목차
[표제지 등]=0,1,2
제출문=1,3,1
요약문=2,4,16
목차=18,20,4
LIST OF FIGURES=22,24,5
LIST OF TABLES=27,29,2
제1장 서론=29,31,1
1.1 목적=29,31,3
1.2 추진 경과=31,33,3
1.3 필요성=33,35,2
제2장 국내외 기술 개발 현황=35,37,1
2.1 선진국의 응용 기술 동향=35,37,1
2.2 상대국 연구기관 및 연구실=36,38,1
2.2.1 AEA Technology plc=36,38,2
2.2.2 상대기관 연구책임자=37,39,2
2.3 국내의 응용 기술동향=38,40,1
2.4 재료 및 공정기술의 검토=39,41,2
제3장 연구개발 수행내용 및 결과=41,43,1
3.1 Small Composite Coil Spring=41,43,1
3.1.1 금형설계 및 제작=41,43,3
3.1.1.1 수지충전=43,45,2
3.1.1.2 보강재 선정=44,46,2
3.1.1.3 수지선정=45,47,3
3.1.1.4 제품성형=47,49,3
3.1.1.5 힘-변위 관계 측정=49,51,4
3.1.2 복합재료 coil spring의 물성 예측 및 물성시험과의 비교분석=52,54,1
3.1.2.1 2차원 브레이드(Braid) 구조=52,54,2
3.1.2.2 최소단위 구조 (Unit Cell)=53,55,2
3.1.2.3 섬유체적율=53,56,3
3.1.2.4 브레이드 복합재료의 탄성계수=55,58,6
3.1.2.5 스프링 변위 해석=60,63,3
3.1.2.6 비교 및 검토=62,65,4
3.2 Collapsable liner 개발=66,69,1
3.2.1 Collapsable liner 설계 및 제작 연구=66,69,9
3.3 Composite oil less bearing 제조기술=75,78,1
3.3.1 Filament winding(F/W) 공정을 이용한 고섬유 체적율 연구=75,78,1
3.3.2 금형 설계 제작 및 prototype 개발=75,78,20
3.3.3 Composite oil less bearing의 마찰 특성 연구=95,98,3
3.4 비대칭 구조물 제조기술=98,101,1
3.4.1 비대칭 구조물 제작용 컴퓨터 콘트롤 program 개발=98,101,4
3.5 Optical Heating 경화 시스템 연구=102,105,1
3.5.1 Fiber Optic Sensor 응용기술=102,105,1
3.5.2 광섬유 센서의 복합재료 응용 시험=102,105,8
3.6 복합재료 Tube Joining 연구=110,113,1
3.6.1 복합재료 금속간 Joining 부위 공정=110,113,6
3.6.2 Metal End Joint=116,119,2
3.6.3 접합=117,120,1
3.7 Thermoset Tape 및 Wet Winding 기술=118,121,1
3.7.1 Filament Winding Machine 개발=118,121,1
3.7.1.1 기계부=124,121,7
3.7.1.2 프로그램부(I.O.W machine)=125,127,11
3.7.2 Filamente wound 압력용기의 개발=135,138,1
3.7.2.1 제조 공정=135,138,26
3.7.2.2 복합재료 압력용기의 내압시험=160,163,6
3.7.3 Thermoset Tape Winding 기술=166,169,1
3.7.3.1 Tape winding 개념=166,169,2
3.7.3.2 Prepreg tape 재료=167,170,2
3.7.3.3 Polypropylene tape=168,171,2
3.7.3.4 Prototype 제작=169,172,2
3.7.3.5 Tape winding 방법=171,174,2
3.7.3.6 Winding parameter의 측정=172,175,2
3.7.4 Filament Winding 성형 인자의 영향=173,176,1
3.7.4.1 서론=173,176,2
3.7.4.2 실험방법=174,177,8
3.7.4.3 결과 및 고찰=181,184,10
3.7.4.4 결론=190,193,2
3.8 우주용 expandable array 설계 및 제작 기술=192,195,1
3.8.1 서론=192,195,1
3.8.2 그리드 구조물=192,195,1
3.8.2.1 Isogrid=193,196,1
3.8.2.2 IsoTruss™=193,196,2
3.8.3 그리드 성형=195,198,1
3.8.3.1 형상=195,198,2
3.8.3.2 맨드렐=196,199,2
3.8.3.3 필라멘트 와인딩 성형=197,200,5
3.9 요약 및 결론=201,204,3
제4장 연구개발 목표달성도 및 대외 기여도=205,207,1
4.1 1차년도 연구개발 요약=205,207,2
4.2 2차년도 연구결과=206,208,1
4.3 3차년도 연구결과=206,208,2
제5장 연구개발 결과의 활용 계획=208,210,1
5.1 추가 연구의 필요성=208,210,1
5.2 타 연구에의 응용 및 기업화 추진방향=208,210,3
제6장 참고문헌=211,213,1
부록A=212,214,7
부록B=219,221,26
Table3.1.1 Product Data=46,48,1
Table3.1.2 Preform 제조조건=47,49,1
Table3.1.3 복합재료 스프링의 탄성계수 실험결과 (단위:N/m)=50,52,1
Table3.1.4 카본섬유 및 케블라 섬유의 기계적 물성치=64,66,1
Table3.1.5 브레이드 프리폼의 기하학적 인자와 복합재료 스프링의 스프링상수 예측치 및 실험치 비교=64,66,1
Table3.2.1 PVA의 물성=64,70,1
Table3.2.2 Winding angle 및 부위별 thickness=72,74,1
Table3.3.1 에폭시수지와 경화제 특성=84,86,1
Table3.3.2 보강재료의 물성=86,88,1
Table3.5.1 압력용기에 사용된 재료=105,107,1
Table3.5.2 압력용기의 제작 전후의 규격=105,107,1
Table3.6.1 Transmission에 사용된 재료 요약=116,118,1
Table3.6.2 맨드렐 크기 및 제작된 transmission shaft의 사양=116,118,1
Table3.7.1 실행데이터(공정)의 구성=133,135,1
Table3.7.2 도면 수치 입력 편집기의 영역구분=135,137,1
Table3.7.3 복합재로 용기 요구사항=139,141,1
Table3.7.4 KIM 02 winding parameters=146,148,5
Table3.7.5 Transmission shaft winding parameters=151,153,5
Table3.7.6 KIM O1 winding parameters=156,158,5
Table3.7.7 가압 파괴 실험(burst test) 결과=163,165,1
Table3.7.8(a) TSN0330 물성표=169,171,1
Table3.7.8(b) TSN0330 인장특성=169,171,1
Table3.7.9 PT film 특성=169,171,1
Table3.7.10 온도 열수축율 변화특성=170,172,1
Table3.7.11 시제품제작 조건=171,173,1
Table3.7.12 Factors and processing condition=176,178,1
Table3.7.13 L27(313) orthogonal array table(이미지참조)=177,179,1
Table3.7.14 Properties of carbon fiber (T700)=177,179,1
Table3.7.15 An ANOVA table from split disk test (strength)=183,185,1
Table3.7.16 An ANOVA table from split disk test (modulus)=184,186,1
Table3.7.17 An ANOVA table from short-beam test(strength)=186,188,1
Table3.7.18 An ANOVA table from fiber volume fraction=189,191,1
Fig1.1 과제의 추진체계=31,33,1
Fig3.1.1 복합재료 스프링형상 (단위:mm)=42,44,1
Fig3.1.2 스프링 금형의 개략도=43,45,1
Fig3.1.3 스프링 금형=43,45,1
Fig3.1.4 Braiding 되고 있는 preform=46,48,1
Fig3.1.5 제작된 카본 및 Kevlar preform=47,49,1
Fig3.1.6 수지주입과정=48,50,1
Fig3.1.7 스프링 시제품 탈형 과정=48,50,1
Fig3.1.8 복합재료 스프링=49,51,1
Fig3.1.9 복합재료 스프링의 joining 구조물 및 deflection 측정시험과정=51,53,1
Fig3.1.10 복합재료 스프링의 힘-변위 변화=52,54,1
Fig3.1.11 튜브형태의 브레이드 프리폼=53,55,1
Fig3.1.12 브레이드 패턴 및 단위구조 형상=54,56,1
Fig3.1.13 브레이딩 섬유 단면 형상 개략도=54,56,1
Fig3.1.14 굴곡 브레이드 섬유의 좌표계=57,59,1
Fig3.1.15 카본 복합재료 스프링 (C-1500)의 단면 사진=65,67,1
Fig3.1.16 케블라 복합재료 스프링의 단면 사진=65,67,1
Fig3.2.1 Collapsable liner의 개략도=72,74,1
Fig3.2.2 와인딩 전 F/W M/C에장착된 liner=73,75,1
Fig3.2.3 와인딩 과정=73,75,1
Fig3.2.4 AEA 전문가와 와인딩 과정정검=74,76,1
Fig3.2.5 성형품내의 PVA를 녹이면서 긁어 내는 과정=74,76,1
Fig3.2.6 liner를 제거한 후의 최종 성형품=75,77,1
Fig3.3.1 Tension Controller=77,79,1
Fig3.3.2 개발된 수지함침 장치=79,81,1
Fig3.3.3 F/W M/C에 설치된 mandrel과 dry winding 과정=80,82,1
Fig3.3.4 Oilless bearing 제작용 mandrel=82,84,1
Fig3.3.5 와인딩 조건이 입력되는 과정=92,94,1
Fig3.3.6 수지 squeeze out 과정=93,95,1
Fig3.3.7 inner tube의 사진=94,96,1
Fig3.3.8 outer tube의 사진=95,97,1
Fig3.3.9 Concentric composite tube=96,98,1
Fig3.3.10 Forces acting on concentric composite tube=96,98,1
Fig3.3.11 Schematic of experimental setup=98,100,1
Fig3.4.1 CADFIL의 입력 및 작동=100,102,1
Fig3.4.2 "L"형 Winding 과정=101,103,1
Fig3.4.3 "L"형 mandrel 및 성형품(검정:카본섬유, 우유색:유리섬유)=101,103,1
Fig3.4.4 Winding on a removable mandrel=102,104,1
Fig3.5.1 복합재료 고압 bottle=104,106,1
Fig3.5.2 Fiber optic sensor 감지구조=106,108,1
Fig3.5.3 실험장치 구성 개략도 및 winding 각도=107,109,1
Fig3.5.4 Attachment of BGS array on CFRP press vessel=107,109,1
Fig3.5.5 Pressure vessel with embedded FBG sensor array=108,110,1
Fig3.5.6 Gel-coated Pessure vessel with FBG array=108,110,1
Fig3.5.7 Finished CFRP pressure vessel with embedded FBG sensor array=109,111,1
Fig3.5.8 Fiber optic sensor data=110,112,1
Fig3.6.1 Transmission shaft 제작공정=111,113,1
Fig3.6.2 Filament winding of long propshaft=112,114,1
Fig3.6.3 Filament winding of long propshaft=113,115,1
Fig3.6.4 Filament wound CFRP propshaft=114,116,1
Fig3.6.5 Driveshaft winding=115,117,1
Fig3.6.6 복합재료 tube와 metal joint 접합형태=118,120,1
Fig3.7.1(a) Filament winding machine=119,121,1
Fig3.7.1(b) Filament Winding Machine의 도면=120,122,1
Fig3.7.2 필라멘트 와인딩 장비의 headstock=121,123,1
Fig3.7.3 필라멘트 와인딩 장비의 tailstock=122,124,1
Fig3.7.4 필라멘트 와인딩 장비의 carriage 및 carriage bed=122,124,1
Fig3.7.5 필라멘트 와인딩 장비의 eye 및 eye support=123,125,1
Fig3.7.6 필라멘트 와인딩 장비의 resin bath=124,126,1
Fig3.7.7 공압식 장력조절장치=124,126,1
Fig3.7.8 메인화면=125,127,1
Fig3.7.9 겹침폭과 기울기=126,128,1
Fig3.7.10 원점설정=128,130,1
Fig3.7.11 수동제어=129,131,1
Fig3.7.12 작업모델 선택=130,132,1
Fig3.7.13 작업화일 선택=131,133,1
Fig3.7.14 편집기의 선택=132,134,1
Fig3.7.15 시퀀스 프로그램 편집기=132,134,1
Fig3.7.16 도면수치입력 편집기=134,136,1
Fig3.7.17 속도 설정 창=135,137,1
Fig3.7.18 프로그램의 종료=135,137,2
Fig3.7.19 One boss type 압력용기 형상=137,139,1
Fig3.7.20 One boss type 압력용기의 dome 형상=138,140,1
Fig3.7.21 북합재료 압력용기 winding 장면=139,141,1
Fig3.7.22 boss가 없는 쪽의 복합재료 압력용기 winding=140,142,1
Fig3.7.23 AEA, Harwell 실험실에서의 Pressure Vessel Winding 장면=141,143,1
Fig3.7.24 Winding of CFRP pressure vessel on Al liner=142,144,1
Fig3.7.25 Gel-coating장면=143,145,1
Fig3.7.26 IR lamp를 이용한 pressure vessel의 경화 장면=144,146,1
Fig3.7.27 KlMM/AEA collaboration 작업에 의한 완성된 압력용기=145,147,1
Fig3.7.28 복합재료 고압용기 burst 준비장면=161,163,1
Fig3.7.29(a) 복합재료 압력용기 파괴장면=162,164,1
Fig3.7.29(b) CFRP Vessel의 파괴 시험 후 모습=162,164,1
Fig3.7.30 KlMO1 strain 측정=164,166,1
Fig3.7.31 KlMO1 파괴 strain 측정=164,166,1
Fig3.7.32 KIM02 35MPa (5,076psi) strain 측정=165,167,1
Fig3.7.33 KlM02 25MPa (3,626psi) strain 측정=165,167,1
Fig3.7.34 KlM02 25MPa (3,626psi) strain 측정=166,168,1
Fig3.7.35 KIM02 25MPa (3,626psi) strain 측정=166,168,1
Fig3.7.36 Tape winding 개념도=168,170,1
Fig3.7.37 Prototype 마그네트 프레임의 winding부위 단면치수=171,173,1
Fig3.7.38 성형공정흐름도=172,174,1
Fig3.7.39 제조된 prototype tape wound cylinder, winding 전의 실린더, winding후, 가공된 최종제품=173,175,1
Fig3.7.40 장력변화 특성그림=174,176,1
Fig3.7.41 Schematic and photo of the Mandrel=178,180,1
Fig3.7.42 Schematic of the resin bath=179,181,1
Fig3.7.43 Schematic of the fixture for split disk test=180,182,1
Fig3.7.44 Split disk tensile fixture and specimens=181,183,1
Fig3.7.45 Schematic of interlaminar shear strength test by short-beam method=181,183,1
Fig3.7.46 Split disk strength for individual facts=183,185,1
Fig3.7.47 Split disk strength for interaction facts=184,186,1
Fig3.7.48 Split disk modulus for individual facts=185,187,1
Fig3.7.49 Split disk modulus for interaction facts=185,187,1
Fig3.7.50 Short-beam strength for individual facts=187,189,1
Fig3.7.51 Short-beam strength for interaction facts=188,190,1
Fig3.7.52 Fiber volume fraction for individual facts=190,192,1
Fig3.7.53 Fiber volume fraction for interaction facts=191,193,1
Fig3.8.1 Isogrid 단면 형상:(a) 사각형, (b) 삼각형, (c) 육각형=194,196,1
Fig3.8.2 기본적인 6-node 및 8-node IsoTruss™ 그리드 구조=195,197,1
Fig3.8.3 6-node 및 8-node IsoTruss™ 2중 그리드 구조=195,197,1
Fig3.8.4 원통 그리드 전개도=196,198,1
Fig3.8.5 원통 그리드 단위 셀 치수=197,199,1
Fig3.8.6 제작된 분리형 맨드렐 금형=198,200,1
Fig3.8.7 필라멘트 와인딩에 의한 그리드 제작 공정=199,201,1
Fig3.8.8 복합재 원퉁 그리드 시제품=201,203,1