본 논문에서는 초기 압축 성형 공정 조건들이 단섬유 강화 복합소재 구조물의 기계적 거동 특성에 미치는 영향을 효과적으로 반영 할 수 있는 압축 성형-구조 연계 해석 방안을 제안하였다. 압축 성형 해석을 바탕으로 초기 charge의 형상 및 배치에 따른 부위별 단섬 유 배향 특성을 분석하였으며, 평균장 균질화 이론을 통해 단섬유 배향 특성에 따른 등가 이방 물성을 도출하였다. 나아가, 단섬유 배 향 정보가 Mapping된 유한요소 모델을 기반으로 초기 공정 조건들에 의해 야기되는 부위별 거동 특성 변화를 고려할 수 있는 압축 성 형-구조 연계 해석을 진행하였다. 관련 수치 예제 검증을 통해 제시된 해석 방안은 압축 성형을 통해 제작된 단섬유 강화 복합소재 구 조물 설계 과정에서 효과적인 솔루션을 제공함을 확인하였다.

본 논문에서는 3D 프린팅 공정을 통해 제작된 단섬유 강화 복합소재 구조물의 기계적 거동을 효과적으로 예측하기 위한 AM 공정 연계 구조 해석 기법을 제안하였다. 복합소재 3D 프린터(Mark Two, Markforged)를 활용하여 다양한 노즐 경로를 갖는 인장 시편을 출력하였으며, 출력물에 대한 인장 시험을 진행하였다. 또한, 노즐 경로에 따른 부위별 이방 물성을 도출하기 위해 실험적 데이터를 기반으로 역공학 기법을 적용하였다. 제안된 AM 공정 연계 구조 해석 방안의 타당성을 검증하기 위해 실험 결과와의 비교/분석을 병 행하였으며, 부위별 이방 물성이 반영된 FE 모델을 바탕으로 AM 공정 연계 구조 해석을 수행함으로써 복합소재 3D 프린팅 출력물의 거동 양상을 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다.

건축 및 토목 구조물의 대표 재료인 콘크리트의 핵심지표인 구조 성능을 개선하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 아울러 구조물의 크기가 커질수록 강도가 높은 고기능 콘크리트의 필요성이 높아지고 있으며, 특히 내구성과 내후성이 우수한 콘크리트 재료의 개발이 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 강섬유와 함께 파라-아라미드 원사를 이용하여 피복 및 꼬임, 원사 데니어 및 섬유 길이에 대한 차별화된 원사가공을 적용한 복합재료인 슈퍼섬유를 콘크리트에 혼입하여 구조적인 성능을 평가하고자 하였다. 본 연구를 통해 최적화된 슈퍼 섬유로 보강된 슈퍼 콘크리트는 도로, 교량, 상수도 및 하수도 등 기존 SOC 의 수리 및 보강에 적용될 유망한 성장 기술 분야가 될 것으로 예상된다.

This study performed an inverse detection of fiber stiffness degradation that occurs due to damages in free vibrating composite structures. Five unknown parameters are considered to determine the fiber stiffness which is a modified form of the bivariate Gaussian distribution function. The proposed approach is more feasible than the conventional element-based damage detection method from the computational efficiency because a finite element analysis coupled with a genetic algorithm using a small number of unknown parameters is performed. The numerical examples show that the proposed technique is a feasible and practical method, which can prove the location of a damaged region as well as inspect the distribution of deteriorated fiber stiffness although there is a small difference in dynamic characteristics between damaged and undamaged structures.

Carbon composites for flexible fiber heating element were examined to improve the electrical conductivity in this study. Carbon composites using carbon black, denka black, super-c, super-p with/without CNF or dispersant such as BCS03 and Sikament-nn were prepared. Carbon composite slurry was coated on plane film and yarns(cotton, polyester) and the performances of prepared heating materials were investigated by checking electrical surface resistance, adhesion strength. The plane heating element using carbon black under natural drying condition(25℃) had better physical properties such as surface resistance(185.3 Ohm/sq) and adhesion strength(above 90%) than those of other carbon composite heating elements. From these results, polyester heating element coated by carbon black showed better electrical line resistance(33.2 kOhm/cm) than cotton heating element. Then, it was found that polyester heating element coated by carbon black with CNF(3 wt%) and BCS03(1 wt%) appeared best properties(0.604 kOhm/cm).

강철보다 10배 강하지만, 무게는 5분의 1 비행기부터 컴퓨터까지 ‘꿈의 신소재’ 탄소섬유 전쟁 －탄소 섬유로 미래를 지배하라 “가볍게 이동하며 연비는 향상” 항공기⋅車에 주로 쓰였지만 이젠 아파트⋅풍력발전도 사용 －한국, 일본을 잡아라 도레이 등 日업체들이 세계 빅3 꾸준한 투자로 34년만에 이익 태광⋅효성 등 한국도 뛰어들어… 일본처럼 길게 보고 승부해야 지난 9월 IT업계에 애플이 맥북과 아이패드 외장재로 신소재를 사용할 것이란 소문이 퍼져 업계의 비상한 관심을 끌었다. 애플의 새 제품이 소재와 디자인 혁신을 주도, 또 한 번 시장을 뒤흔들 것이란 내용이었다. 얼마 뒤 일본 IT 웹사이트인 맥오타카는 애플이 이 신소재를 사용한 자전거 제조업체 대표를 복합소재 수석 엔지니어로 채용했다고 보도했다. 애플이 입을 닫아 사실 여부는 확인되지 않았지만 소문은 신빙성을 더했다. 여기서 말한 신소재는 탄소섬유(Carbon Fiber)다. 강철보다 강도는 10배 높으면서 무게는 5분의 1에 불과해 ‘꿈의 신소재’로 불린다. 거의 100%에 가까운 탄소원자로 구성된 섬유로한 가닥의 탄소섬유 실에는 수천 가닥의 탄소섬유가 꼬여져 있어 강도가 높다.