탄소섬유 강화 플라스틱 (Carbon fiber reinforced plastics, CFRP)은 고함량의 탄소섬유 (Carbon fiber, CF)와 고분자로 이루어진 복합재료로서, 뛰어난 기계적 성능으로 항공우주, 자동차, 토목 등 다 양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 하지만 사용량 증가에 따른 폐기물의 환경문제와 추출한 재활용 탄소섬유 (Recycled carbon fiber, rCF)의 적용 가능 분야의 한계로 인해 재활용이 제한적인 실정이 다. 본 연구에서는 rCF와 CF 혼입 시멘트계 전자파 복합재를 제작하여 그 성능을 비교 분석하기 위 한 실험을 수행하였다. 구성재료는 시멘트, 잔골재, 고성능 감수제를 사용하였으며, 비교 분석을 위해 CF와 rCF를 각각 6 mm, 12 mm 길이를 0.1, 0.3, 0.5, 1.0 wt.% 함량으로 사용하였다. 전자파 복합 재의 흡수 성능 향상을 위해 각각 다른 함량의 다층 구조를 형성하였으며, 전자파 투과를 낮은 함량에 서 높은 함량 방향이 되도록 측정을 진행하였다. 전자파 차폐성능은 재령 28일 이후 네트워크 분석기 를 사용하여 자유 공간에서 측정하였으며, C-band (4~8 GHz)와 X-band (8~12 GHz) 주파수 영역 에서의 반사율과 투과율을 각각 측정하였다.

Along with the development of the automobile industry, the materials and processing technology of parts have also developed. In particular, various materials have been developed and applied to automobile bumpers, which are directly related to crash safety. In particular, the application of composite materials is expanding for weight reduction. In this study, a new composite material made of a mixture of carbon fiber and aramid fiber was developed and the possibility of application to an automobile bumper was reviewed, and significant results were obtained.

Environmental regulations of the International Maritime Organization (IMO) are getting stricter, and the demand for replacing the fuel of ships with eco-friendly fuels instead of heavy oil in the shipbuilding and marine industries is increasing. Among eco-friendly fuels, LNG (liquefied natural gas) is currently the most popular fuel. This is because it is an alternative that can avoid the IMO's environmental regulations by replacing fuel. In PART 1, as a basic study of laser welding of high manganese steel materials, a fiber laser bead-on-plate experiment was conducted using nitrogen protective gas, and the effect of each factor on the penetration shape was analyzed through cross-sectional observation. In PART II, argon and helium shielding gases, not the nitrogen shielding gas used in PART I, were tested under the same experimental conditions and the effect of the shielding gas on penetration during laser welding was conducted.

Environmental regulations of the IMO (International Maritime Organization) are becoming more and more conservative. In order to respond to IMO, the demand for replacing the fuel of ships with eco-friendly fuels instead of conventional heavy oil is increasing in the shipbuilding and offshore industries. Among eco-friendly fuels, LNG (Liquefied Natural Gas) is currently the most popular fuel. LNG is characteristically liquefied at -163 degrees, and at this time, its volume is reduced to 1/600, so it is transported in a cryogenic liquefied state for transport efficiency. A tank for storing this should have sufficient mechanical/thermal performance at cryogenic temperatures, and among them, high manganese steel is known as a material with high price competitiveness and satisfying these performance. However, high manganese steel has a limitation in that the mechanical performance of the filler metal is lower than that of the base metal called ‘under matching’. In this study, to overcome this limitation, a basic study was conducted to apply the fiber laser welding method without filler metal to high manganese steel. To obtain efficient welding conditions, in this study, bead-on-plate welding was performed by changing the fiber laser welding speed and output using helium shielding gas, and the effect of each factor on the penetration shape was analyzed through cross-sectional observation.

국내 주요 사회기반시설의 70% 이상이 철근콘크리트 구조물로 구성되어 있다. 최근 다양한 사회적ㆍ환경적 변화로 인한 내하력 저하 및 노후화 진행이 발생됨에 따라 섬유강화 복합소재(FRP)를 활용한 유지보수 수요 및 비용이 급격히 증가되 고 있다. 이에 따라 보다 경제적이고 효율적으로 FRP 보강재를 활용함에 있어서 성능을 예측할 수 있는 방법이 요구된다. 본 연구에서는 CFRPㆍBFRP 복합재료를 실험 대상으로 선정하고 성능을 결정하는 주요 인자인 섬유/수지 함침률을 54.3%, 43.9%, 39% 3가지로 분류하여 성능을 평가하고 이를 활용하여 FRP의 성능을 예측할 수 있는 모델식을 개발하고자 하였다. 매개변수에 따른 성능평가 결과, 두 섬유 모두 함침률이 낮아질수록 재료성능 또한 감소되는 것이 확인되었으며, 특히 BFRP의 경우 39%의 함침률에서 감소폭이 CFRP 대비 더 큰 것으로 나타났다. 실험 결과와 기존의 예측 모델식과의 성능 비교를 통해 약 15%의 오 차가 나타나는 것을 확인하였으며, 이에 따른 보정계수를 산정하여 예측 모델식을 재정립하였다.

In the present paper, the natural fiber materials that can be replaced to reduce the weight of the vehicle are analyzed by bubble charts of - and - , and the possibility of alternative application of materials is investigated. For this purpose, the driving energy and fuel efficiency of the vehicle using the data of K model analyzed. In addition, the effect of vehicle weight on fuel efficiency was analyzed through the dynamic analysis approach of the vehicle. From the research results, the following results were obtained. Most of natural fibers have lower density and equal tensile strength and strain than metal materials. Therefore, the application rate of natural fiber materials should be increased in consideration of the application purpose and material characteristics of the vehicle. The major variables that greatly influence driving energy and fuel efficiency were fuel efficiency improvement of about 10% in order of speed, rolling resistance and mass. In addition, when steel is lightened by 10%, fuel efficiency improvement of up to maximum 4.5% is shown in the order of CFRP, Al, Ti.

Due to stricter environmental regulations of the International Maritime Organization (IMO), the number of ships fueled by Liquefied Natural Gas (LNG) is rapidly increasing. The International Code of the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk (IGC Code) limits the material of tanks that can store cryogenic substances such as LNG. Among the materials listed in the IGC Code, ASTM A553M-17 has been recently adopted as a material for LNG fuel tank projects because of its excellent mechanical properties at cryogenic temperatures. In shipyards, this material is being used to build tanks through Flux Cored Arc Welding (FCAW). However, there is a problem that magnetization occurs during welding and there is a big difference in welding quality depending on the welding position. In order to overcome this problem, this study intends to conduct basic research to apply laser welding to ASTM A553M-17 material. As a result of analyzing the bead shape according to laser BOP speed and Energy density performed in this study, it was confirmed that the penetration and energy density are proportional but the penetration and BOP speed are inverse proportional to some extent. In addition, a range of suitable welding speed and energy density were proposed for the 6.1mm thickness material performed in this study.

Due to stricter environmental regulations of the International Maritime Organization (IMO), the number of ships fueled by Liquefied Natural Gas (LNG) is rapidly increasing. The International Code of the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk (IGC Code) limits the material of tanks that can store cryogenic substances such as LNG. Among the materials listed in the IGC Code, ASTM A553M-17 has been recently adopted as a material for LNG fuel tank projects because of its excellent mechanical properties at cryogenic temperatures. In shipyards, this material is being used to build tanks through Flux Cored Arc Welding (FCAW). However, there is a problem that magnetization occurs during welding and there is a big difference in welding quality depending on the welding position. In order to overcome this problem, this study intends to conduct basic research to apply laser welding to ASTM A553M-17 material. In Part I, the bead shape according to the welding output was analyzed and in PART II, ​​the penetration phenomenon according to the welding speed was analyzed after Bead on Plate (BOP) test. As a result of analyzing the bead shape according to laser power performed in this study, it was confirmed that the laser power and penetration depth are proportional to some extent. In addition, a range of suitable welding power was proposed for the 6.1mm thickness material performed in this study.

전 세계적으로 건설폐기물에 의한 환경문제에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 건설재료들에 대한 재활용방안 에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. GFRP는 최근 구조물의 보강에 많이 사용되는 건설 재료이다. 본 연구에는 GFRP를 분쇄하 여 만든 재활용 GFRP파우더(RGP)의 잔골재 대체 가능성을 검토하고자 하였다. RGP는 GFRP의 제작 시 발생되는 GFRP 잉여물을 분쇄하여 사용하였다. RGP의 잔골재 치환율을 20%, 40% 60% 80%로 설정하였다. RGP가 혼합된 시멘트 모르타르의 재료 성능을 검토하기 위하여 압축강도, 쪼갬인장강도 및 휨 강도를 측정하였다. 실험결과, RGP의 혼입으로 시멘트 모르타르의 기초물성이 증가하는 경향이 나타났다. 본 연구결과는 장기적으로 GFRP의 건설재료로의 재활용을 위한 기초자료로 활용이 가능할 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.

본 논문에서는 합성단면을 갖는 구조물의 극한 거동 해석에서 요구하는 재료 및 기하학적 비선형 해석을 수행하기 위한 보 요소를 제시하였다. 제안된 요소는 기하학적 비선형성을 효과적으로 모사할 수 있는 co-rotational 정식화를 통해 도출되 었으며, 다양한 합성단면의 저항성능을 재현할 수 있도록 화이버 단면법이 요소의 내력 및 강성을 산정하는데 활용되었다. 제안된 방법을 구현할 수 있도록 해석 프로그램이 개발되었으며, 호장법을 적용하여 최대내력 발생 이후의 연성거동뿐만 아 니라 심한 비선형 응답(snap-through 또는 snapback)까지 추적해낼 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안된 요소 정식화와 해석 프로그램의 정확성을 검증을 위해 몇 가지 수치예제가 수행되었고, 해석결과는 제안된 요소의 정확성과 효율성을 보이 기 위해 3차원 연속체 모델 및 기존 연구의 결과와 비교되었다. 추가로 합성단면을 갖는 골조 구조물에 대한 수치예제를 통 해, 합성단면을 구성하는 재료의 탄성계수 비 및 강도 비에 따른 영향을 분석하였다. 해석결과는 외층 재료의 탄성계수가 증 가됨에 따라 준취성 거동이 나타났으며, 외층 재료의 항복강도가 높을수록 선형 거동하는 기하적 비선형 응답과 유사한 응 답을 보였다.

The purpose of this study was to examine new-silver women’s fiber and material property preferences and purchasing behaviors. The survey subjects were 115 new-silver women ranging in age from 50 to 60 years old. This study utilized a questionnaire as a measurement tool. The results of this study were as follows: First, the home ownership rate of the participants in this was 81.4%, and 54.9% of them had a bachelor’s degree or higher. Therefore, they turned out to be a new silver generation with higher education and stable income and assets. Second, regarding their purchasing behaviors, it was shown that they purchased the largest amount of clothing for themselves and their spouses, children, and grandchildren at the change of seasons. Third, with regard to their average spending on clothing, when they purchased clothing for themselves, it was shown that they purchased clothing at the price of KRW 500,000 or above for themselves but not for their family members. Fourth, their favorite type of fiber was synthetic fiber, and their favorite material property was heaviness, followed by roughness, stiffness, bulkiness, and glossiness. Moreover, with regard to their favorite functional textile, it was shown that the highest percentage of them preferred vitamin textiles, followed by ocher and scented textiles.

In this study, material characteristics of glass fiber composite were evaluated by experiment. Tensile, compression and in-plane shear test were performed as test method of ASTM. Velocity of Tensile and compression test was 2mm/min and in-plane shear test was 4mm/min. At the test result, elastic modulus of tensile and compressive were similar. Maximum compressive strength and maximum compressive strain were smaller than the maximum tensile strength and maximum tensile strain.

In the study, tensile, compression and in-plane tests about longitudinal direction of glass fiber were performed. Also, to obtain the material properties of GFRP fabric composite, tensile test was performed. All test were performed by the test method of ASTM. Maximum compressive strength was smaller than the maximum tensile strength at the longitudinal direction test results. Elastic modulus of the tensile and compressive was almost similar at the compression test results in the longitudinal direction. Based on the GFRP fabric composite test results, GF91 was showed good performance at maximum compressive, maximum strain and elastic modulus.

상온아스팔트 혼합물은 생산공정이나 시공 중에 naphtha나 kerosene을 사용하는 컷백 아스팔트와 같이 환경오염물질을 생성하지 않고 골재와 아스팔트 바인더를 가열하지 않기 때문에 가열아스팔트 혼합물에 비하여 환경친화적이며 경제적이다. 그러나 일반적으로 상온아스팔트 혼합물은 가열아스팔트 혼합물에 비해 내구성이나 수분민감성에서 미흡한 점이 많다. 본 연구에서는 상온아스팔트의 수분민감성과 내구성을 증진시킬 수 있는 섬유보강 상온아스팔트 혼합물(FEAM)에 대한 평가를 하였다. 최적 유화아스팔트량(OEC), 최적함수량(OWC) 그리고 최적 섬유보강제 첨가량(OFC)를 결정하기 위해서 마샬배합설계를 수정 개발하였다. 최적의 섬유보강 상온아스팔트 혼합물과 일반 상온아스팔트 혼합물을 제작하여 마샬안정도 시험, 간접인장강도 시험 및 회복탄성계수 시험을 실시하였고 그 결과를 가열아스팔트 혼합물의 결과와 비교하였다. 결과로 FEAM과 EAM 모두 마샬배합설계 기준으로 중간 교통량에 충분한 것으로 판명되었다. 또한 섬유보강에 의하여 일반 상온아스팔트 혼합물의 수분민감성과 내구성이 증진하는 효과도 얻을 수 있는 것으로 판명되었다

숏크리트는 특성상 조기체적 불안성에 노출되므로, 강섬유등의 보강재를 사용한다. 그러나 해저터널 시공을 위한 숏크리트는 지속적으로 해수에 노출되므로 강섬유는 부식의 우려가 존재한다. 따라서 부식의 우려가 없는 폴리올레핀 섬유를 강섬유와 동시에 사용하여 숏크리트용 콘크리트의 물리적 특성을 분석하고자 한다. 각 섬유의 혼입율을 달리하여 압축강도, 휨강도 및 염해저항성을 평가한 결과 폴리올레핀 섬유와 강섬유의 혼합비율은 50:50이 적절할 것으로 판단된다.

탄소섬유보강폴리머(CFRP)는 경량이며, 성형성 및 작업성이 뛰어나 보수보강재료로서 널리 사용되고 있다. 하지만, 연성재료인 철근과는 달리 CFRP는 취성재료이므로, 철근에서 사용되는 전통적인 설계접근 방법을 적용하는 것은 부적합하다. 연성재료인 철근은 항복이후 요소사이의 응력재분배가 이뤄져 복합요소의 거동은 평균화된다. 따라서 복합요소의 응력 평균은 단위요소의 평균과 같고, 표준편차는 더 작아진다. 따라서 연성재료의 설계값은 증가시킬 수 있으나, 안전측, 실무적 접근에서 고정값을 사용한다. 반면 취성재료의 경우, 응력재분배를 기대하기 어려워 복합요소의 거동은 더 약한 요소에 의해 결정된다. 이에 복합요소의 응력의 평균값과 표준편차는 감소한다. 따라서 취성재료의 설계값은 요소수가 증가할수록 감소한다. 이 논문에서는 취성재료에서 정규분포를 가지는 단위요소가 요소 결합에 따라 와이블 분포를 가지게 됨을 증명하고, 이를 반영하여 하중이 작용하는 면적에 따른 물성치의 보정식을 제안하였다.

파장변이섬유를 사용한 새로운 반응 위치 측정 양전자방출 단층촬영기기 검출기를 개발하였으며, 이에 대한 최적화 작업을 수행하였다. 섬광체 2개와 파장변이섬유 3개를 사용하고, 파장변이섬유 끝에 센서를 부착하여 최적화 모듈을 설계하였다. 섬광체와 파장변이섬유 및 센서를 연결시키는 연결물질과 섬광체와 파장변이섬유의 반사체 물질에 따른 센서에서의 빛 수집율 및 센서별 빛 수집 비를 통해 최적의 조합을 도출하였다. 연결물질은 에폭시를 사용하고 반사체 물질은 섬광체와 파장변이섬유에서 각각 난반사체 및 거울반사체를 사용한 조합에서, 가장 높은 빛 수집율과 센서별 빛 수집 비를 보였다.