졸업논문 작성요강

제2분과 : 도시재생 및 도심활성화
		한국도시설계학회

				제2분과 : 도시재생 및 도심활성화
	2008 추계학술발표대회

1. 용지는 백상지로 하여 크기는 A4규격(가로 210mm, 세로 297mm)을 사용한다.

2. 모든 글자는 □글2002이상으로 작성하고 출력은 600dpi 레이져 프린터 이상으로 한다.

3. 첫 페이지 맨 윗줄 좌측에 제목을 쓰고, 두행간을 띄고, 좌측에 발표자 성명(국문이름하단에 영문이름 명기)을 쓰며, 두 행간을 띄고 논문을 시작한다. 발표자의 소속은 발표자 성명 하단에 명기한다.

4. 여백주기는 위쪽 20, 아래쪽 20, 머리말 15, 꼬리말 5, 왼쪽 15, 오른쪽 15 로 하며 글씨체, 글씨크기, 줄 간격은 편집세부사항에 따라 작성한다.

5. 문장의 시작은 두 글자를 띄고 시작하며(스타일로 지정되어 있음), 1단으로 작성한다.

6. 본문중의 제목들은 번호를 붙여 왼쪽 첫 자리부터 시작하여, 제목의 위 한 행간을 띄운다.

7. 그림과 표는 분문 해당 위치에 선명하게 그린다.

(표제목 - 좌측 상단에 <표 1>, 그림제목 - 중앙하단에 (그림 1))

8. 논문의 분량은 가능한 한 10페이지 내외로 한다.

9. 초록(abstract)은 영문으로 작성하되, 200단어 이내로 한다.

10. 본문 내 참고문헌의 번호는 [ ] 괄호를 사용하며, 별도의 각주처리 없이 참고문헌 목록에 일괄 기입 한다.

11. 본문 내 수식의 번호는 ( ) 괄호를 사용한다.

12. 장의 구성은 다음과 같이 한다.

1.

1.1

1)

①

가.

편집세부사항

1.1. 편집용지

용지종류	용지방향	여백주기(mm)							본문길이
		위쪽	아래쪽	왼쪽	오른쪽	머리말	꼬리말	제본
A4(210×297)	세로	20	20	15	15	15	5	0	227

1.2. 글자모양과 문단모양

구 분		글자모양				문단모양
		글꼴	장평 (%)	자간 (%)	크기 (P)	왼쪽 여백(P)	오른쪽 여백(P)	들여 쓰기(P)	줄간격 (%)	정렬 방식	비고
도입부	논문인덱스*	맑은고딕	100	-5	10	50	50	0	150	왼쪽
	제목				15				130	혼합
	소제목				12
	영문제목				12
	영문소제목				10
	이름				10				150
	영문이름				9
	저자소속				8

구 분		글자모양				문단모양
		글꼴	장평 (%)	자간 (%)	크기 (P)	왼쪽 여백(P)	오른쪽 여백(P)	들여 쓰기(P)	줄간격 (%)	정렬 방식	비고
본문	장타이틀	맑은고딕	100	-5	11	145	0	0	150	혼합
	장타이틀(소)	맑은고딕	100	0	10	150		0
	본문소제목	맑은고딕			10	150		0			진하게
	본문	맑은고딕			10	150		15
	표캡션	맑은고딕			9	0		0		왼쪽
	그림캡션	맑은고딕			9	0				가운데
	표내용	맑은고딕			9	0		10	140	혼합
	각주	맑은고딕			8	11		10	130
참고문헌	참고문헌 타이틀	맑은고딕	100	0	10	150		0	150
	참고문헌 본문	맑은고딕	100	0	10	160		0

1.3. 표모양

- 표 상단 및 하단 라인 : 두께 0.4

- 표 좌측 및 우측 라인 : 선없음

- 첫 번째 칸 하단 라인 : 두께 0.5 이중선

- 첫 번째 칸 면색 : 색상 0, 채도 0, 명도 201, 빨강 214, 녹색 214, 파랑 214

하이브리드 복합재의 멀티스케일 해석: 그래프팅 가공의 영향

하이브리드복합재의 멀티스케일 해석: 그래프팅 가공의 영향		2017

2017년		에너지시스템공학부 발전기계전공 20130000 진 수 재

Multiscale simulation study on hybrid composites:

Effect of grafting

	2017 중앙대학교 에너지시스템공학부 졸업논문집	l

진 수 재

Soojae Jin

중앙대학교 에너지시스템공학부

발전기계 전공

지도교수: 양 승 화

Abstract

Atomistic molecular dynamics simulation study to investigate the diffusion of hydrogen molecules in Ni-based alloys is performed. Using the modified embedded atom method (MEAM),  ......

1. 서론

1994년 Ajayan에 의해 탄소나노튜브를 첨가한 복합재가 처음 보고된 이후[1], 지난 20여년 간 열/전기/기계적 물성을 동시에 향상시킬 수 있는 다기능성 나노복합재에 관한 연구가 매우 활발히 진행되어왔다. 그러나 탄소나노튜브의 매우 우수한 물성에도 불구하고, 공업용 고분자와의 낮은 계면 점착특성, 나노튜브의 응집, 가공시의 굽힘으로 인한 물성 저하 등 다양한 인자들이 나노복합재 관련 연구의 해결과제로 여전히 남아있다. 이에 따라 탄소나노튜브를 단일한 강화재로 적용하기 보다는, 기존의 섬유강화 복합재에서 기지 상의 물성을 향상시키는 하이브리드 복합재 또는 탄소섬유 상에서 탄소나노튜브를 성장시키는 퍼지섬유복합재 등이 개발되었다. 이러한 형태의 복합재들은 탄소나노튜브를 적용한 구조용 복합재의 상업화를 보다 앞당길 것으로 보인다.

	l	2017 중앙대학교 에너지시스템공학부 졸업논문집

2. 연구방법론

2.1. 분자모델링

본 연구에서는 (10,0) 의 chirality를 가진 단일벽 나노튜브가 폴리에스터 수지 내에 보조적 강화재로 첨가된 탄소섬유복합재를 고려하였다. 탄소나노튜브의 그래프팅 가공에 따른 탄소나노튜브/폴리에스터 복합재의 물성을 우선적으로 예측하기 위해 Fig.1과 같은 형태의 나노복합재 단위 셀 구조를 분자모델링 하였다. 나노튜브의 체적분율은 6.4%이며, 나노튜브의 표면은 그래프팅 가공을 제외한 모든 결함은 없는 것으로 가정하였다. 원자 간 상호작용은 PCFF 포스필드를 적용하였다. 분자모델링은 Material Studio를 사용하였다.

<그림 1> 나노복합재 분자모델과(좌) 폴리에스터의 분자구조(우)

2.2. 미시역학 모델

본 연구에서는 가장 대표적인 Eshelby 해 기반 미시역학 모델인 Mori-Tanaka(M-T) 모델을 도입하여 나노튜브/폴리에스터, 그리고 나노튜브/폴리에스터/탄소섬유 구조의 물성예측에 단계적으로 적용하였다. M-T 모델은 경험적으로는 30%이내의 체적분율 에서는 복합재의 유효물성을 매우 정확하게 예측하는 것으로 알려져 있으며, 다음과 같이 주어진다.

[eqn: C _{comp} =C _{m} +f _{m} (C _{f} -C _{m} )A _{f}]                    (1)

여기서 C는 강성행렬, f는 체적분율, 그리고 A는 거시적 변형률 집중텐서이다. 하첨자 m과 f는 각각 수지와 강화재 상을 의미한다. 수식 입력 시 수식편집기 이용할 것

3. 연구결과 및 토론

3.1. 응력-변형률선도 및 기계적 물성

분자동역학 전산모사를 통해 도출된 나노복합재의 길이 방향과 가로 방향 응력-변형률 선도가 Fig.2에 주어져 있다. 나노튜브의 길이방향으로는 응력이 급격히 증가하는 반면, 가로방향으로는 순수한 폴리에스터 수준의 응력 증가가 관찰되었다. 또한 면내전단과 길이방향 전단거동에 있어서도 순수한 폴리에스터의 거동과 유사한 수준의 전단응력 증가가 나타났다.

3.2. 미시역학 예측 모델과의 비교

분자동역학 전산모사를 통해 도출된 나노복합재의 길이 방향과 가로 방향 응력-변형률 선도가 Fig.2에 주어져 있다. 나노튜브의 길이방향으로는 응력이 급격히 증가하는 반면, 가로방향으로는 순수한 폴리에스터 수준의 응력 증가가 관찰되었다. 또한 면내전단과 길이방향 전단거동에 있어서도 순수한 폴리에스터의 거동과 유사한 수준의 전단응력 증가가 나타났다. 나노복합재의 응력-변형률 선도로부터 3%의 변형률 영역에서 탄성계수를 구하였으며, M-T 모델로부터 예측한 해와 비교한 결과가 Table 1에 정리되어 있다. 길이 방향 영률의 경우 MD에서 예측한 값이 M-T 모델 예측해보다 크게 나왔다. 이는 폴리에스터가 나노튜브 표면에서 결정화 되면서 형성되는 흡착계면에 의한 것으로, M-T 모델에서는 이를 고려하지 않았기 때문이다. 반면, 길이 방향 영률을 제외한 나머지 탄성계수는 MD 예측 결과가 M-T 예측 결과보다 낮게 도출되었다. 이는 탄소나노튜브와 폴리에스터 간의 반데르발스 결합력이 계면의 완전결합을 가정할 만큼 강하지 않기 때문이다 [2]. 따라서 그래프팅 가공을 통해 계면 특성을 개선할 경우 보다 향상된 물성이 나타날 것으로 예상된다. 또한 나노복합재의 물성을 예측하는 데 있어 기존의 M-T 모델이 흡착계면이나 불완전 결합 특성, 그래프팅 가공의 영향 등을 고려할 수 있도록 수정할 필요가 있다. 향후 연구에서는 탄소나노튜브의 표면에  기능기를 부착시킨 후 이를 폴리에스터 기지와 직접 가교하는 분자모델링을 수행할 계획이다. 또한 수정된 M-T 모델을 분자동역학과 연계하는 방법의 적용을 통해 상기한 인자들을 모두 고려할 수 있는 하이브리드 복합재 물성예측 모델을 정립할 것이다.

<표1> 분자동역학 전산모사와 미시역학 모델 예측해의 비교

Unit [GPa]	EL	ET	GL	GT
분자동역학 전산모사결과	65.06	3.39	0.96	1.00
미시역학 예측해	60.95	3.45	1.20	1.16

4. 결론

분자동역학 전산모사를 통해 도출된 나노복합재의 길이 방향과 가로 방향 응력-변형률 선도가 Fig.2에 주어져 있다. 나노튜브

5. 참고문헌

[1] J. Jin, S. Yang. “Multiscale modeling of CNT/PET/Carbon fiber hybrid composites: effect of covalent grafting”, Science, Vol. 33, pp. 300~308, 2016

[2] F. Beer “Mechanical behavior of materials”, 7th edition, MacGrow Hill, 2015