• Advanced Composite Materials
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• 제16권2호
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• pp.181-194
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• 2007

This paper presents the mechanical properties of a composite consisting of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin mixed with carbon fiber reinforced plastics (CFRP) pieces (CFRP/ABS). CFRP pieces made by crushing CFRP wastes were utilized in this material. Nine kinds of CFRP/ABS compounds with different weight fraction and size of CFRP pieces were prepared. Firstly, tensile and flexural tests were performed for the specimens with various CFRP content. Next, fracture surfaces of the specimens were microscopically observed to investigate fracture behavior and fiber/resin interface. Finally, the tensile modulus and strength were discussed based on the macromechanical model. It is found that the elastic modulus increases linearly with increasing CFRP content while the strength changes nonlinearly. Microscopic observation revealed that most carbon fibers are separated individually and dispersed homogeneously in ABS resin. Epoxy resin particles originally from CFRP are dispersed in ABS resin and seem to be in good contact with surrounding resin. The modulus and strength can be expressed using a macromechanical model taking account of fiber orientation, length and interfacial bonding in short fiber composites.

• Carbon letters
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• 제23권
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• pp.1-8
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• 2017

Polycrystalline diamond (PCD) tools possessing high hardness and abrasive wear resistance are particularly suited for drilling of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) composites, where tool life and consistent hole quality are important. While PCD presents superior performance when drilling CFRP, it is unclear how it performs when drilling multi-stack materials such as CFRP-titanium (Ti) stacks. This comparative study aims to investigate drilling of a Ti plate stacked on a CFRP panel when using PCD tools. The first sequence of the drilling experiments was to drill 20 holes in CFRP only. CFRP-Ti stacks were then drilled for the next 20 holes with the same drill bit. CFRP holes and CFRP-Ti stack holes were evaluated in terms of machined hole quality. The main tool wear mechanism of PCD drills is micro-fractures that occur when machining the Ti plate of the stack. Tool wear increases the instability and the operation temperature when machining the Ti plate. This results in high drilling forces, large hole diameter errors, high surface roughness, wider CFRP exit thermal damage, and taller exit Ti burrs.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.363-370
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• 2020

본 논문은 구조물 보강을 위해 부착된 CFRP 쉬트의 박락 위치를 탐색하기 위해 BOTDR 센서를 적용한 실험적 연구 결과를 보고한다. CFRP 쉬트를 부분적으로 비부착한 실험체가 본 연구를 위해 제작되었으며, 그 위에 BOTDR 센서를 나일론 망을 이용하여 부착되었다. 보강된 RC 보의 휨실험 동안 CFRP 쉬트의 변형률은 BOTDR 센서와 전기저항식 게이지를 통해 계측되었다. 연구결과로부터 BOTDR 센서를 통해서 획득된 변형률 분포는 CFRP 보강재의 탈락 구간을 시각화하고, 탐지하는데 효과적으로 이용될 수 있음이 확인되었다. 또한 BOTDR 센서를 통해 계측된 변형률은 국부적인 변형률이 얻어지는 전기저항식 게이지보다 구조물 전체의 거동을 분석하는데 효과적임이 확인되었다. 100 mm 이하의 계측장을 갖는 BOTDR 센서의 개발은 CFRP 쉬트의 국부적인 탈락의 위치의 정확한 탐지를 가능하게 할 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.169-176
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• 2014

본 연구에서는 콘크리트 충전 각형강관 (CFTP) 단주기둥에 CFRP 쉬트를 횡방향으로 보강하고 중심축하중 실험을 수행하였다. 실험변수는 b/t, CFRP쉬트 보강겹수이며, 총 6개의 실험체가 제작되었다. 실험변수로 사용된 판폭두께비는 b/t는 60, 80, 100이고 CFRP쉬트는 3겹 보강하였다. 실험결과 판폭두께비 100 실험체에서 CFRP쉬트 3겹 보강을 통해 내력을 16% 상승시켜 보강효과를 검증하였다. 내력 저하율을 검토한 결과 국부좌굴이 발생하지 않는 단면강도를 기준으로 최대 41%정도 내력이 저하되었으나, CFRP보강을 통해 32% 정도의 내력이 저하되어 보강효과를 검증할 수 있었다. 하중-변형를 관계를 보면 강재는 항복강도 이전에 국부좌굴이 발생하였으며, CFRP쉬트의 보강을 통해 국부좌굴을 지연시킴을 확인하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.249-252
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• 2008

이 논문에서는 비부착 CFRP 판으로 긴장된 RC(Reinforced Concrete) 보의 비선형 해석방법을 제시하였다. 하중 재하 시 부재의 단면 내에서 변화하는 재료상태를 정확히 예측하기 위해 철근콘크리트 뼈대는 콘크리트와 보강철근 화이버로 구성된 화이버모델요소로 이상화하였다. 또한 CFRP 판의 비부착 거동을 모사하기 위해 CFRP 판을 뼈대요소의 각 절점에 연결되는 여러 개의 요소로 이상화하되, 연결부에서 슬립이 가능한 것으로 가정하여 슬립으로 인한 CFRP 판의 인장력을 반복적으로 보정함으로써 CFRP 판요소들의 응력이 같도록 하였다. 이 논문에서 제시한 해석방법의 정당성을 검토하기 위해 비부착 CFRP 판으로 긴장된 RC 보의 극한해석을 수행하여 해석결과를 타 연구자의 실험결과와 비교해 본 결과, 두 연구결과가 잘 일치함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제35권5호
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• pp.328-333
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• 2022

본 연구에서는 CFRP rebar의 휨강도와 기공 특성과의 상관성을 도출하기 위해 CFRP rebar의 제조 조건을 제어하였다. 이때 CFRP rebar의 제조 조건은 리브 유무, 수지 온도 및 경화로 온도 등을 조정하였으며, 제조된 CFRP rebar의 휨강도와 기공특성을 분석하였다. CFRP rebar의 휨강도는 리브 유무, 경화로 온도 및 수지 온도 등, 제조 조건에 따라 변화되었다. 특히 리브가 감겨지지 않은 경우, CFRP rebar의 휨강도 값이 크게 낮아진다는 것도 확인하였다. Nano X-Ray CT 분석 결과, 수지 온도가 60℃인 CFRP rebar에서 최대 기공 지름을 나타내었다. 광학현미경 분석 결과, 최대 기공율은 No. 1에서 6.89%, 최소 기공율은 No. 7의 2.88%이었다. 광학현미경을 통한 기공율과 휨강도의 상관관계계수는 -0.64이었으며, 이는 Nano X-Ray CT 기공율 및 기공크기와의 상관관계계수 보다 높은 값이었다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.342-346
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• 2016

경량화 소재 중 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)는 카본 섬유를 이용한 섬유구조물이다. 카본과 플라스틱의 특성을 갖는 복합소재이다. 섬유구조는 섬유방향으로 큰 강도를 갖는다. 이러한 경량 소재인 CFRP로 가장 많이 사용되는 것은 직조된 CFRP이다. 직조된 CFRP는 단방향 CFRP에 비하여 구조가 안정적이기 때문이다. 단직조된 CFRP는 고가이다. 따라서 본 연구는 단방향 CFRP의 섬유 구조 특성을 파악하고자 하였다. 본 연구에서는 적층각도 [0/X/-X/0]로 X를 변수로 갖는다. X의 각도 위상이 반전되어 적층된 단방향 CFRP이다. 이러한 단방향 CFRP를 이용하여 중앙 크랙을 갖는 두께 2 mm 판재 형태의 해석 모델을 이용하였다. 해석에서는 핀으로 연결된 상부와 하부에서 하중이 가해지고 있으며 중앙 크랙부분에서 파단을 연구한다. 해석 모델은 CATIA를 이용한 3D Surface 모델로 설계하였다. CFRP 적층을 위해, ANSYS프로그램에서 ACP를 이용한 적층 방향을 결정하여 2개의 적층들을 갖는 해석 모델을 만들었다. 이후 구조해석을 진행하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.303-310
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• 2009

CFRP (carbon fiber reinforced polymer) 긴장재는 PC 강연선의 부식문제를 해결하기 위해 대안으로 사용될 수 있다. CFRP 긴장재를 콘크리트구조물에 적용하기 위해서는 부착강도, 전달길이, 정착길이와 같은 재료적 특성이 명확히 결정되어야 한다. 특히 프리텐션 콘크리트 부재에 CFRP 긴장재가 적용될 경우 전달길이는 긴장력 도입에 있어서 중요한 요소가 된다. 본 연구에서 개발된 CFRP 전달길이 및 정착길이를 산정하기 위해 프리텐션 보 9개를 제작하였다. 전달길이 실험결과, 긴장력 25%인 경우는 34D, 긴장력 50%인 경우는 55D로 측정되었고, 긴장력이 커지면 전달길이가 증가하는 것으로 나타났다. 시간경과에 따른 전달길이 변화를 살펴보면, 긴장력의 크기에 따라 시간경과가 전달길이에 영향을 주는 것으로 나타났다. 보강재 특성계수 산정 결과, 본 연구에서 개발된 CFRP 긴장재의 보강재-특성 계수 ${\alpha}_t$는 2.3으로 PS강연선 (${\alpha}_t=2.4$)과 비슷한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.595-602
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• 2007

최근 CFRP (탄소섬유보강폴리머) 보강재를 이용한 콘크리트 구조물 보강이 교량 및 건축물 등에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 교각 두부 보강에 프리스트레스가 도입된 표면매립 CFRP를 적용하였다. 적용된 공법의 효율성을 검증하기 위해 7개의 실험체를 제작하였으며, 기준 실험체, 외부 강선 보강 실험체, 탄소판 보강 실험체, 탄소 바 보강 실험체로 구성되어 있다. 보강재의 종류, 프리스트레스력의 크기를 실험 변수로 두어 실험을 하였으며, 실험 결과 프리스트레스가 도입된 표면매립 CFRP 보강 실험체의 극한강도가 기준 실험체에 비해 약 $20{\sim}33%$ 증가하는 것으로 나타났다. 또한 동일한 프리스트레스 도입량을 갖는 프리스트레스가 도입된 표면매립 CFRP 보강 실험체와 외부강선보강 실험체는 극한하중이 유사한 것으로 나타났다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.71-77
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• 2005

보강방법으로 많이 사용되고 있는 CFRP Plate 접착 공법은 보강된 부재의 내력 증가에 아주 효과적이나 에폭시를 이용하여 표면 부착하는 특성상 충분한 성능을 발휘하지 못하고 보강 판의 탈락으로 파괴에 이르는 조기파괴(premature failure)의 파괴 특성을 보인다. 이러한 보강 실험체의 파괴 특성은 철근비, 콘크리트 강도, 보강재 종류, 보강길이, 접착제인 에폭시의 물성 등의 변수들에 의해 영향을 받는다. 본 연구에서는 CFRP Plate로 휨 보강된 RC 보의 구조적 거동 및 보강재 조기 탈락에 대한 보완으로 보강 CFRP-Rod를 이용한 표면매립공법의 휨 성능효과를 보기 위하여 수행된 실험결과를 비교 고찰한다. CFRP Plate 외부부착 공법을 적용한 RC 보강보의 주요 변수로는 보강재 길이, 보강위치(보의 인장면 및 측면), 단부 보강철물 유무 등의 실험변수로, CFRP-Rod는 보강재 길이를 변수로 하여 실험을 수행하였다.