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SUMMARY

목차

약어 모음 33

제1장 연구개발과제 개요 34

제1절 연구개발의 목적 및 필요성 34

1. 연구개발 목표 34

2. 연구개발의 필요성 36

제2절 연구개발의 정의 및 범위 38

1. 연구개발의 정의 38

2. 연구개발의 범위 40

3. 연구의 비전 43

제3절 관련분야의 국내외 기술개발 현황 45

1. 국외 현황 45

2. 국내 현황 60

제2장 연구개발 수행 내용 및 결과 64

제1절 인증 절차 64

제2절 선정평가 절차 및 기준 95

1. 평가 개요 95

2. 평가 절차 95

3. 평가기준 96

제3절 통계분석 절차 99

1. 통계분석에 사용하는 통계 및 확률 용어 101

2. 정규화(Normalization) 절차 104

3. 환경간의 데이터 통합 106

4. 재료허용치 계산절차 107

5. 수정 변동계수 방법 112

6. 특이점 시험 113

7. 부분 모집단의 호환성 검정 115

8. 뱃치대 뱃치 변동이 존재할 때의 정규 분석 절차 121

9. 단일 모집단에 대한 정규 분석 절차 124

10. 단일분포에 대한 비모수적 분석 절차 125

제4절 탄소섬유 테이프 복합재료 127

1. 인증시험계획서(Material Qualification Test Plan) 127

2. 재료규격서(Material Specification) 127

3. 공정규격서(Process Specification) 128

4. 재료물성 인증보고서 129

5. 통계분석 보고서 221

6. 라미네이트 시험 241

제5절 유리섬유 패브릭 복합재료 275

1. 인증시험계획서 275

2. 재료규격서 275

3. 공정규격서 276

4. 재료물성 인증보고서 277

5. 통계분석 보고서 359

제6절 탄소섬유 패브릭 복합재료 385

1. 인증시험계획서 385

2. 재료규격서 385

3. 공정규격서 386

4. 재료물성 인증보고서 387

5. 통계분석 보고서 474

제7절 유체민감도 및 냉장보관 시험 493

1. 유체민감도 시험 493

2. 냉동보관 및 상온노출 수명시험 503

제8절 소형항공기용 국산 복합재료 인증 510

1. 소형항공기용 국산 복합재료 인증체계 수립 510

2. 국산 복합재료 인증활동 수행 525

제9절 복합재료 미시역학 파손 해석 574

1. 연구개발의 목적 및 필요성 574

2. MMF 파손 해석 모듈 개발 574

3. MMF-EFM 파손해석 모듈 개발 575

4. 강성저하 모델 분석 및 개발 576

5. PFA 프로그램 개발 578

6. 전후처리 인터페이스의 개발 581

7. 확률/통계 해석 프로그램 개발 582

8. 연구 개발의 결과 및 활용 범위 589

제10절 데이터베이스 공유 590

1. 재료 동등성 시험 592

2. 수락시험 601

3. 복합재료 데이터베이스 공유 홈페이지 606

제11절 해외 유사 재료와 물성치 비교 610

1. 탄소섬유 테이프, B-Basis 비교 610

2. 유리섬유 패브릭, B-Basis 비교 611

3. 탄소섬유 패브릭, B-Basis 비교 611

제3장 최종 연구성과 및 적용실적 612

제1절 주요 연구성과 612

제2절 성과지표 및 성과물 613

제3절 적용 실적 616

1. 신규과제에 적용 616

2. 항공우주복합재료 데이터센터 지정 616

제4장 연구목표 달성 및 효과 620

제1절 연구목표 달성도 620

1. 정성적 목표 620

2. 정량적 목표 621

제2절 연구성과의 효과 분석 622

1. 경제적 효과(수입대체 효과) 622

2. 기술적 효과 622

3. 연구개발 성과의 정책적 효과분석 623

제5장 연구성과의 활용 및 추가연구 필요성 626

제1절 연구성과 활용 626

1. 복합재료 항공기에 적용 626

2. 무인기에 활용 가능 628

제2절 정책반영을 위한 방안 631

1. 연구성과 향후 활용방안 631

2. 법규 정비사항 636

3. 절차(훈령·고시등) 정비사항 638

참고 문헌 644

부록 648

1. 기타사항(중요 연구 변경사항 등) 650

가. 항공안전기술개발사업단 소재선정(2012.08.24) 650

나. 예산변경 652

2. 논문, 특허 등 정량적 성과 655

(1) 논문게재 성과 655

(2) 학술대회 및 세미나 발표 성과 656

(3) 특허 성과 657

(4) 지식재산권(S/W 프로그램) 657

[별책][내용없음] 25

표 1-1. NCAMP의 재료 및 공정관리 사례 53

표 2-1. 라미나수준의 기계적 물성시험 매트릭스 132

표 2-2. 미경화 프리프레그와 수지 시험 133

표 2-3. 경화된 라미나의 물리적 물성 시험 매트릭스 133

표 2-4. 라미나 시험 데이터에 대한 권장 B-Basis값 224

표 2-5. 라미나 데이터의 시험 결과 요약 225

표 2-6. Statistics and Basis for 0˚Tension strength data 228

표 2-7. Statistics for 0˚Tension modulus data 228

표 2-8. Statistics and Basis for 90˚Tension strength data 230

표 2-9. Statistics for 90˚Tension modulus data 230

표 2-10. Statistics and Basis for 0˚Compression strength data 232

표 2-11. Statistics for 0˚Compression modulus data 232

표 2-12. Statistics and Basis for 90˚Compression strength data 234

표 2-13. Statistics for 90˚Compression modulus data 234

표 2-14. Statistics and Basis for IPS strength data 237

표 2-15. Statistics for IPS modulus data 237

표 2-16. Statistics and Basis for short strength data 239

표 2-17. 특이점 240

표 2-18. 라미네이트 요약 자료 241

표 2-19. 라미네이트 시험 데이터에 대한 KARI 권장 B-Basis값 252

표 2-20. 라미네이트 데이터의 시험 결과 요약 253

표 2-21. OHT1 Strength 데이터의 통계, 기저값과(또는) 추정치 256

표 2-22. OHT2 Strength 데이터의 통계, 기저값과(또는) 추정치 259

표 2-23. OHT3 Strength 데이터의 통계, 기저값과(또는) 추정치 261

표 2-24. OHC1 Strength 데이터의 통계, 기저값과(또는) 추정치 263

표 2-25. OHC2 Strength 데이터의 통계, 기저값과(또는) 추정치 265

표 2-26. OHC3 Strength 데이터의 통계, 기저값과(또는) 추정치 267

표 2-27. FHT1 Strength 데이터의 통계, 기저값과(또는) 추정치 269

표 2-28. FHT2 Strength 데이터의 통계, 기저값과(또는) 추정치 271

표 2-29. FHT3 Strength 데이터의 통계, 기저값과(또는) 추정치 273

표 2-30. 특이점 274

표 2-31. 라미나 시험 데이터에 대한 KARI 권장 B-Basis값 362

표 2-32. 라미나 데이터의 시험 결과 요약 363

표 2-33. WT Strength 자료의 통계, 기저값과(또는) 추정치 366

표 2-34. WT Modulus 자료의 통계 366

표 2-35. FT Strength 자료의 통계, 기저값과(또는) 추정치 369

표 2-36. FT Modulus 자료의 통계 369

표 2-37. WC Strength 자료의 통계, 기저값과(또는) 추정치 372

표 2-38. WC Modulus 자료의 통계 372

표 2-39. FC Strength 자료의 통계, 기저값과(또는) 추정치 375

표 2-40. FC Modulus 자료의 통계 375

표 2-41. IPS Strength 자료의 통계, 기저값과(또는) 추정치 379

표 2-42. IPS Modulus 자료의 통계 379

표 2-43. SBS Strength 자료의 통계, 기저값과(또는) 추정치 382

표 2-44. 특이점 384

표 2-45. 라미나 시험 데이터에 대한 권장 B-Basis 값 476

표 2-46. 라미나 데이터의 시험결과 요약 477

표 2-47. Statistics and Basis for Warp Tension strength data 480

표 2-48. Statistics for Warp Tension modulus data 480

표 2-49. Statistics and Basis for Fill Tension strength data 482

표 2-50. Statistics for Fill Tension modulus data 482

표 2-51. Statistics and Basis for Warp Compression strength data 484

표 2-52. Statistics for Warp Compression modulus data 484

표 2-53. Statistics and Basis for Fill Compression strength data 486

표 2-54. Statistics for Fill Compression modulus data 486

표 2-55. Statistics and Basis for IPS strength data 489

표 2-56. Statistics for IPS modulus data 489

표 2-57. Statistics and Basis for short strength data 491

표 2-58. 특이점 492

표 2-59. RTD에서 유체의 노출 조건 493

표 2-60. ETD에서 유체의 노출 조건 494

표 2-61. RTD에서 유체의 노출 조건 497

표 2-62. ETD에서 유체의 노출 조건 497

표 2-63. RTD에서 유체의 노출 조건 500

표 2-64. ETD에서 유체의 노출 조건 500

표 2-65. 복합재료의 강성 580

표 2-66. lamina level 시험 결과 585

표 2-67. pooling method를 적용하여 데이터 수를 보강한 후의 분포 585

표 2-68. OHT1 laminate에 대한 1000개 샘플의 해석결과 588

표 2-69. 100개의 B-basis 값을 산출한 결과 588

표 2-70. MATERIAL EQUIVALENCE TESTING REQUIREMENTS FOR PHYSICAL,... 595

표 2-71. MATERIAL EQUIVALENCE TESTING REQUIREMENTS FOR CURED LAMINA... 596

표 2-72. MATERIAL EQUIVALENCE TESTING REQUIREMENTS FOR CURED LAMINA... 597

표 2-73. SUITABLE PASS/FAILURE CRITERIA FOR PHYSICAL/CHEMICAL/THERMAL... 599

표 2-74. SUITABLE PASS/FAILURE CRITERIA FOR MECHANICAL PROPERTIES 600

표 2-75. ACCEPTANCE TEST MATRIX FOR PHYSICAL, CHEMICAL, AND THERMAL... 602

표 2-76. ACCEPTANCE TEST MATRIX FOR CURED LAMINA PHYSICALPROPERTIES 603

표 2-77. ACCEPTANCE TESTING FOR CURED LAMINA PROPERTIES 604

표 2-78. PREPREG VISUAL DEFECTS AND THEIR ACCEPTABLE LEVELS 605

표 2-79. TEST FREQUENCY FOR ACCEPTANCE TESTING 606

표 5-1. 형식증명 전문검사기관과 복합재 인증 전문검사기관의 지정요건 비교분석표 642

그림 1-1. Building Block Approach를 위한 데이터베이스 36

그림 1-2. 복합재료 데이터베이스와 활용 39

그림 1-3. Building Block Approach에서 본 과제의 범위 41

그림 1-4. SPECIMEN SELECTION METHODOLOGY AND TRACEABILITY 42

그림 1-5. AGATE 프로그램에서 제안한 복합재료 데이터베이스 활용 45

그림 1-6. FAA의 AGATE 방법 승인 46

그림 1-7. 재료동등성절차를 활용한 데이터베이스 개발 47

그림 1-8. FAA의 NCAMP 방법 승인 48

그림 1-9. 유럽항공안전청(EASA)의 NCAMP 방법 승인 49

그림 1-10. 균형잡힌 인증 요건 50

그림 1-11. Roadmap-Use of New Material in Design and Structural Substantiation 51

그림 1-12. NCAMP/CMH-17 데이터 흐름 52

그림 1-13. Relationship between various entities in composite qualification 55

그림 1-14. 기존의 BBA 방법과 AIM에 의한 Certification 비교 57

그림 1-15. Certification by Analysis Approach for Composite Structures 58

그림 1-16. Certification by Virtual Testing Roadmap 59

그림 1-17. 국내의 인증절차 61

그림 1-18. 국토부의 인증검사관리 공문 62

그림 2-1. 재료허용값 산출을 위한 데이터 처리 절차(DOT/FAA/AR-03/19) 108

그림 2-2. 변동계수의 비등산성인 경우 재료허용값 산출을 위한 데이터 처리 절차 120

그림 2-3. 시편 선정 방법론 131

그림 2-4. Batch Plot for 0˚Tension normalized strength 227

그림 2-5. Batch Plot for 90˚Tension measured strength 229

그림 2-6. Batch Plot for 0˚Compression normalized strength 231

그림 2-7. Batch Plot for 90˚Compression measured strength 233

그림 2-8. Batch Plot for IPS 5% strain strength 235

그림 2-9. Batch Plot for IPS 0.2% offset strength 236

그림 2-10. Batch Plot for short beam strength 238

그림 2-11. 뱃치별 정규화 OHT1 Strength 255

그림 2-12. 뱃치별 정규화 OHT2 Strength 258

그림 2-13. 뱃치별 정규화 OHT3 Strength 260

그림 2-14. 뱃치별 정규화 OHC1 Strength 262

그림 2-15. 뱃치별 정규화 OHC2 Strength 264

그림 2-16. 뱃치별 정규화 OHC3 Strength 266

그림 2-17. 뱃치별 정규화 FHT1 Strength 268

그림 2-18. 뱃치별 정규화 FHT2 Strength 270

그림 2-19. 뱃치별 정규화 FHT3 Strength 272

그림 2-20. 뱃치별 정규화 WT Strength 365

그림 2-21. 뱃치별 정규화 FT Strength 368

그림 2-22. 뱃치별 정규화 WC Strength 371

그림 2-23. 뱃치별 정규화 FC Strength 374

그림 2-24. 뱃치별 IPS 5% Strain Strength 377

그림 2-25. 뱃치별 IPS 0.2% Offset Strength 378

그림 2-26. 뱃치별 SBS빔의 측정된 Strength 381

그림 2-27. Batch Plaot for Warp Tension normalized strength 479

그림 2-28. Batch Plot for Fill Tension normalized strength 481

그림 2-29. Batch Plot for Warp Compression normalized strength 483

그림 2-30. Batch Plot for Fill Compression normalized strength 485

그림 2-31. Batch Plot for IPS 5% strain strength 487

그림 2-32. Batch Plot for IPS 0.2% offset strength 488

그럼 2-33. Batch Plot for short beam strength 490

그림 2-34. NCAMP 조직 구조 512

그림 2-35. 재료 인증 및 물성치 데이터 획득 프로세스 517

그림 2-36. 제품 제작자를 위한 동등성 프로세스 520

그림 2-37. NCAMP 문서 개정 프로세스 521

그림 2-38. 국산 복합재료 인증추진 체계도 522

그림 2-39. 국산 복합재료 인증절차도 523

그림 2-40. 임의의 점에서의 미시응력 574

그림 2-41. MMF 파손기준식 575

그림 2-42. EFM의 흐름도 575

그림 2-43. 기대 응력의 차이 576

그림 2-44. 복합재료층 내부의 결함섬유 577

그림 2-45. PFA 솔버의 해석 순서도 579

그림 2-46. 복합재료의 강도 580

그림 2-47. 시편 강도 580

그림 2-48. Hexcel 8552/IM7 NO-HOLE 예제의 PFA 해석 결과 581

그림 2-49. Hexcel 8552/IM7 HOLE 예제의 PFA 해석 결과 581

그림 2-50. PFA/통계 해석 모듈의 인터페이스 구성 582

그림 2-51. 섬유기지 구성 재료 특성 및 ply 재료 특성, 적층 순서 입력 대화창 582

그림 2-52. N-CAMP HEXCEL 8552 AS4 시험 결과 분포 583

그림 2-53. Hexcel 8552 IM7 축방향 인장하중에 의한 시험 결과(RTD 조건) 583

그림 2-54. Hexcel 8552 IM7 축방향 인장하중에 의한 결과 분포(RTD) 584

그림 2-55. Hexcel 8552 IM7 축방향 인장하중에 의한 결과 분포(ETW 조건) 584

그림 2-56. 재료동등성절차를 활용한 데이터베이스 공유의 예 590

그림 2-57. 재료 동등성 시험과 재료허용값 591

그림 2-58. 재료 동등성 시험의 뱃치/제작/환경을 고려한 시편 수 594

그림 2-59. 복합재료 데이터베이스 공유를 위한 홈페이지 607

그림 2-60. 미국 NCAMP의 홈페이지 609

그림 3-1. Certificate of Aerospace Composite Materials Data Center 617

그림 3-2. 참조표준 데이터센터 제30호 지정 618

그림 5-1. Building Block Approach의 제일 하부인 1단계 627

그림 5-2. 실제 항공기 개발에 사용한 coupon시험 Matrix 627

그림 5-3. 무인기 개발 일정 및 복합재 데이터 활용 628

그림 5-4. 미국 NCAMP 참여업체 631

그림 5-5. 미국 NCAMP 홈페이지 및 홈페이지를 통한 데이터 공유 632

그림 5-6. 한국항공우주연구원에서 자료공개, 사업소개 등을 위하여 운영중인 홈페이지 633

그림 5-7. KC-100 일부 2차 구조부 적용부위 예상 635