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나원진(Wonjin Na) 한국고분자학회 2021 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.46 No.1
음향방출이란 재료 내부의 균열의 발생, 성장 및 파단에 의해 탄성파가 방출되는 현상이다. 이 탄성파를 분석하면 구조물에서 발생한 균열의 위치, 크기, 성장속도를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 이러한 일련의 과정을 음향방출 시험을 통한 구조건전성 모니터링이라고 정의할 수 있으며 우주항공, 건축, 토목, 발전 설비 등에서 사용하고 있다. 복합재료의 경우 신호의 개별적 수집, 분석기법은 잘 확립되어 있으나 이 신호들의 전체적인 경향에 대한 분석법은 간과되는 경향이 있다. 전통적으로 지진학과 건축학에서는 AE 신호의 강도에 따른 누적 분포의 기울기를 분석하는 b-value 분석법을 사용하였다. 작은 균열의 경우 강도가 작은 AE 신호가 많이 수집되어 기울기가 크며 큰 균열의 경우 강도가 큰 AE 신호가 많이 수집되어 기울기가 작아진다. 이 연구에서는 b-value 분석법을 섬유복합소재에 적용하는 연구를 수행하였다. 파괴 거동 분석 및 재료의 전 수명 b-value 분석을 수행하고, 복합재료의 재료적 특성에 주목하여 개선된 b-value 분석법을 제시하였다.
한성진,나원진,안현철,유웅렬 한국섬유공학회 2021 Fibers and polymers Vol.22 No.2
Due to their high specific strength, specific stiffness, and toughness, aramid fabrics have been used in variousapplications, especially those involving bulletproofing. The bulletproof capability and mechanical properties of aramidfabrics can be enhanced at the mesoscale with shear thickening fluid (STF) coatings; however, little is known about themicroscale characteristics of STF-coated aramid fabrics. This study aimed to investigate the microscale rate-dependentbehavior of STF-coated single aramid fibers inside aramid yarns using a newly proposed testing method, in which a highshear rate is applied to STF-coated yarns and fibers in a single-fiber pull-out test.
네트워크화된 탄소나노섬유 매트의 제조 및 열전도 특성 평가
김지나,나원진,유웅열,Kim, Jina,Na, Won-Jin,Yu, Woong-Ryeol 한국섬유공학회 2013 한국섬유공학회지 Vol.50 No.4
The main purpose of this research was to fabricate carbon nanofiber (CNF) mats with a high thermal conductivity, by electrospinning of poly(acrylonitrile) (PAN) and subsequent thermal treatment. To improve the thermal conductivity of the CNF mats, isotropic and mesophase pitches were co-axially electrospun with a PAN shell. The mesophase pitch in this research was prepared by thermal treatment from isotropic pitch, and the structural properties were evaluated by Raman spectroscopy and X-ray diffraction analysis. The contact resistance between CNFs in mats was effectively reduced by wetting of the PAN shell using ethanol and the formation of a networked structure during thermal processing. The thermal conductivity of the resulting CNF mats was measured by a laser flash method, and a significantly improved thermal conductivity was obtained for isotropic pitch-PAN CNF mats. This is attributed to a networked structure, a well-developed carbon structure, and a reduced contact resistance.
정인준,김은정,유웅렬,나원진 한국복합재료학회 2022 Composites research Vol.35 No.4
본 연구에서는 저가 재료인 전분과 물 기반의 현탁액을 이용하여 과속방지턱에 응용 가능한 스마트 소재를 개발하고 물성을 평가하였다. 유변물성측정기를 이용하여 전단율에 따른 점도 및 전단력을 측정하여 전분 농도별 전단농화 발생 현상을 확인하였다. 물체의 낙하 시험과 5-25 km/h의 주행 속도로 충격 후 진동을 측정한 자전거 주행 시험을 통해 거시적인 전단농화현상을 확인하였고, 과속방지턱의 적용 가능성을 확인하였다. 점도 측정 결과, 초기에 전단담화 구간에 이어 전단농화가 발생하였고, 전단농화 현상을 유발하는 임계 변형률은 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 또한 전분 농도 증가에 따라 점도와 전단력이 크게 증가하였다. 낙하시험과 자전거 주행시험 결과 현탁액이 단시간에 고체 상태로 바뀌었고 충격 에너지가 유체에 흡수되었다. 유체의 농도와 가하는 충격(속도)이 증가할수록 전단농화현상이 쉽게 발생하였다. 최종적으로 물과 전분 기반의 비뉴턴 유체로 5-25 km/h 범위에서 구동하는 스마트 과속방지턱 재료의 개발을 제안하였다.
탄소섬유/아라미드섬유 하이브리드 복합재료의 적층 순서의 영향 평가
이현호,배서연,이성비,이명규,나원진 한국복합재료학회 2023 Composites research Vol.36 No.6
탄소섬유 복합재료는 우수한 물성을 바탕으로 산업 전반에 활용되고 있으나 취성이 강하다는 단점이 있다. 연신율이 높은 소재와의 하이브리드화를 통해 강도 면에서는 다소 감소되더라도 파괴인성을 향상시킬 수 있다. 이 연구에서는 탄소섬유와 아라미드섬유를 하이브리드한 적층 판재의 물성을 평가하되, 적층 순서를 다르게 하여 이종재료와의 계면 형성 정도를 조절하였다. 그 결과 25 % 의 아라미드 섬유 포함 시 순수 탄소섬유 대비 최대 63 % 의 Izod 충격강도의 향상을 확인할 수 있었으며, 중간 정도의 복잡도를 가진 적층순서 [CF/CAF2/CF]s 에서 가장 우수하였다. 그러나 전체적인 복합화 효과는 부정적인 것으로 분석되었다. Carbon fiber-reinforced composites have excellent mechanical properties. However, the fracture toughness is a disadvantage due to brittle failure mode. The fracture toughness can be enhanced using hybridization with large-elongation fibers. In this study, polyamide (aramid) fibers are hybridized with carbon fiber with various stacking sequences. As a result, the Izod impact strength was enhanced by 63 % with 25 % aramid fiber hybridization. It is also shown that there is an optimal point in laminated composite hybridization, [CF/CAF2/CF]s stacking sequence.