복합소재의 구성 및 취급

복합소재의 구성 및 취급

복합소재

- 두 종류 이상의 물질을 결합시켜 본래보다 뛰어난 성질을 갖거나 아주 새로운 성질을 갖도록 만들어진 재료이다.

- 현대 항공기는 고강도이면서 가벼운 소재를 필요로 하기 때문에 복합소재를 사용한다.

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복합소재의 장/단점

장점

- 중량비에 대해 강도비가 높다.

- 금속보다 수명이 길다.

- 내식성이 매우 크다.

- 인장강도는 Steel/Al의 4~6배

- 유연성이 커서 복잡한 형태의 제작이 가능하다.

- 손쉽게 수리 가능하다.

단점

- 박리(Delamination)에 대한 탐지와 검사방법이 어렵다.

- 집중하중 및 압축하중에 약하다.

- 비용이 비싸다.

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복합소재의 구성

모재(Matrix)

- 보강재와 결합하고 하중을 보강재에 전달하는 역할

- 열경화성 수지 / 열가소성 수지 / 금속 / 세라믹 등이 사용

- FRP(Fiber Reinforced Plastic) 중 CFRP(Carbon), BFRP(Boron), GFRP(Glass) 등이 있으며 CFRP가 주로 사용

보강재(Reinforcing Material)

하중을 담당하는 역할

Aramid	- 인장강도와 유연성이 큼  - 높은 응력과 진동이 받는 부분에 사용
Carbon	- 사용 온도 범위가 큼  - 강도/강성이 크나 취성이 크고 가격이 비쌈
Fiber Glass	- 강도가 낮으나 내열성과 내화학성이 우수하며 가격이 저렴
Boron	- 높은 압축강도와 경도, 열팽창률이 크고 금속과의 접착성이 좋음
Ceramic	- 고온에서도 원래 강도와 유연성 유지

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복합소재를 항공기에 사용하는 이유

현대 항공기는 고강도이면서 가벼운 소재를 필요로하기 때문에 복합소재를 사용한다.

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복합소재의 검사

- 층의 분리, 중심과 외피의 접착이완, 습기와 부식 등에 의한 Delamination에 대해 초음파시험 / 음향방출시험 / 방사선 검사 등 항공기 제작사의 권고에 따라 검사한다.

- 가장 간단한 방법 중 하나인 Tap Test는 Delamination, 접착부분 이완의 존재 여부를 검사하는데 폭넓게 사용되며, 표면을 가볍게 두드려 불량의 유/무를 소리를 통해 듣고 판단한다.

- 그 외에 전기적 전도율을 통한 방법이 있는데 이는 저항 측정기로 점검한다.

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복합소재 취급 시 안전사항

복합재는 인체에 해롭기 때문에 먼지필터를 갖춘 방독면, 먼지 마스크 등의 보호장구를 반드시 착용한다.

수리 작업 시 안전사항	- 복합재료 수리 작업 시 사용하는 재료의 MSDS(Material Safety Data Sheet)내용을 반드시 숙지
눈 보호	- 보안경이나 얼굴 가리개를 착용하고 콘텍트 렌즈 착용은 금지
호흡기 보호	- 먼지필터를 갖춘 방독면 및 분진 마스크 등을 반드시 착용  - 환기가 잘되는 곳에서 작업하고 통풍시설의 필터는 정기적으로 교체
피부 보호	- 재료의 분진을 막기 위해 장갑 또는 보호용 의복을 착용
화재 방지	- 작업에 사용되는 대부분의 솔벤트는 가연성 물질이기 때문에 정전기가 발생할 수 있는 지역에서 멀리 떨어진 곳에 보관해야 하며 화재 발생에 대비해 소화기를 작업장에 비치