복합재 샌드위치 구조물에 적합한 코어 재료

전문가 제언

○ 복합재료는 비강성과 비강도가 높고 우수한 피로 특성과 내마모성 등의 특성을 가지고 있어 경량화에 유리하며 설계 단계에서 부품을 일체화하여 부품 개수를 줄일 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 두 개의 외피 적층판 사이에 코어(core) 재료를 삽입하는 샌드위치 구조는 가볍고 굽힘 강도 및 강성이 크며, 진동에 대한 감쇠성도 뛰어나 항공기는 물론 선박, 철도, 스포츠 등 대형 구조물에 다양하게 적용되고 있다.

 

○ 복합재 샌드위치 구조물은 코어 두께에 따른 최적설계를 통하여 세 가지의 하중조건(내압, 비틀림, 굽힘)에 대해 각 구조 개념의 좌굴계수, 파손지수, 고유진동수, 무게를 고려하여야 한다. 샌드위치 코어의 선택 조건은 코어 특성, 밀도, 수명주기성능 대비 총 제조비용의 균형을 고려하고, 열 저항(thermal resistance), 화학적 저항, 열전도도, 차음능력, 전기전도도, 진동감쇄, 내습성, 지속가능성 등을 검토하여야 하며, 다음으로 성형성과 적합성 등 제조 방법에 대해 고려하여야 한다.

 

○ 해외에서는 복합재 구조의 충격 모델링(Abrate), 항공기용 샌드위치 패널의 저속충격 시뮬레이션(Meo 등) 등 복합재 구조 기술개발을 선도하고 있고, 국내에서도 항공기용 샌드위치 복합재 구조의 충격손상 거동연구(2013년, 공창덕 등) 등 67편의 논문과 샌드위치 코어 재료의 강화 방법 및 강화된 샌드위치 구조물(2008년, 게엠베하) 등 15건의 특허가 등록되는 등 복합재 적용기술 개발은 비교적 활발하게 이루어지고 있다.

 

○ 국내에서 사용하는 샌드위치 코어용 폼 재료는 PVC 폼, 발사, Soric, Rohacell 등을 주로 사용하고, 허니콤 코어로는 알루미늄, Nomex를 사용하는데, 가구나 철도차량 등 일반 구조용도에는 국내에서 개발 생산된 재료를 사용한다. 그러나 항공우주 분야의 레이돔이나 B787 및 A380 등 항공기 구조물에는 대부분 수입재료를 사용한다. 향후 항공분야는 물론 자동차 부품을 복합재료로 대체하는 등 수요가 급증할 것을 대비하여 고품질 저가격 코어, 외피 및 적층기술에 대한 연구개발 확대가필요하다.

 

저자

Damian Bannister

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

일반기계

연도

2014

권(호)

58(2)

잡지명

Reinforced Plastics

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

32~37

분석자

나*주

분석물

• 복합재 샌드위치 구조물에 적합한 코어 재료.pdf [370,355 byte]

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