Lightweighting is crucial in various industries, especially for bicycles where weight and stiffness are key. Traditional materials like steel, aluminum, and carbon each have pros and cons. This study compares hybrid tubes made of aluminum and carbon composites with conventional aluminum tubes. Using structural analysis and experimental testing, the hybrid tubes showed a weight reduction of up to 17.25% and maintained acceptable deformation levels. Finite element analysis confirmed these findings, demonstrating the hybrid tubes' potential as superior bicycle frame materials. Future research should focus on long-term durability and fatigue characteristics.

This study presents a cost-effective wet chemical coating process for fabricating a boron nitride (BN) interphase on silicon carbide (SiC) fibers, increasing the oxidation resistance and performance of SiCf/SiC ceramic matrix composites. Using urea as a precursor, optimal nitriding conditions were determined by adjusting the composition, concentration, and immersion time. X-ray diffraction analysis revealed distinct BN phase formation at 1300°C and 1500°C, while a mixture of BN and B2O3 was observed at 1200°C. HF treatment improved coating uniformity by removing SiO2 layers formed during the de-sizing process. Optimization of the boric acid-to-urea molar ratio resulted in a uniform, 130-nm-thick BN layer. This study demonstrates that the wet coating process offers a viable and economical alternative to chemical vapor deposition for fabricating high-performance BN interphases in SiCf/SiC composites that are suitable for high-temperature applications.

본 논문에서는 일치 추적 분해를 활용한 샌드위치 복합재의 결함 탐지 및 정량화 방법을 소개한다. 샌드위치 복합재 시편을 제작하 기 위해 핸드 레이-업 공법과 핫 프레스 공법을 활용하여 결함이 존재하는 시편과 없는 시편을 제작하였다. 결함의 위치와 정도를 파 악하기 위해 플래시 서모그래피를 활용하여 확인하였다. 각각의 시편에서 데이터를 확보하기 위해 pitch-catch법을 활용한 초음파 전 파 실험을 설정하였고, 샌드위치 복합재의 표면에 부착한 압전 센서를 통해 데이터를 확보하였다. 획득한 신호는 일치 추적 분해를 이 용하여 추정 및 분해하고, 고속 푸리에 변환과 웨이블릿 변환 기반 노이즈 제거 방법과의 성능을 비교하였다. 노이즈를 제거한 신호는 각각 동일한 구조의 1-D CNN 모델에 훈련하여 성능을 비교하였다. 제안한 일치 추적 분해 기반 신호 노이즈 제거는 기존의 방법보다 높은 정확도, 안정성, 훈련 속도를 보였으며, 시간-주파수 영역에서 보다 직관적인 모드 분리를 확인하여 특성 추출을 통한 일치 추적 분해 기반 신호 전처리 및 딥러닝 모델 훈련의 가능성을 확장할 수 있음을 확인하였다.

최근 원자력 지진 PSA(Probabilistic Safety Assessment)를 토대로 산업시설물의 지진 PSA를 수행하는 연구가 진행되었다. 해당 연 구는 원자력 발전소와 산업시설물의 차이를 파악하고, 최종적으로 운영정지를 목표로 하는 고장수목(Fault Tree)를 구축한 후 시각적 확률도구인 베이지안 네트워크(Bayesian Network, BN)으로 변환하였다. 본 연구는 선행연구를 기반으로 지진으로 유발된 구조손상 으로 인해 발생 가능한 화재･폭발에 대해 PSA를 수행하고자 하였다. 이를 위해 화재･폭발을 사건수목(Event Tree)으로 표현하고, BN 으로 변환하였다. 변환된 BN은 화재･폭발 모듈로서 선행연구에서 제시된 고장수목 기반 BN과 연계되어 최종적으로 지진 유발 화재･ 폭발 PSA를 수행할 수 있는 BN 기반 방법론이 개발되었다. 개발된 BN을 검증하기위해 수치예제로서 가상의 가스플랜트 Plot Plan을 생성하였고, 가스플랜트의 설비 종류가 구체적으로 반영된 대규모 BN을 구축하였다. 해당 BN을 이용하여 지진 규모에 따른 전체시 스템의 운영정지 확률 및 하위시스템들의 고장확률 산정과 더불어 역으로 전체시스템이 운영 정지되었을 때 하위시스템들의 영향도 분석과 화재･폭발 가능성을 산정하여 다양한 의사결정을 수행할 수 있음을 제시함으로써 그 우수성을 확인하였다.

본 연구에서는 수소 자원의 활용도가 높아짐에 따라 수소 저장 용기의 내진 성능을 평가하기 위해 수소 저장 시설을 방문하여 현장 조사를 수행하였다. 외관 조사 중, 수조 저장 용기의 지지부에서 부식이 진행됨을 확인하였고, 이에 대한 대책안 으로 내부식성 재료인 CFRP로 대체하여 성능을 평가, 검증하였다. 이를 위해 현장 조사 결과를 바탕으로 상용 유한요소해석 프 로그램인 ABAQUS를 사용하였으며, 해석 결과 CFRP로 제작된 수소 저장 용기의 지지부는 강재 대비 약 12배 이상 뛰어난 성 능을 보였다. Hashin Damage Criteria를 기반으로 CFRP 지지부의 안전성 검토를 수행한 결과 최대 손상 지수가 0.065로 확인되 었다. 기초부 콘크리트의 경우, 쪼갬 및 휨 인장 응력에 대한 안전성을 검토하였으며, 허용 강도 대비 7~36%의 안전도를 보였 다. 이를 근거로 CFRP를 수소 저장 용기의 지지부에 적용하는 것은 합리적이며, 뛰어난 경제성을 보인다. 다만, 이러한 결과는 수치 해석에 의하므로 실규모 지진동 모사 시험을 통해 해석 모델의 신뢰성을 보충할 필요가 있다.

In alignment with South Korea's “3020 Renewable Energy Expansion Plan,” this study focuses on the developing large-scale floating wind turbines. It addresses the challenges of increased size and cost in floating structures for wind turbines over 10MW. This paper details the preliminary design of a novel floating substructure utilizing composite materials(ie, EVA). Structural analysis was performed using ABAQUS, accounting for both typical and extreme wind conditions. Results from the analysis validate that the substructure design is adequately feasible for implementation.

Recently, carbon composites have been applied to various fields. However, carbon composites have not been applied to the fishing vessel field due to its structure standards centered on glass composites. In this study, a structural strength evaluation study was conducted for the application of carbon composites in the fishing vessel field. Hull minimum thickness verification test and hull joint verification test were conducted. Compared to glass composites, the verification was based on equivalent or better performance. The results show that carbon composites can reduce the weight by 20% compared to glass composites. For hull joints, it was necessary to increase the thickness of the joint seam by the thickness of the hull to apply carbon composite. Through this study, a standard for the application of carbon composites to fishing vessel can be established.

In this study, the structural integrity of the composite rocket motor case of a space launch vehicle was evaluated by conducting compression and bending tests. Two composite rocket motor case specimens with different stacking patterns were prepared for each test, and a dedicated jig was designed and manufactured. The test procedure was developed and applied separately for compression and bending tests. By performing these tests, the composite rocket motor case structural safety was assessed.

Boron carbide (B4C) is highly significant in the production of lightweight protective materials when added to aluminum owing to its exceptional mechanical properties. In this study, a method for fabricating Al-B4C composites using high-energy ball milling and directed energy deposition (DED) is presented. Al-4 wt.% B4C composites were fabricated under 21 different laser conditions to analyze the microstructure and mechanical properties at different values of laser power and scan speeds. The composites fabricated at a laser power of 600 W and the same scan speed exhibited the highest hardness and generated the fewest pores. In contrast, the composites fabricated at a laser power of 1000 W exhibited the lowest hardness and generated a significant number of large pores. This can be explained by the influence of the microstructure on the energy density at different values of laser power.

In this paper, the mechanical properties according to the rCF weight percent(10, 20, 30, 40, 50wt%) of the rCFRP specimen were evaluated and analyzed. First, to prepare rCFRP specimens, pellets were prepared according to the type of weight percent, and rCFRP tensile specimens according to ASTM D638 were prepared using an injection molding machine. Tensile tests were performed on each of 10 specimens according to weight percent conditions, and tensile strength and modulus of elasticity were calculated. For a detailed analysis of the correlation between the internal structure of the specimen and the mechanical properties, the weight percent to the constituent materials of the rCFRP specimen was calculated using mCT and used for the analysis of mechanical properties. For a more detailed analysis, a detailed analysis of the mechanical properties of rCFRP was performed through the fracture surface analysis of the specimen using FE-SEM.