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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이경엽
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 경희대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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본 연구에서는 OTEC 라이저 및 해양환경에 노출 된 구조체의 적용 소재로서 금속 소재를 대체할 수 있는 소재로 관심이 증대 되는 섬유강화 복합재료 (FRP)에 대하여, 강화재의 첨가에 따른 해수 흡수 여부가 FRP의 내구성 및 파괴 거동에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 강화재의 기능화는 기지재 (matrix)와 강화재 (reinforcement) 및 기지재 간의 계면 결합력 향상을 위해 3-APTES (3-aminopropyltriethoxysilane)을 이용하여 진행되었다. 강화재의 최적 함량은 선행 연구 및 인장 강도 평가를 통해 결정하였으며, 선정된 함량의 강화재 첨가 여부에 따른 FRP의 내구성 및 파괴 거동을 살펴보았다. 해수 흡수는 상온 (room temperature), 대기압 (atmospheric pressure) 조건 하에 FRP 완전히 포화된 시점까지 진행하였다. 기능화된 MMT의 작용기를 확인하기 위해 FT-IR 분석 과 분자 구조를 확인하기 위해 XRD 분석을 실시하였다. 열화에 따른 기계적 결함을 확인 하기 위하여 TGA 분석과 파괴 거동의 표면학적 분석으로 SEM을 수행하였다. 또한 TEM을 이용하여 기능화된 강화재의 박리 여부 및 층간 거리를 측정하였다.
Mode I 층간 파괴 시험 결과, 기능화 된 MMT가 강화된 BFRP의 에너지 해방률 (energy release rate)이 MMT가 강화되지 않은 BFRP의 에너지 해방률 보다 약 23.0% 높게 나타남을 확인하였다. 해수가 흡수되었을 때 MMT가 강화된 BFRP 및 BFRP의 에너지 해방률은 건조 환경에서의 MMT가 강화된 BFRP 및 BFRP의 에너지 해방률에 비하여, 각각 27.5%, 25.6% 감소함을 확인할 수 있었으며, 기능화 된 MMT가 강화된 BFRP (Si-MMT-BFRP)의 경우가 MMT가 강화되지 않은 경우와 비하여 19 % 덜 감소함을 확인할 수 있었다. 소재의 피로 수명 (fatigue life) 평가 결과는 아래와 같다. 건조환경에서 50%의 최대 허용응력 일 때, Si-MMT BFRP 시편이 Pure BFRP 보다 56% 이상 더 높은 피로수명 값을 보였다. 또한, 해수가 흡수되었을 때, MMT가 강화된 BFRP 및 BFRP의 피로 수명은 50%의 최대허용응력에서 해수가 흡수되지 않은 MMT가 강화된 BFRP 및 BFRP 보다, 각각 43 %, 56% 감소함을 확인할 수 있었으며, 기능화 된 MMT가 강화된 BFRP (Si-MMT-BFRP)의 경우가 MMT가 강화되지 않은 경우와 비교하였을 때 50%의 최대 허용응력 일 때 74 % 이상 피로수명이 향상됨을 확인할 수 있었다. 위의 결과로 미루어볼 때, 기능화 된 MMT가 강화될 경우 BFRP의 내구성 및 파괴 특성이 향상됨을 확인할 수 있었다.
Mode I 층간 파괴 시험 결과, 기능화 된 MMT가 강화된 BFRP의 에너지 해방률 (energy release rate)이 MMT가 강화되지 않은 BFRP의 에너지 해방률 보다 약 23.0% 높게 나타남을 확인하였다. 해수가 흡수되었을 때 MMT가 강화된 BFRP 및 BFRP의 에너지 해방률은 건조 환경에서의 MMT가 강화된 BFRP 및 BFRP의 에너지 해방률에 비하여, 각각 27.5%, 25.6% 감소함을 확인할 수 있었으며, 기능화 된 MMT가 강화된 BFRP (Si-MMT-BFRP)의 경우가 MMT가 강화되지 않은 경우와 비하여 19 % 덜 감소함을 확인할 수 있었다. 소재의 피로 수명 (fatigue life) 평가 결과는 아래와 같다. 건조환경에서 50%의 최대 허용응력 일 때, Si-MMT BFRP 시편이 Pure BFRP 보다 56% 이상 더 높은 피로수명 값을 보였다. 또한, 해수가 흡수되었을 때, MMT가 강화된 BFRP 및 BFRP의 피로 수명은 50%의 최대허용응력에서 해수가 흡수되지 않은 MMT가 강화된 BFRP 및 BFRP 보다, 각각 43 %, 56% 감소함을 확인할 수 있었으며, 기능화 된 MMT가 강화된 BFRP (Si-MMT-BFRP)의 경우가 MMT가 강화되지 않은 경우와 비교하였을 때 50%의 최대 허용응력 일 때 74 % 이상 피로수명이 향상됨을 확인할 수 있었다. 위의 결과로 미루어볼 때, 기능화 된 MMT가 강화될 경우 BFRP의 내구성 및 파괴 특성이 향상됨을 확인할 수 있었다.
목차
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