[논문]탄소섬유의 최신 응용 동향

이태호; 길상철

doi:10.9766/kimst.2012.15.4.492

탄소섬유의 최신 응용 동향
Status of the Recent Applications of Carbon Fiber 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.15 no.4, 2012년, pp.492 - 501

이태호 (한국과학기술정보연구원(KISTI) ReSEAT 프로그램) , 길상철 (한국과학기술정보연구원(KISTI) 기술정보분석실)

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, the status of the recent applications of carbon fiber was investigated through the published papers, informations or data of the internet etc. The production cost of the carbon fiber will be lowered and in the other hand the quality would be upgraded. Therefore in the automobile area, the use of the carbon fiber will be increased, specially for the high quality cars and the sports cars. Also the structures, wings and many secondary parts of the commercial airplanes will be made of carbon fibers more and more. The carbon fiber applications are extended to many fields including ship buildings like as boats, canoes and retrofitting in civil engineering, sporting goods, instruments etc.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 조사는 이러한 탄소섬유에 대하여 세계 여러 나라의 개발과 응용 현황, 그리고 추세 및 동향을 파악하여 산업 현장의 종사자들을 포함한 관련자들의 참고 자료가 되고, 또 관련 분야의 학술 활동 현황을 조사하여 학문적 연구 개발에 대한 참고 지표가 되도록 하였다.

제안 방법

“carbon fiber” and “aircraft”와 같이 응용분야를 포함하는 토픽으로 검색하였다.
즉 탄소섬유는 탄소섬유에폭시 수지 및 탄소섬유를 강화재로 하는 탄소섬유 강화 플라스틱 등의 복합재료로서 응용이 다양하여, 탄소섬유의 적용과 사용은 자연스럽게 탄소섬유 강화 복합재료로서의 용도를 의미하게 된다. 다음 절에서는 이러한 탄소섬유에 대하여 구조 재료용과 내열 삭마형으로 구분하여 응용 면을 살펴보았다.
“carbon fiber” and “aircraft”와 같이 응용분야를 포함하는 토픽으로 검색하였다. 전체적인 학술 정보 분석은 전술한 것과 같이 탄소섬유와 응용분야를 and로 묶은 항목을 모두 열거한 검색 결과를 모집합으로 하여 조사하였다. 검색 결과 비행기, 항공우주 분야에는 비교적 활발한 학술 활동이 나타나고 있으나, 자전거를 위시하여, 배나 보트 그리고 운동용품과 관련된 낚시 대나 테니스 라켓, 골프 클럽 등의 분야에는 학술적으로는 발표가 드물게 나타나고 있다.
추가로 탄소섬유의 응용과 관련된 학술활동을 ISI Web of Knowledge 플랫폼의 Web of Science를 활용하여 비교적 최근 연도인 2000년부터 현재(2011.10)까지 발표된 탄소섬유의 응용에 관한 학술 연구 동향 정보를 조사하였다. “carbon fiber” and “aircraft”와 같이 응용분야를 포함하는 토픽으로 검색하였다.

대상 데이터

. Airbus 회사의 초대형 비행기 A380은 2007년 10월 Singapore Airline에서 상용 운행을 개시하였는데, 중심 날개, 동체 등에 CFRP 35 톤을 사용하 였다. 유리섬유를 포함하여, 탄소섬유 등 복합재료가 22% 사용되었다^[3,13].
검색된 총 논문 수는 2,878편을 한국과학기술정보연구원의 “수요자 맞춤형 연구개발 조기경보체제 구축(K-10-L02-C02-S02)”으로 개발한 정보 분석 시스템을 활용하여 분석하였다.
미 해군은 소형 선박의 갑판, 돛대, 구축함의 파이프 라인, 잠수함의 수로(Fairwaters)와 케이스 등에도 복합 재료를 사용하였다. 그 외에도 프랑스 해군, 노르웨이, 스웨덴, 네덜란드 해군 등에서도 복합 재를 사용하였는데, 이것은 특히 녹 등 부식에 좋은 특성을 갖고 있 는 것도 큰 이유이었다.
. 비행기 마루 빔(Floor Beam)과 수직, 수평 미익(Stabilizer)에 적용하였 으며, 그 외에도 엔진 낙셀(Engine Nacelle), 랜딩기어 도어, Aileron 등의 2차 구조물에도 사용하였다. 고급 탄소섬유를 T800급 이상으로 간주하면 이후의 새로운 비행기에는 고급 탄소섬유를 사용한다고 보아도 큰 무리는 없을 것으로 보인다.
사용한 상용 탄소섬유는 탄성률이 대략 230GPa로 E-유리섬유 보다 3배 정도 높고 탄소섬유 비중은 1.8 로 유리섬유의 약 70% 정도이었다. 그래서 이 복합재료를 사용한 구조물은 얇고 가볍게 되었다.
이 자동차에 사용한 탄소섬유 복합 재료는 Quantum Composites 회사의 AM C8590과 8595인데, 그 특성을 Table 1에 표시하였다^[8].

성능/효과

Table 2는 논문의 인용지수를 나타낸 것이다. 국가 별 논문의 수준 지수 분석 결과 독일이 가장 높은 값(1.534)을 보여 논문의 피인용 관점에서 질적 수준이 가장 우수한 것으로 나타났다. 평균 이상의 수준을 보이는 국가는 독일(1.
인용 지수 분석 결과 Korea Advanced Institute Science & Technology가 가장 높은 값(4.395)을 보여 논문의 피인용 관점에서 질적 수준이 가장 우수한 것으로 나타났다.
탄소섬유 관련 논문의 저자 소속기관을 분석한 결과 Chinese Academy Science가 39편의 논문을 발표하여 전체 2,878편의 논문 중 1.36%를 점유하며 가장 많은 논문을 발표한 것으로 나타났다. Tokyo Institute Technology는 36편(1.

후속연구

한편 탄소섬유는 소재의 특성상 미사일과 같은 방위 산업에 적용되고 있어 기술 이전은 물론 제품의 수입 자체도 어려워, 미국, 일본, 유럽 등의 선진국에서 고 품질인 경우, 즉 첨단급 탄소섬유는 수출도 규제하고 있다. 따라서 방위 산업을 포함하여, 항공우주, 잠수정 등의 선박, 극한 조건에 적용할 수 있는 로봇의 개발, LNG 탱크를 포함한 고압 저장용 탱크, 풍력 발전 블레이드 등 21세기의 고 부가가치 산업에 적용할 수 있는 첨단급 탄소섬유의 자체 생산 기반기술이 개발되어야 할 것이다.
우리나라의 발표 현황은 10대 국가 중에 6위에 올라있어, 현재 국내에 탄소섬유 생산 공장도 하나 제대로 갖고 있지 못한 상황을 감안하면 학술활동은 활발한 편이다. 원자재를 수입하여 활용하는 여건에서도 적용 성과 관련하여 연구 개발은 나름대로 수행하고 있는 것으로 판단할 수 있고 앞으로 생산 공장의 가동과 함께 탄소섬유에 대한 응용과 학술 활동도 더욱 확대되리라 본다.
이상 간단히 살펴본 우주용에 적용되는 탄소섬유는 구체적으로 표시되고 있지 않으나, 특성상 T800은 물론이려니와 개발되고 있는 최고급, 최상의 탄성률과 인장강도 등을 갖고 있는 탄소섬유를 필요로 하는 분야일 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	탄소섬유가 가지는 특성은?	또 탄소섬유는 고강도 고인성의 특성 외에도 융삭 재료로서의 특성도 갖고 있다. 즉 고온 하에서 탄소섬 유가 화학반응을 하게 되면, 자체적으로 열을 흡열하여, 전달되는 열을 차단하는 내열재 역할을 한다.
	탄소섬유가 적용될 수 있는 분야에는 어떤 것이 있는가?	그 중에 하나로 인간의 생활에 사용하는 소재는, 무겁고, 약하고, 쉬 부서지는 것보다는 가벼우면서도 질기고 강한 쪽으로 눈부시게 발전되고 있다. 특히 자동차, 선박, 철도, 항공 우주 등 다양한 분야의 운송 시스템에는 오래 동안 철강, 알루미늄 등의 금속 소재가 주를 이루어 왔는데, 새로이 가볍고 강도가 높은 복합재료가 등장하기 시작하였다.
	탄소섬유 복합재료가 자동차에 적용되기 전 유리섬유를 사용한 이유는?	탄소섬유 복합재료가 자동차에 적용되기 전에 유리 섬유 복합재료가 먼저 자동차에 적용되어 왔다. 그러나 이것은 유리섬유의 특성이 갖는 장점이라기보다는 상대적으로 저가이었기 때문이다. 탄소섬유가 더 가볍고 개발 기술의 발달로 가격도 경쟁할 만하여 탄소섬유의 사용이 확대되고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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