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VARTM 공법으로 제작된 자연섬유 복합재료의 기계적 특성 분석
Investigation on Mechanical Properties of Natural-Fiber Composite Manufactured using VARTM Method 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.10 no.3, 2016년, pp.59 - 62  

박현범 (호원대학교 국방과학기술학부 항공정비학 전공)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, an investigation was performed on the mechanical properties of the natural-fiber-composite structure. The specimen was manufactured using the Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM) method. The flax-fiber materials were adopted for the natural fiber composite, and vinyl-ester r...

주제어

#Natural Fiber Composite   #Vacuum Assisted Resin Transfer Molding   #Mechanical Properties  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서 기계 및 항공기 구조물 설계를 위해 친환경 소재인 자연 섬유 복합재료 연구를 수행하였다. 자연 섬유 복합재료의 기계적 강도를 분석하여 설계에 적용 가능한지 타당성을 검토하였다.
  • 본 연구에서 다양한 기계 및 항공 분야에 자연 섬유 복합재료를 적용하기 위하여 자연 섬유 복합재료의 기계적 물성치를 검토하였다. 자연 섬유는 현재 유럽을 중심으로 연구가 많이 수행되고 있는 추세이다.
  • 본 연구에서 친환경 자연 섬유의 기계적 강도를 분석하고 이를 기계 구조물에 적용하여 경량화 구조물 설계에 적용할 수 있도록 물성치를 검토하였다. 자연 섬유의 섬유 함량을 검토한 결과 황마의 섬유 함량은 65%, 대마의 섬유질은 72%, 아마의 섬유 함량은 71%로 분석되어 아마의 섬유질 함량이 높은 것으로 검토되었다.
  • 본 연구에서는 VARTM 공법으로 제작된 아마/비닐에스테르 복합재 시편의 기계적 물성치를 평가하기 위하여 인장, 압축, 굽힘, 전단 시험을 통해 기계적 물성치를 평가하였다. Fig.
  • 복합재료 구조에 적용되는 수지는 열경화성 수지가 많이 채택되고 있다. 본 연구에서는 비닐 에스테르와 페놀 및 에폭시 수지에 대한 기계적 물성치를 검토하였다. 페놀 수지는 화염에 대한 저항 능력이 높지만 제작 과정에서 제작 공정이 비교적 어려운 것으로 분석되었다.
  • 자연 섬유는 현재 유럽을 중심으로 연구가 많이 수행되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 자연 섬유 자체의 강도와 수지와 함침된 이후 강도를 분석하였다. 복합재료로 적용되는 자연 섬유를 국외를 중심으로 개발된 사례를 검토하고 자연 섬유에 적용된 수지를 검토하여 비교하였다.
  • 본 연구에서 기계 및 항공기 구조물 설계를 위해 친환경 소재인 자연 섬유 복합재료 연구를 수행하였다. 자연 섬유 복합재료의 기계적 강도를 분석하여 설계에 적용 가능한지 타당성을 검토하였다. 본 연구를 통해 선정된 자연 섬유 복합재료는 아마 섬유가 선정되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
복합재료로 적용되는 자연 섬유는 무엇과 무엇으로 구분되는가? 복합재료로 적용되는 자연 섬유는 크게 유기물과 무기물로 구분이 된다.
VARTM 공법에서 상하 몰드의 한쪽 몰드는 무엇을 적용하는가? 본 연구에서 시편 제작을 위한 공법은 수지 주입 공법과 진공 적용 기법이 혼합된 VARTM 방안을 적용하였다. VARTM 공법은 상하 몰드의 한쪽 몰드는 단단한 금형을 적용한다. 그리고 다른 몰드는 보다 유연한 재료를 적용하여 금형을 제작한다.
자연 섬유 복합재료에 적용되는 수지 두 가지는 무엇이며 각각 어떤 특성이 있는가? 자연 섬유 복합재료에 적용되는 수지는 크게 두 가지로 구성된다. 열경화성 수지가 있으며 열가소성 수지가 적용된다. 열경화성 수지는 에폭시(Epoxy)가 대표적인 수지이다. 페놀(Phenolic)과 비닐 에스테르(Vinyl ester) 수지 등도 다양하게 사용되고 있다. 복합재료에 적용되는 열가소성 수지는 폴리프로필렌(Polypropylene)이 많이 적용되고 있으며, 폴리에틸렌(Polyethylene)과 폴리아미드(Polyamide)도 사용되고있다. 자연 섬유와 함께 자연 수지에 대한 개발도 활발하게 연구 중으로 나무에서 채취한 수지를 기반으로친환경 수지를 개발하고 있다.
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참고문헌 (7)

  1. L. Q. N. Tran, C. Fuentes, C. Dupont-Gillain, A. Van Vuure, I. Verpoest, "Coir Fibre Composite: From Fibre Properties to Interfacial Adhesion and Mechanical Properties of Composites", Proceeding of European Conference on Composite Materials, 2012, pp. 1-6. 

  2. Jorg Mussig, Mark Hughes, 2012, "Flax and Hemp Fibers: A Natural Solution for the Composite Industry", JEC Composites, 2012, pp.40-41. 

  3. Foisal Ahmed Mirza, Ali Md. Afsar, Byung Sun Kim, Jong Il Song, "Recent Developments in Natural Fiber Reinforced Composites," Journal of the Korean Society for Composite Materials, Vol. 22, No. 4, 2009, pp. 41-49. 

  4. Michael C. Y. Niu, "Composite Airframe Structures", Hongkong Conmilit Press LTD, 1992, pp.176-276. 

  5. F. C. Campbell, "Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials", Elsevier Ltd, 2006, pp.336-340. 

  6. Changduk Kong, Hyunbum Park, Sanghoon Kim, Haseung Lee, "A Study on Compressive Strength of Aircraft Composite Specimens", Journal of Aerospace System Engineering, Vol. 3, No. 1, 2009, pp. 12-16. 

  7. Changduk Kong, Hyunbum Park, Sungjin Lim, Haseung Lee, "A Study on 4 Point Bending Strength of Aircraft Composite Specimens", Journal of Aerospace System Engineering, Vol. 4, No. 1, 2010, pp. 23-26. 

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