고무 소재 메타물질의 압축 시 에너지 흡수 특성 연구
저자
윤재원(J. W. Yun) ; 김민겸(M. K. Kim) ; 정효균(H. G. Jeong) ; 이주은(J. E. Lee) ; 오병주(B. J. Oh) ; 김윤철(Y. C. Kim) ; 서종환(J. Suhr)
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2021
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Korean
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자료형태
학술저널
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수록면
505-505(1쪽)
제공처
최근 도심 항공 교통(Urban Air Mobility, UAM)에 대한 관심이 집중되면서 뛰어난 에너지 흡수 특성에 대한 관심이 대두되고 있다. 하지만 기존의 위상 최적화(Topography Optimization), 비드 최적화(Bead Optimization) 등의 최적화 기법으로는 요구되는 특성을 구현하는 데 한계가 있다. 따라서 새로운 제조기술인 3D 프린팅 기술이 발전함에 따라 기존 물질의 성능을 뛰어넘는 에너지 흡수가 탁월한 구조에 대한 수요가 증대하고 있다. 본 연구에서는 기존에 존재하지 않은 물리적 특성을 지닌 메타물질을 반복적으로 배열하여, 새로운 에너지 흡수 특성을 구현하고자 한다. 위 메타물질은 Digital Light Processing (DLP) 기법으로 제작하였으며, Volume Fraction 을 통일하여 Open-cell 구조를 모델링하였다. 형상에 따라 크게 격자형(Lattice/Truss), 판형(Plate), 발포형(Foam), 외피형 (Shellular) 메타물질로 설계하여, 위 메타물질의 압축 시 에너지 흡수 특성을 압축시험과 구조해석(ABAQUS)을 병행하여 평가하였다. 평가 결과 굽힘거동(Bending Dominated Behavior) 특성을 보이는 메타 물질이 에너지 흡수가 탁월한 것을 확인하였다. 본 연구로 평가된 에너지 흡수가 탁월한 메타물질은 도심 항공 교통뿐만 아니라 자동차 산업의 도어 임팩트 빔설계, 항공우주산업의 기체 구조 설계 등 해당 특성을 요구하는 다양한 산업군에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 더불어 본 연구에서 제시한 메타물질 형상별 압축 시 에너지 흡수 특성 데이터를 통해 새로운 형상의 메타물질 구조 개발도 가능할 것으로 사료된다.
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