탄소섬유강화플라스틱(CFRP)은 항공우주, 차량, 토목 인프라 등 다양한 분야에 널리 적용되어 왔으나, 다른 재료에 비해 제조 시간, 노동 및 비용 부담이 크다는 문제가 있다. 그러나 복합재 제조를 위한 모니터링 시스템에 관한 연구는 제한적이다. 현재의 관심은 CFRP 설계 및 기능성 나노복합재에 치우쳐 있다. 따라서 본 연구에서는 전기적 저항 변화에 기반하여 CFRP의 진공 보조 수지 함침(vacuum-assisted resin infusion) 공정을 실시간으로 조사하기 위한 인-시투(in-situ) 모니터링 시스템을 제안한다. 구체적으로, 전극 두 가지 유형인 Cu 테이프와 은 페이스트를 여러 진공백 압력 조건에서 비교 분석하였다. 이어서 탄소섬유 단일 토우(single tow) 및 라미나(laminae) 스케일에서 수지 함침을 조사하였다. 함침된 수지는 라미나의 두께를 증가시키며, 그 결과 전기적 저항 또한 증가한다. 또한 수지의 경화 거동을 전기적 저항 변화와 연관시켜, 수지의 점도와 경화 정도를 식별할 수 있었다. 제안된 방법은 수지 전면(resin front)뿐만 아니라 경화 정도까지도 검출 가능하게 한다.

본 연구는 접착 필름 없이 일회성 공동경화(one-shot co-curing) 공정을 통해 제작된 CFRP/PVC 폼 코어 샌드위치 복합재의 계면 결합 신뢰성을 조사하고, 기존의 다단계 본딩 방법이 지닌 한계를 극복하는 것을 목표로 한다. 다양한 유형의 탄소섬유 프리프레그를 단일 단계 공정에서 오븐 또는 핫 프레스를 사용하여 PVC 폼 코어와 함께 공동경화하였다. 결합 강도를 평가하기 위해 기계적 시험, 광학 현미경, 초음파 시험을 수행했으며, 특히 코어로의 수지 함침(resin impregnation)에 초점을 두었다. 그 결과 3K 및 12K 배치(configuration)는 접착 필름이 없어도 충분한 결합 강도를 달성했으며, 파괴는 주로 폼 코어 내부에서 발생하였다. 접착 없는 복합재의 강도는 평균 기준으로 기존 복합재와 비교하여 0–3.63% 차이만 관찰되었고, 그에 더해 5.75–9.34%의 중량 절감 및 19.22–29.74%의 비용 절감이 확인되어, 성능 측면에서 수용 가능한 수준이었다. 반면 UD 및 6K 배치는 폼 코어로의 수지 함침이 불충분하여 계면 박리(interfacial debonding)가 나타났다. 초음파 비파괴평가(ultrasonic non-destructive evaluation)를 통해 계면에서의 계면 결합을 분석하였다. 본 연구는 접착 없는 일회성 공동경화의 구조적 실현 가능성을 규명하였다. 제안된 방법은 접착 필름 없이도 신뢰성 있는 샌드위치 복합재 제조를 가능하게 하며, 경량화와 비용 절감을 동시에 향상시킨다.

본 연구는 원자력 발전소의 증기발생기 튜브에서 잔류응력을 비교한다. 구체적으로는 재래식 가압경수로(PWR)의 U-튜브와 소형모듈원자로(SMR)의 나선형 튜브를 대상으로 한다. U-벤드 반경을 일정하게 유지한 상태에서 튜브 두께와 나선 형상을 변화시켰다. 형성 공정을 시뮬레이션하고 잔류응력 분포를 평가하기 위해 유한요소 해석을 수행하였으며, Yoshida-Uemori 운동학적 항복경화 모델을 사용하고 Swift 등방성 변형률 경화 법칙을 적용하였다. 해석 결과, 순수 굽힘 이론이 예측하는 유효 변형률은 시뮬레이션 결과와 밀접하게 일치하는 반면, 소성 변형 및 응력 진화의 양상은 서로 다른 변형 이력으로 인해 차이가 발생함을 보여주었다. 나선형 튜브는 모든 두께 및 나선 형상에서 U-튜브와 유사한 잔류응력을 나타내며, 이는 동일한 열처리 공정이 두 설계 모두에 적용될 수 있음을 시사한다.

본 논문은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 복합재를 접합하기 위한 새로운 접근법을 조사하며, 볼트나 리벳과 같은 기존의 기계적 접합 방법에서 흔히 나타나는 섬유 연속성의 단절 및 응력 집중을 완화하고자 한다. 구체적으로, 본 연구는 구리 와이어(직경: 0.25 mm)를 CFRP 표면에 수평 및 수직으로 배치한 경우가, 170 °C에서 15분간 경화하는 조건 하에서 접착 결합 성능에 미치는 영향을 평가한다. 단일 랩 전단 시험과 광학 현미경 분석을 수행하여 와이어의 배향과 경화 조건이 계면 강도, 접착 메커니즘, 그리고 파괴 양상에 미치는 영향을 규명하였다. 수직 정렬된 구리 와이어는 평균 전단 강도 20 MPa로 가장 높은 값을 나타냈으며, 이는 접착만으로 구성된 접합부에 비해 최대 439.74%의 하중 증가에 해당한다. 이는 수평 및 무(無)와이어 시편을 상회한다. 이러한 향상은 계면에서의 접착제 침투 및 기계적 맞물림이 강화되어, 접착층 내에서의 더 응집성(cohesive) 파괴가 유도되기 때문으로 해석된다. 본 결과는 구리 와이어의 배향이 접착제 침투, 계면 품질, 그리고 파괴 특성에 유의미한 영향을 미친다는 것을 보여준다. 또한 최적화된 경화 조건은 접착제의 안정성을 향상시키고 계면 열화(interfacial degradation)를 감소시켜, 응집성 파괴 경향을 강화한다. 본 연구는 구리 와이어 보강 접합 메커니즘에 대한 정량적이고 실용적인 통찰을 제공함으로써 복합재 전자 및 구조 응용 분야의 발전을 촉진할 수 있을 것으로 기대된다.