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FRP와 접착의 최신 기술

전문가 제언: ○ 탄소섬유는 거의가 탄소로 구성된 미세한 흑연결정 구조를 가진 섬유상 물질이다. 탄소섬유는 단독으로 사용되지 않고 보통 수지(resin), 세라믹, 금속 등을 모재로 하는 복합재료를 강화하고 기능을 부여하는 재료로 이용된다. 플라스틱 모재로는 열경화성 수지인 에폭시 수지가 주로 사용되지만 폴리아미드(polyamide) 계나 PEEK 계도 사용된다.

○ 탄소섬유를 에폭시, 폴리아미드 등의 기반(matrix) 수지에 성형 가공해서 제조하는 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)은 최신 복합재료 가운데서도 가장 주목받는 재료이다. 우수한 기계적 성질(고비강도, 고비탄성률)과 탄소질에서 나오는 특징(저밀도, 저열팽창률, 내열성, 화학안정성, 자기윤활성 등)을 같이 보유하고 있기 때문에 용도가 확대되고 있다.

○ CFRP는 낚시대, 골프 클럽 등 스포츠 용품에서 자동차, 항공, 위성 용 장비는 물론 내진 보강재 등 건설 자재에도 많이 이용되고 있다. CFRP는 고가이며 경화시간이 길다는 단점이 있으나, 최근에는 경화시간을 기존보다 훨씬 단축할 수 있고(약 1/15) 대형 부품도 부품 단위로 분할 성형할 수 있게 됨에 따라 제조비용을 절감할 수 있게 되었다.

○ 수지 제조사인 일본의 Toray사와 Nissan자동차사는 공동으로 국가 연구과제인 “자동차 경량화 탄소섬유강화 복합재료의 연구개발”을 2003~ 2008년 기간 동안 추진 중에 있다. 철에 비하여 50% 정도 가볍고 충돌 안전성 측면에서 1.5배의 에너지 흡수 능력이 있는 CFRP의 차량 시제품(prototype) 제작과 실증을 목표로 하고 있다.

○ 여기서는 일본에서의 FRP 및 그 접착에 관한 최근의 기술로서 흥미 있는 분야 몇 가지를 설명 한 것이다. FRP에 사용되는 기술과 접착 접합에 적용되는 기술은 제품을 경량화 할 수 있는 매우 효율적인 기술로서 로봇공학에서도 사용할 것을 권장하고 있다.

○ 고부가가치 신소재인 CFRP의 원재료 개발, 경화시간 단축, 성형 방법 개선 및 접합기술 개발 등을 통한 지속적인 원가 절감 및 용도 개발로 경쟁력 확보가 요망된다.

저자: Chiaki Sato
자료유형: 학술정보