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엘리베이터용 와이어로프와 CFRP UD의 벤딩 해석 비교
Comparison between Wire Rope and CFRP UD on Bending Analysis 원문보기

Composites research = 복합재료, v.28 no.6, 2015년, pp.378 - 382  

박성민 (Korea Dyeing&Finishing Technology Institute) ,  신동우 (Korea Dyeing&Finishing Technology Institute) ,  권일준 (Korea Dyeing&Finishing Technology Institute) ,  유성훈 (Kyungpook National University) ,  문완기 (Hyundai Elevator)

초록
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인구밀도가 증가하고 매년 고층건물의 수가 늘어나고, 대부분의 사람들이 하루에 엘리베이터를 이용하는 시간이 많아짐에 따라 일상생활 속에서 엘리베이터는 중요한 역할을 하고 있다. 매년 고층건물이 늘어남에 따라 고속 고층 승강기의 기술 요구 수준도 높아져 가고 있다. Carbon-fiber-reinforced plastics (CFRPs)는 높은 강성과 경량화 및 낮은 마찰력 등을 장점으로 하고 있으며, 엘리베이터용 wire rope에 매우 적합한 재료이다. 본 논문에서는 CFRP의 특성을 분석하기 위하여, wire rope와 CFRP UD의 인장 강도 및 수치 해석을 통한 벤딩 해석 비교를 진행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

With increasing population density and high-rise expansion of buildings in recent years, elevators have become to play a pivotal role in our everyday lives as most people take an elevator several times even in a day. The elevator penetration and distribution rates in Korea have increased dramaticall...

주제어

#엘리베이터   #복합레진   #탄소섬유복합재 로프   #연신율   #섬유강화 플라스틱   #섬유방향  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구는 이러한 한계점을 극복하기 위해 기존에 사용하던 금속소재의 로프를 탄소섬유강화 복합재료(Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP)로 대체하는 것을 목표로 하고 있다. CFRP는 우수한 충격 내구성(Impact damage tolerance)과 충격에너지 흡수능(Impact energy absorption capacity)[7,8] 및 좋은 피로특성과 높은 감쇠 특성, 경량화 특성으로 인해 우주항공분야, 고급 레저 스포츠, 풍력발전, 고성능 자동차 등 일부분야에만 적용되었으나 최근 양산자동차에 적용되는 등 수요의 증가에 의한 원가절감으로 인해 일반산업 분야에도 폭넓게 적용되어 가고 있다.

가설 설정

  • 단면 넓이는 어느 정도 정확한 값을 얻을 수 있었으나 극관선 모멘트값 IYY, IZZ에 대해서는 상하, 좌우의 값이 등방성이 아닌 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 원인은 원주방향으로 배치되어 있는 와이어의 간격사의 틈이 넓기 때문인 것으로 실제 와이어 로프의 단면은 등방성 모델로 가정하고 중간값을 취하였다. 하지만 모델의 인장 등 소재의 값은 소선의 꼬임시 장력과, 횟수, 표면상태 등에 매우 많은 요건에 의해 변화됨으로 물성 값은 와이어로프의 실제 인장실험값인 Table 3의 실험값을 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
엘리베이터란 무엇인가? 엘리베이터는 20,000여개의 부품들이 유기적으로 결합하여 사람 및 화물을 수직 운송시켜 주는 기기이며 수많은 사람이 항시 이용하는 사회적 복지시설로 일상 생활 및 산업활동에 필수적인 운송 기기이다. 최근 고층 빌딩에 대한 수요가 급증하는 한편 세계최고 수준의 엘리베이터를 개발하는 일이 필수적인 과제가 되었다.
탄소섬유강화 복합재료의 특징과 활용분야는? 본 연구는 이러한 한계점을 극복하기 위해 기존에 사용하던 금속소재의 로프를 탄소섬유강화 복합재료(Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP)로 대체하는 것을 목표로 하고 있다. CFRP는 우수한 충격 내구성(Impact damage tolerance)과 충격에너지 흡수능(Impact energy absorption capacity)[7,8] 및 좋은 피로특성과 높은 감쇠 특성, 경량화 특성으로 인해 우주항공분야, 고급 레저 스포츠, 풍력발전, 고성능 자동차 등 일부분야에만 적용되었으나 최근 양산자동차에 적용되는 등 수요의 증가에 의한 원가절감으로 인해 일반산업 분야에도 폭넓게 적용되어 가고 있다.
현재 엘리베이터의 한계점은? 최근 고층 빌딩에 대한 수요가 급증하는 한편 세계최고 수준의 엘리베이터를 개발하는 일이 필수적인 과제가 되었다. 현재까지 엘리베이터는 현수 장치의 기술적 제약으로 인해 단일 승강로 상에서 높이(양정거리) 600 m 이상의 수직 운송이 어려운 현실이며 세계에서 가장 빠른 엘리베이터는 분속 1,080 m(초속 180 m)의 한계에 도달해 있다.
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참고문헌 (10)

  1. Rhiner, M. and Heling, K., "Understanding Elevator Rope: Performance, Endurance and Longevity are Addressed in this Examination of Rope", Elevator world, Vol. 57, No. 4, 2009, pp. 95-101. 

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  2. Franz, Andreas, Stahr, Konrad, "Elasticity Behavior of Elevator Ropes", Elevator World, Vol. 63, No. 7, 2015, pp. 86-118. 

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  3. Molkow, M. and Scheunemann, W., "Wire Rope for Elevator Suspension", Elevator World, Vol. 51, No. 5, 2003, pp. 100-117. 

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  4. Kwon, D.J., Wang, Z.J., Gu, G.Y., and Park, J.M., "Reinforcement, Thermal and Fire Retardant Improvement of Phenolic Composites by Surface Treatment of CFRP Chip", Journal of Adhesion and Interface, Vol. 13, No. 2, 2012. 

  5. Giannis, S. and Hansen, K., "Investigation on the Joining of CFRP-to-CFRP and CFRP-to-Aluminium for a Small Aircraft Structural Application", Proceeding of the American Society for Composites Technical Conference, Vol. 25, No. 1, 2010, pp. 333-346. 

  6. Herroelen, B., Brosens, K., and Van Cemert, D., "CFRP Roof Repair: A Large Scale Repair Using CFRP Laminates, Concree Engineering International, Vol. 2, No. 3, 1998, pp. 55-56. 

  7. Kwon, J.B., Choi, J.Y., and Huh, H., "Evaluation and Prediction of Tensile Properties of CFRP Considering Strain Rate Effect", The Korea Society of Automotive Engineers, Vol. 2, No. 5, 2013. 

  8. Kang, M.S., Park, H.S., Koo, J.M., and Seok, C.S., "Prediction of the Fracture Strength of CFRP Laminates according to Fiber Orientation", The Korea Society of Mechanical Engineers, No. 10, 2011, pp. 184-189. 

  9. Kim, S.H., A Study on the Evaluation of Structure Integrity Considering Fatigue for Wire Rope, Ph.D Thesis, Yeungnam University, Korea, 2014. 

  10. http://www.wire74.com, Tension capacity, 2015.11.03 

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