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인계 SMC 복합재료로 만든 철도차량 내장재의 난연성능 평가
신헌충(Hon Chung Shin),강희용(Hee Yong Kang),이교우(Gyo Woo Lee) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.8
본 연구는 SMC(Sheet Molding Compound) 복합재료를 사용하여 경량화와 생산공정 단순화를 목적으로 철도차량 내장재 요구성능을 만족하는 난연 복합재료를 개발하고 성능을 고찰하고자 한다. 철도차량 내장재는 화재 시 승객의 안전을 위하여 화염, 연기 등이 최소화되는 난연성능 확보가 필수적이다. SMC는 섬유강화 복합재료 중 가장 가격이 저렴하고 강도가 좋고 제작이 용이하여 널리 이용되고 있으나 난연성능 한계와 환경적 문제로 철도차량에 적용된 바가 없다. 본 연구에서 SMC용 수지는 비닐에스테르(할로겐계, 인계)와 다양한 난연 재료를 첨가하여 배합하였으며, 강화재로는 유리 단섬유(chopped glass fiber) 사용하였다. 주요 난연 첨가제로 삼산화안티몬, APP, ATH 등을 전체 질량의 30% 수준으로 첨가하였고, 탄산칼슘은 11%, 강화재 유리섬유는 29%를 사용하였다. 인계와 할로겐계 SMC 재료에 대하여 시편을 각각 제작하고 난연성능을 비교 시험한 결과, 인계 SMC 재료는 산소지수 36.1, 연기밀도(1.5분, 4분, 10분) 1.7, 51.5, 195.1, 독성지수 0.05 R, 화염전파 4.5 MJ/m 로 측정되어 철도차량 내장재 요구기준을 모두 만족하였으며, 대부분의 성능이 할로겐계 SMC 보다 우수함을 알 수 있었다. [그림 본문 참조]
열원의 대칭 배열에 따른 압출형 히트싱크의 방열성능 연구
구민예(Min Ye Ku),신헌충(Hon Chung Shin),이교우(Gyo Woo Lee) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集B Vol.40 No.2
본 연구는 실험적인 방법과 열유동 해석 방법을 사용하여 대용량 압출형 히트싱크의 방열성능에 미치는 열원 대칭배열의 영향을 고찰하고, 이를 바탕으로 제조원가가 낮은 고효율의 히트싱크를 제안하고자 한다. 실험결과를 통해서 유사한 유효 유동단면적을 가지는 경우에 히트싱크의 전열면적이 방열성능에 큰 영향을 줌을 확인할 수 있었으며, 히트싱크의 양면 모두를 이용하는 방열이 훨씬 효과적인 방열이 가능함을 알 수 있었다. 또한, 대칭으로 열원을 배치한 경우가 비대칭 배치보다 효율적으로 방열됨을 알 수 있었다. 해석연구의 결과를 통해서는 실험결과와 정성적으로는 유사한 경향을 확인할 수 있었으며, 실험연구에서 확인하지 못한 질량유량별 및 투입열량별 추이, 단면과 양면 사용의 정량적 비교 등이 가능하였다. In this study we investigated the effects of symmetrically arranged heat sources on the heat release performances of extruded-type heat sinks through experiments and thermal fluid simulations. Also, based on the results we suggested a high-efficiency and cost-effective heat sink for a solar inverter cooling system. In this parametric study, the temperatures between heaters on the base plate and the heat release rates were investigated with respect to the arrangements of heat sources and amounts of heat input. Based on the results we believe that the use of both sides of the heat sink is the preferred method for releasing the heat from the heat source to the ambient environment rather than the use of a single side of the heat sink. Also from the results, it is believed that the symmetric arrangement of the heat sources is recommended to achieve a higher rate of heat transfer. From the results of the thermal fluid simulation, it was possible to confirm the qualitative agreement with the experimental results. Finally, quantitative comparison with respect to mass flow rates, heat inputs, and arrangements of the heat source was also performed.
철도차량용 복합재료 소화기 보관함 개발을 위한 구조해석
안지호(Ji Ho Ahn),김정현(Junghyun Kim),구민예(Min Ye Koo),신헌충(Hon Chung Shin),이정식(Jung-Sik Lee),박원영(Wone-Young Park),이교우(Gyo Woo Lee) 대한기계학회 2018 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2018 No.12
The purpose of this study is structural analysis for changing the material from stainless steel to composite material in order to lighten the fire extinguisher storage box installed in the railway car. We want to know the thickness of the box and the part that needs to be reinforced due to stress concentration and deformation of the structure when changing materials with composite materials. The analysis was carried out by using the physical properties of SUS304 and glass fiber composite material for the same shape. As a result, when using glass fiber composite material, the thickness of the fire extinguisher storage box was determined as 3 mm thick, that is, 1.5 mm thicker than the conventional stainless steel box, and the restrained flange was need to be reinforced. As a result, the proposed composite fire extinguisher box showed a slight increase of stress value about 1.5 MPa and a displacement of about 13 μm compared to the conventional one, but the weight reduction of 51% could be obtained.