors expected to grow in scale. In this study, the material characteristics of street lanterns using carbon fiber composites were studied in order to determine whether carbon fiber composites could be applied as a substitute for stainless steel and cast iron street lanterns. The physical relationship was experimentally evaluated to obtain a suitable material through the comparison of physical properties of fiber composite materials.

Due to rapid industrialization and urbanization, maintenance of high voltage transmission lines in narrow alleys, complex roads, or old factory areas is required. Since the existing aerial lift vehicle is made of steel, there is a risk of electric shock. Therefore, there is a need for the development of an insulated aerial lift vehicle that can prevent electric shock accidents during electrical work. In particular, the development of an insulated aerial lift vehicle is required in a recent work environment where live line work is inevitable. The development of composite insulation boom for the vertical swing type aerial lift vehicle is studied. The insulated boom was developed by applying glass fiber-epoxy composite and filament winding process. The developed insulated boom was verified by measuring dielectric breakdown strength, surface resistance and volume resistance according to ASTM D149 and ASTM D257.

본 연구는 헤테로코어 광파이버 센서를 활용하여 콘크리트 내부에서 발생되는 변형률의 측정을 통해 콘크리트의 프리스트레스를 직접 평가할 수 있는 새로운 매립형 센서모듈 개발을 최종 목표로 하고 있다. 이를 위하여 노출형 센서모듈을 이용한 성능발현 실험결과는 가력속도 0.12, 1.80mm/min일 때 52.1, 2.6sec로 최대 약 19배의 계측 지연현상이 발생하였다. 계측 지연현상은 구조물의 실시간 변화 상태를 계측하지 못하는 경우로 실시간 계측이 가능한 센서모듈의 개발을 위해서 추가실험이 필요한 것으로 판단하였다. 계측 지연현상 원인규명 실험은 3가지의 실험을 계획하였으며, 실험결과는 마찰저항에 의한 계측 지연이 지배적으로 확인되었다. 마찰이 제거된 장치를 이용한 센서모듈의 실험결과에서는 계측 지연현상이 나타나지 않은 것으로 확인되었다.

유한요소법(finite element method)은 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 더욱더 현실적으로 해석하고 예측하는 방법으로 다양한 분야의 제품 개발에 적용되고 있다. 하지만 섬유배향과 변형률 속도가 역학적 특성에 영향을 미치는 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료에 관한 수치해석을 이용한 접근 방법은 현재까지 다소 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat의 수치해석 재료 모델을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 역학적 특성을 정의하고 검증하는 것에 있다. 또한 이를 통해 좀더 현실 적으로 고분자 복합재료의 거동을 예측하고자 한다. 이를 위해 다양한 고분자 중 30wt%의 단섬유 질량 비율을 갖는 폴리부 틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 섬유배향과 변형률 속도에 따른 인장 특성을 참고문헌을 통해 조사하였다. 또한 Moldflow 프로그램을 사용한 사출해석을 통해 유리섬유 배향 정보를 계산하였으며 이를 매핑(mapping) 과 정을 통해 유한요소 인장 시편 모델에 전달하였다. 대표적인 유한요소 상용 프로그램 중 하나인 LS-DYNA는 유리섬유 배향과 변형률 속도에 따른 복합재료의 인장 특성을 연구하기 위해 Digimat과의 연성해석(coupled analysis)에 활용되었다. 그리고 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료를 해석하기 위한 LS-DYNA의 다양한 비등방성(anisotropic) 재료 모델들의 장단점을 서로 비교하고 평가하였다.