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마이크로 CT를 이용한 우주, 항공용 선진복합재 연구

전문가 제언: ○ C/C나 CFRP 복합재는 우수한 성능에 의해, 특히 우주, 항공분야에서 구조재로서 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 역학적 성질이 이방성이어서 섬유가 없는 층간 방향 힘에 약해, 층간박리를 일으키기 쉬운 결점이 있다. 이 때문에 파괴 인성치를 올릴 목적으로, 두께 방향에 탄소섬유를 직입한 3차원 교직 탄소섬유강화재가 개발되었다. 또 본문과 같이 적층된 강화재를 공업용 재봉기로 층간 강화사를 사용 봉합하는 방법도 있다. 이 3차원강화 복합재의 손상이나 파괴현상은 여러 변수에 의해 매우 복잡한 것으로 알려져 왔다.

○ 필자들은 우주 수송계 구조부품용의 직교 3차원강화 C/C복합재 파괴현상을 micro CT를 활용 관찰하여, 복합재의 전단파괴 예측 역학적 이론을 구축하였고, 또 항공기용의 봉합강화 CFRP재의 층간 파괴거동을 역시 같은 장치로 관찰, 수학모델을 구축하였다. 그 결과의 수식적 기술은 생략되었으나, 파괴거동을 해명한 연구 성과를 소개하고 있다.

○ micro CT는 성능이 비약적으로 발전하여 비파괴검사의 강력한 수단이 되었다. 본고에서는 이 장치로 지금까지 검출하지 못한 파괴거동을 관찰하여 이론 구축에 활용하고 있다. 또 필자들은 장치의 발전방향에 대해 micro CT의 In—Situ화를 제안하는바 실현된다면 많은 연구 성과를 기대할 수 있겠다.

○ 우주항공용 복합재는 특히 안전운항을 확보하기 위하여 제품의 신뢰성이 가장 중요하다. 복합재의 매우 복잡한 파괴 메커니즘을 실험, 해석하여 이론을 수립하는 것은 앞으로 복합재 구조의 최적설계에 큰 도움이 될 것이다.

저자: SUGIMOTO Sunao, IWAHORI Yutaka, ISHIKAWA Takashi
자료유형: 학술정보