폴리머 복합재의 화재에 대한 구조 모델링

전문가 제언

○ 복합재료는 사용 용도에 따라 구조재로 사용되는 것과 우수한 내열성 때문에 내열재로 사용되는 두 부류로 크게 나눌 수 있다.

○ 내열재로 사용하는 경우에 대하여는 단순히 고온에 노출된 경우와, 고속의 유동이 수반된 고온에 노출되는 경우 등이 있다. 이러한 경우에 구조적인 강도는 다른 구조재료에서 감당하므로 열 해석만을 하고 있다. 즉 열전도, 대류, 복사 등 제반 열전달 현상과 열분해, 숯의 형성, 구멍 형성과 휘발성 문제 등을 다루는 열화학적 해석 등을 수행하며, 유속이 있는 경우 기계적 삭마까지도 고려한다. 우리나라에서도 국방 분야 등에서는 위 내용의 연구 개발이 이루어지고 있다.

○ 구조재로 사용하는 경우 그 용도의 특성상 압축 강도, 인장 강도, 탄성계수 등 일반적인 기계적 특성만 고려하는 것이 통상적인 방법이고, 한 면이 불과 접촉되는 상황에서의 기계적, 화학적 특성 변화 등을 살펴보는 경우는 그리 흔하지 않은 것이 현실이다.

○ 그러나 복합재가 건축을 위시하여 컨테이너, 기차, 차량 등 다양한 형태의 구조재로 우리 생활공간에 자리 잡고 있다. 국내에서도 객차에서의 화재를 대비하는 차원으로, 화재 노출에 대한 복합재료 연구 등이 일부 이루어지고 있으나, 선진국에 비하면 미약하다.

○ 조사된 바와 같이 미국, 영국, 호주 등에서는 구조용 복합재료가 불에 노출된 경우에 대하여 열화학적 반응과정에 대한 모델을 설정하고, 이를 바탕으로 해석 등을 통하여 손상 모델링, 기계적 모델링을 수행하고 있다. 적층재의 경우에는 좋은 모델들이 개발되었음을 보여주고 있다. 그러나 상대적으로 샌드위치 구조재료에 대하여는 연구 개발의 여지가 있음을 보인다.

○ 전술한 대로 국내에서 일부 조사가 되고 있으나 필요 시 개발된 적층재 모델들을 원용, 보완할 수 있을 것이다. 그 외에도 샌드위치 복합재료나 전단력 하중, 피로 등 조사할 분야가 많이 있다. 또 개별 과정 해석 모델을 실제 현상과 부합하는 병합 모델로 개발하는 것도 중요하다.

저자

A.P. Mouritz, et al

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

일반기계

연도

2009

권(호)

40

잡지명

Composites Part A: Applied Science and Manufacturing

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

1800~1814

분석자

이*호

분석물

• 폴리머 복합재의 화재에 대한 구조 모델링.pdf [391,721 byte]

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