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교열후 탄소섬유강화 고분자 패널의 손상부에 대한 수리용 패치의 최적 설계

전문가 제언: ○ 탄소섬유강화 폴리머(CFRP)는 가볍고 강인한 성질 때문에 구조물에 복합재 적층 방식을 적용하는 것이 확대되고 있지만 그것은 사용 중에 손상되기 쉽다. 복합구조의 손상은 구조적인 온전성과 사용 수명을 감소시키고 있다. 사용기간을 연장하기 위해서 손상된 구조물의 온전성이 복원되도록 수리하여야 한다.

○ 복합재 패치를 접합하여 수리하는 방법은 손상부분에 대한 구조 온전성 복원을 위해 사용하는 탁월한 기술의 하나이다. 패치모양은 복합수리 성능에서 중요한 파라미터의 하나이므로 철저히 조사하여야 한다. 본 연구에서 수리효율에 대한 다양한 패치모양의 영향도를 조사하기 위해 3차원 유한요소 기반 연구를 수행하였다.

○ 손상된 CFRP 복합재 적층은 손상된 부위의 양쪽 면에 패치를 부착하여 수리한다. 해석된 패널은 순수한 단 방향 및 준 등방성 적층서열로 되어있다. 고려된 패치모양의 응력집중계수(SCF)는 효율 평가를 위해 수리 전후에 추정된다. 박리응력도 양적비교를 위해 고려한다.

○ 응력 기반 3차원 Hanshin의 실패기준은 수리된 패널에서 결함형태와 더불어 손상 개시에 강도를 예측하기 위해 사용된다. 최적 패치모양은 더 높은 수리효율에 바탕을 두어 나타내고 있다. 유한요소 분석과 관련하여 전통적 알고리즘 기반 접근방식은 높은 수리성능을 위해 패치모양과 접착제 두께의 최적화를 위해 사용된다.

○ 인하대학교 한태영 등은 CFRP 층 냉각접착 수리의 신뢰성을 위해 음향송출(AE), 초음파 및 주사전자 현미경(SEM)으로 국부적 가열과 반복하중에서 박리현상을 조사하였다. 손상된 구조의 온전성 복원을 위해 패치모양과 접착제 두께 선정에서 박리에 대한 최적화를 위한 재료 개발 전담 연구팀 구성으로 국가적인 안전관리 강화에 집중해야 한다고 생각된다.

저자: Mohammad Kashfuddoja, M. Ramji
자료유형: 학술정보