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개요

기본개념

composite

Composite = Matrix
Material
+ Reinforcement
두 종류 이상의 소재를 복합화한 후 물리적, 화학적으로 각각의 소재가 원래의 상을 유지하면서 원래의 소재보다 우수한 성능을 갖도록 한 재료로 인공적으로 제조되어야 하며 두 종류 이상의 물질간의 계면을 가지고 있다. 크게 모재(Matrix Material)와 강화재(Reinforcement)로 구성되어 있다.

역사

기원 고대이집트에서 벽돌의 강도를 높이기 위해 밀짚으로 보강된 벽돌에서 기원.
1940년대 유리섬유 복합재료 개발
FRP(Fiber Reinforcement Plastic) 산업 시작
1960년대 듀폰(DuPont)사에 의해 견고하고 가벼운 케블라 섬유가 개발
다양한 고성능 섬유 개발(보론, 실리콘 카바이트, 탄소, 알루미나)
1980년대 탄소섬유 국내 생산
복합재료 학회 창립
2000년대 전투기 등 다향한 분야에 활용

장·단점

장점 단점
다기능 재료 → 다양한 디자인
우수한 내부식성
피로, 균열, 충격파괴에 대한 강한 저항성
제조방법 용이(정형가공 가능)
낮은 열팽창계수(고지대, 우주공간 등 온도 차가 큰 곳에 적합)
제작 및 결합공정 단순 → 구매 및 기타비용 절감 가능
내,외면 조립 가능 → 치구 가격 절감 가능
자동화 가능
이방성(원하는 방향으로 강도 조절 가능)
무게 대비 고강도 → 연료절감, 항속거리 증가
고가의 자재 가격
작은 탄성계수
낮은 내열성 및 난연성
느린 성형속도
표면에 손상이 생기기 쉬움
복잡한 설계조검 및 해석
고온에서 구조물 강도 저하
복잡하고 고가의 검사방법

복합소재의 적용

무게절감 | 낮은 열 팽창율 | 고탄성 효과
우주항공 동체, 날개, 운전실, 객실, 내장재, 우주선 등
자동차 자체, 타이어코드, 에어백, 안전벨트, 헤드라이너, 도어트림 등
철도차량 전두부, 운전실, 객실, 내장재, 시트, 후드, 지붕 등
해양수송 선체, 운전실, 객실, 내장재, 돛, 마스터, 고무보트 등