초록 ▼

□ 연구개요

1) X-ray CT(Computed Tomography) 및 현미경 영상 기반 다양한 미시구조 및 제작 결함을 갖는 가상 미시구조 대표체적 재생성기술 개발
2) 미시구조 변동/제작결함/계면에 따른 복합재료 파손거동 구조해석 및 등가강성/강도 예측기술 개발
3) 소형 재료물성시험기 및 고분해능 현미경을 결합한 복합재료 점진적 파손거동 관측기구 개발 및 복합재 구조요소의 점

□ 연구개요

1) X-ray CT(Computed Tomography) 및 현미경 영상 기반 다양한 미시구조 및 제작 결함을 갖는 가상 미시구조 대표체적 재생성기술 개발
2) 미시구조 변동/제작결함/계면에 따른 복합재료 파손거동 구조해석 및 등가강성/강도 예측기술 개발
3) 소형 재료물성시험기 및 고분해능 현미경을 결합한 복합재료 점진적 파손거동 관측기구 개발 및 복합재 구조요소의 점진적 파손거동 관측, 해석모델의 정확도 검증

□ 연구 목표대비 연구결과
(1차년도)
- 실제 섬유 형상을 고려한 섬유 형상 라이브러리 구축 및 대표체적요소 생성
- CT 이미지 기반의 실제 미시구조를 갖는 복합재료의 FE 모델 생성
(2차년도)
- 단방향 복합재의 가로 방향 파손 거동 예측을 위한 섬유, 기지, 계면 모델링 및 탈착(Debonding) 현상 구현
- 딥러닝 모델을 이용한 단방향 복합재의 가로 방향 응력-변형률 곡선 예측 기법 제안
(3차년도)
- 심층신경망 및 선택적 데이터 증강을 이용한 단방향 복합재료의 파손거동 예측
- 딥러닝 및 CT 이미지를 이용한 평직복합재료의 상분할

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
제안된 예측기법을 응용하면 복잡한 미시구조 및 결함을 갖는 가상 대표체적을 손쉽게 재생성해서 얻어낼 수 있다. 즉, 소규모의 복합재료 시편에서 X-ray scan 및 단면 촬영을 통해 섬유단면, 기공의 형상 및 분포, 제작결함 관련 미시역학 정보를 Database를 구축하고, 다목적최적화 기법에 접목하여 다수의 가상 대표체적 샘플을 조기 확보할 수 있다. 이를 이용해 해석적으로 다수의 복합재료의 물성을 통계적으로 평가할 수 있다. 이는 기존의 많은 노동, 비용 및 시간이 필요한 복합재료 물성획득 과정을 대폭 간소화 시킬 수 있으리라 판단된다. 또한 이 기술은 복합재료를 사용하는 모든 기계구조물에 물성 평가 시 사용될 수 있어 기술전파(Spin-Off) 효과가 클 것으로 판단된다.
복잡한 미시구조를 갖는 새로운 복합재료의 유한요소모델 생성 및 통계적 재료물성, 파손강도 예측기술은 이미 해외 선진국에서는 활발하게 연구를 수행되고 있으나, 국내는 매우 미미한 실정이다. 아울러 국내의 연구자들이 관련 연구를 하고 싶어도 관련 기술이 매우 어려워 고가의 상용코드(digimat, simpleware)에 의지하고 있는 실정이다. 그러나 실제 복합재료를 개발하기에 앞서 본 연구를 통해 개발한 기법과 프로그램을 통해 미리 예측을 수행한다면 많은 시행착오를 획기적으로 줄일 수 있고 해외에 사용료를 지불하지 않고 국내의 연구자가 원하는 기능을 자유자재로 추가할 수 있다는 장점이 있어, 중요 원천기술을 국내에서 확보한다는데 의의가 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 30