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공과대학 건설시스템공학과 김진국 교수 연구팀(박사과정 성민현, 석사과정 박가윤)이 두꺼운 탄소섬유복합소재(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)의 기계적 거동과 파괴 특성을 분석한 연구 결과를 바탕으로 공학 다학제(Multidisciplinary) 분야 세계 1위 저널인 Composites Part B: Engineering (JCR 상위 0.3%, IF:14.2)에 논문을 게재하였다. 논문 제목은 “Experimental study on failure behavior of thick anisotropic CFRP laminate and bolted joint”이다.

▲ 게재된 논문 표지

이번 연구 결과는 방위사업청 산하 국방기술진흥연구소가 주도하고 청암이앤씨 주식회사가 주관하는 국방 핵심기술 연구개발 과제인 “신소재를 활용한 장경간 교량 가설기술”의 일환으로 도출되었으며, 서울과학기술대학교 김진국 교수 연구팀과 단국대학교 이정휘 교수 연구팀(윤재용 학생)의 공동 연구로 수행되었다. 건설시스템공학과 성민현 박사과정생이 제1저자로, 박가윤 석사과정생이 공동저자로 참여하였으며, 김진국 교수가 교신저자로 참여했다. 

연구진은 건설 분야에서 기존 5mm 이하 수준의 보강재로 활용되어 온 CFRP를 하중을 직접 전달하는 주요 구조 부재로 확대 적용할 가능성에 주목했다. 이를 위해 20.4mm 두께의 두꺼운 CFRP 적층판을 대상으로 방향 별 인장·압축·전단 시험 및 볼트 접합부의 일면 전단 시험을 수행하고, 하중-변위 거동과 파괴 양상을 체계적으로 분석하였다. 

▲ 두꺼운 CFRP 인장시험편과 볼트접합부의 파괴 양상

이번 연구는 두꺼운 CFRP 재료 및 접합부의 파괴 특성을 함께 검토함으로써, 향후 CFRP의 구조 부재 적용 확대를 위한 기초 데이터를 제시했다는 점에서 큰 의의를 갖는다. 연구진은 분석된 결과가 두꺼운 CFRP의 기계적 거동에 대한 중요한 선행 연구 사례로 남을 것으로 기대한다고 밝혔다.

서울과학기술대학교 건설시스템공학과 지능형구조설계연구실 (Intelligent Structural design research Lab, ISLab)은 김진국 교수의 지도 아래 구조실험 뿐만 아니라 유한요소해석·인공신경망 기법 등을 활용한 다양한 사회기반시설물의 설계 및 성능평가 연구를 수행하고 있으며, 방탄·방폭 등 방호시설물의 성능평가 분야로도 연구를 확장하고 있다.