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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 FRP 소재의 강도 특성을 규명하고자 선박 제작현장에서 직접 사용하고 있는 유리섬유, 카본섬유, 아라미드섬유 및 카본 아라미드 섬유를 이용하여 수적층공법과 진공 적층공법에 의해 시험편을 다수 제작하고 이들의 기계적 특성을 비교 · 검토하였다. 또한 동 제작된 시험편을 이용하여 바콜경도와 섬유 함유량을 측정하고, 계산식 및 실제 적층에 의한 시험편의 두께를 비교한 결과를 보고한다.
- 본 연구에서는 소형선박용 혹은 어선용으로 실제 현장에서 취급하고 있는 복합소재 및 접착제를 사용하여 실제 가장 많이 적용하고 있는 수적층법(Hand lay-up method)과 진공적층법(Vacuum infusion method)을 이용하여 시험편을 제작하고 그 강도 특성을 조사하였으며 이로부터 다음의 결론을 얻을 수 있다.
- 이에 본 연구에서는 FRP 소재의 강도 특성을 규명하고자 선박 제작현장에서 직접 사용하고 있는 유리섬유, 카본섬유, 아라미드섬유 및 카본 아라미드 섬유를 이용하여 수적층공법과 진공 적층공법에 의해 시험편을 다수 제작하고 이들의 기계적 특성을 비교 · 검토하였다.
제안 방법
- ISO 12215-5 부속서 C(2005)에 따라 유리섬유 함유량과 섬유 체적당의 무게를 이용하여 두께를 계산하고, 실제 진공적층법과 수적층법을 이용하여 제작한 시험편과의 두께를 비교하여 Fig. 15에 나타내었다. 두께 계산은 아래 식 (4)에 의해 구하였다.
- 카본섬유의 수적층(DBT, LT) 및 진공적층(DBT, LT) 시험편, 아라미드 수적층(DB) 및 진공적층(DB) 시험편, 아라미드+카본섬유의 수적층(DB) 및 진공적층(DB) 시험편, 유리섬유 수적층(M+R)은 ASTM D 7264 및 ASTM D 790에서 요구하는 치수에 의해 각각 제작하였다. 각 시험편들은 수적층 및 진공적층 방식의 2종류로 제작하였다. LT는 [0°/90°], DB는[±45°], LT+DB는 [0°/±45°/90°], DBT는 [45°/90°/-45°]의 적층 방향을 나타낸다.
- 각 시험편은 종류별로 최소 5개씩 또는 그 이상을 제작하여 실험하였다. Fig.
- 강화 플라스틱(FRP)선의 구조기준(Ministry of land, infrastructure and transport, 2008) 제9조 및 제10조에서 요구하는 건조전 재료시험 항목인 인장강도 및 인장탄성계수, 굴곡강도 및 굴곡탄성계수를 각각 구하기 위하여 시험편을 제작하였다. 인장 시험편에 있어서는 다축유리섬유의 수적층(LT, DB, LT+DB) 및 진공적층(LT+DB) 및 유리섬유 수적층(M+R) 시험편은 KS M 3381의 A형으로 시험편을 가공 제작하였고, Fig.
- 또한 KS M 3387(2004)의 유리섬유 강화플라스틱의 바콜경도(Barcol hardness) 시험의 규격에 따라 바콜경도를 측정하였다. 바콜경도 시험기의 압자가 적층판 면에 수직이 되도록 눌러서 최대 지시값을 조사하였다. 이때 가해진 강압하중은 50~80N을 사용하였고 동일 시료에서 최초 측정점으로부터 3mm이상씩 떨어지도록 하여 10회 측정을 시도하고 그 평균값을 구하였다.
- 수지를 강화재에 함침시키기 위한 밀봉역할을 위해 진공비닐에 주름을 주어 찢어지지 않도록 주의를 기울였으며, 진공측정기를 이용하여 진 공압을 측정하였다. 수적층 시험편의 경우 불포화 에스테르 수지및 에폭시 수지를 이용하여 롤러로 수지가 섬유에 함침되도록 수적하였다. 제작된 시험편은 컷팅 후 그라인딩하고 최종 에머리페이퍼로 마무리하였다.
- 진공적층 시험편 제작에 있어서는 섬유를 배치하고 난 후 마감작업을 위하여 Peel ply를 마지막 섬유 위에 놓고 수지의 흐름을 좋게 하기 위하여 Flow mat를 배치하였다. 수지를 강화재에 함침시키기 위한 밀봉역할을 위해 진공비닐에 주름을 주어 찢어지지 않도록 주의를 기울였으며, 진공측정기를 이용하여 진 공압을 측정하였다. 수적층 시험편의 경우 불포화 에스테르 수지및 에폭시 수지를 이용하여 롤러로 수지가 섬유에 함침되도록 수적하였다.
- 용량 20ton의 UTM-900MH(Daekyung사)를 사용하여 크로스헤드 변위속도를#로 하여 실시하였다. 시험으로부터 인장강도, 인장탄성계수, 3점 굴곡강도 및 3점 굴곡탄성계수를 각각 구하였다. 이때 부하지그의 지점간 거리는 (15~17)×두께(h)로 설계하였다.
- 여러 가지로 제작된 복합재료 시험편의 인장강도 및 인장탄성계수를 측정하였다. Fig.
- 연소에 사용된 전기로 온도는 유리섬유와 카본인 경우에는 364~378°C에서 연소시간은 10시간, 아라미드와 카본 아라미드 혼합 섬유인 경우에는 270~277°C로 24시간 연소시켜 섬유 함유량을 측정하였다.
- 바콜경도 시험기의 압자가 적층판 면에 수직이 되도록 눌러서 최대 지시값을 조사하였다. 이때 가해진 강압하중은 50~80N을 사용하였고 동일 시료에서 최초 측정점으로부터 3mm이상씩 떨어지도록 하여 10회 측정을 시도하고 그 평균값을 구하였다. 바콜경도기는 GYZJ 934-1을 사용하였다.
- 12)의 압자가 적층판 면에 수직이 되도록 눌러 그 최대값을 얻었다. 이때 가해진 강압하중은 80N으로 하였고, 동일 시험편 내에서 측점에 의해서 생긴 오목한 부분을 3mm이상 피하여 10개소 정도를 측정하였다. Table 2에는 각 시험편별 10회 측정한 바콜 경도 값을 나타내었다.
- 수적층법과 진공적층법에 의해 제작된 시험 편의 섬유체적함유량(Fiber content)을 측정하고자 KS M ISO 1172를 적용하였다. 이때 유리섬유와 카본섬유의 경우 전기로 온도는 364~378℃로 하여 10시간 연소를 하였고, 아라미드 및 아라미드와 카본 혼합 섬유의 경우 전기로 온도는 270~277℃로 24시간 연소하여 섬유함유량을 구하였다.
- 제작된 선체구조용 FRP 복합재료에 대한 바콜경도(Barcol hardness)를 측정하였다. 측정에 있어서는 KS M 3387(2004)의 유리 섬유 강화 플라스틱의 바콜 경도시험 방법의 규격에 따랐다.
- 5(mm), 시험편 최소길이 16h+20 (mm)이 되도록 제작하였다. 카본섬유의 수적층(DBT, LT) 및 진공적층(DBT, LT) 시험편, 아라미드 수적층(DB) 및 진공적층(DB) 시험편, 아라미드+카본섬유의 수적층(DB) 및 진공적층(DB) 시험편, 유리섬유 수적층(M+R)은 ASTM D 7264 및 ASTM D 790에서 요구하는 치수에 의해 각각 제작하였다. 각 시험편들은 수적층 및 진공적층 방식의 2종류로 제작하였다.
- 3은 시험편 형상 및 치수를 나타낸다. 카본섬유의 수적층(DBT, LT) 및 진공적층(DBT, LT) 시험편, 아라미드 수적층(DB) 및 진공적층(DB) 시험편, 아라미드+카본섬유의 수적층(DB) 및 진공적층(DB) 시험편은 ASTM D 3039에서 규정하는 치수로 제작하였고 개략도를 Fig. 4에 나타낸다. Table 1은 이들 시험편의 기하학적 요건을 나타낸다.
대상 데이터
- 수지류는 세원화성의 수적층용: R115, 진공적층용: 4525AP, 크레이밸리코리아의 수적층용: G-713BT, 진공적층용: RIVA2000, 국도화학의 주제: XBR-1850, 경화제: XBH-1450, 애경화학의 수적층용 FH123의 제품을 사용하였다. 그리고 복합재료용 다축 유리섬유와 카본은 동일산자의 다축유리섬유의 수적층용 및 진공적층용으로 DB600,과 LT600, 다축카본섬유의 수적층용 및 진공적층용으로 DBT800-C06, 다축아라미드섬유의 수적층용 및 진공적층용으로 DB600-A06, 다축아라미드 카본 혼합섬유로 DB400-AC06를 각각 사용하였다. 매트섬유류는 한국화이바의 수적층용 유리섬유(MAT450)를, 로빙은 한국화이바 수적층용 유리섬유(ROVING 800) 을 각각 이용하였다.
- 4GPa 정도를 나타낸다. 다축유리섬유 수적층 DB시험편(CV-GF-H-DB)은 DB600을 총6 layer로 크레이밸리의 수지를 이용하였고 두께는 5mm이며, 평균 인장강도는 300.6MPa 정도를, 평균 인장탄성계수는 13.7 GPa 정도를 나타낸다. 다축유리섬유 수적층 LT시험편(CV-GFH-LT)은 LT600을 총 6 layer로 크레이밸리의 수지를 이용하였고 두께는 6mm이며, 평균 인장강도는 122.
- 7 GPa 정도를 나타낸다. 다축유리섬유 수적층 LT시험편(CV-GFH-LT)은 LT600을 총 6 layer로 크레이밸리의 수지를 이용하였고 두께는 6mm이며, 평균 인장강도는 122.3MPa 정도를, 평균인장탄성계수는 8.9GPa 정도를 나타낸다. 유리섬유 수적층 MR 시험편(AK-GF-H-MR)은 M450 매트 3 ply, R800 로빙 2 ply, 총5 layer로 애경화학 수지를 이용하였고 두께는 5.
- 다축유리섬유의 수적층(LT, DB, LT+DB) 및 진공적층 (LT+DB) 시험편은 KS M 3382의 3점 휨(A법)에 따라 1mm<두께(h)≤5mm, 폭(나비)을 15±0.5(mm), 시험편 최소길이 16h+20 (mm)이 되도록 제작하였다.
- 그리고 복합재료용 다축 유리섬유와 카본은 동일산자의 다축유리섬유의 수적층용 및 진공적층용으로 DB600,과 LT600, 다축카본섬유의 수적층용 및 진공적층용으로 DBT800-C06, 다축아라미드섬유의 수적층용 및 진공적층용으로 DB600-A06, 다축아라미드 카본 혼합섬유로 DB400-AC06를 각각 사용하였다. 매트섬유류는 한국화이바의 수적층용 유리섬유(MAT450)를, 로빙은 한국화이바 수적층용 유리섬유(ROVING 800) 을 각각 이용하였다.
- 바콜경도 측정을 위하여 70mm×70mm×1.5mm의 시험편을 제작하였다.
- 시험편 제작을 위하여 사용된 각종 복합재료는 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 제품들을 수요자 조사를 통하여 파악하고 본 연구의 시험편 제작용 소재로서 이용하였다. 수지류는 세원화성의 수적층용: R115, 진공적층용: 4525AP, 크레이밸리코리아의 수적층용: G-713BT, 진공적층용: RIVA2000, 국도화학의 주제: XBR-1850, 경화제: XBH-1450, 애경화학의 수적층용 FH123의 제품을 사용하였다. 그리고 복합재료용 다축 유리섬유와 카본은 동일산자의 다축유리섬유의 수적층용 및 진공적층용으로 DB600,과 LT600, 다축카본섬유의 수적층용 및 진공적층용으로 DBT800-C06, 다축아라미드섬유의 수적층용 및 진공적층용으로 DB600-A06, 다축아라미드 카본 혼합섬유로 DB400-AC06를 각각 사용하였다.
- FRP 선체에 적용될 복합소재의 기계적 특성을 조사하기 위한 시험편을 제작하기 위하여 수적층과 진공적층 성형법을 사용하였다. 시험편 제작을 위하여 사용된 각종 복합재료는 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 제품들을 수요자 조사를 통하여 파악하고 본 연구의 시험편 제작용 소재로서 이용하였다. 수지류는 세원화성의 수적층용: R115, 진공적층용: 4525AP, 크레이밸리코리아의 수적층용: G-713BT, 진공적층용: RIVA2000, 국도화학의 주제: XBR-1850, 경화제: XBH-1450, 애경화학의 수적층용 FH123의 제품을 사용하였다.
- 이때 각각의 카본섬유 시험편의 인장강도는 시험 중 파단이 발생하기 시작한 지점의 값으로 하였다. 아라미드 수적층 DB시험편(KD-AF-H-DB)은 아라미드섬유 DB600을 5 ply로 국도화학 에폭시수지를 이용하였고 두께는 6mm이며, 평균 인장강도는 약 72.8MPa 정도를, 평균 인장탄성계수는 17.3 GPa 정도를 나타낸다. 아라미드 진공적층 DB시험편(KD-AF-HDB)은 아라미드섬유 DB600을 5 ply로 국도화학 에폭시수지를 이용하였고 두께는 4mm이며, 평균 인장강도는 약 90.
- 강화 플라스틱선의 건조전 재료시험으로서 인장시험은 KS M 3381(2004) 및 ASTM D 3039(2007)에 의해 실시하였다. 용량 100 ton의 UH-F100A(Shimadzu사)와 용량 5ton의 AG-5000G(Shimadzu사)를 각각 이용하였고, 실온대기 중에서 크로스헤드 변위속도 1.5mm/min으로 실시하였다. 굴곡시험은 KS M 3382(2004) 및 ASTM D 7264(2007), ASTM D 790(2007)에 의해 실시하였다.
- 9GPa 정도를 나타낸다. 유리섬유 수적층 MR 시험편(AK-GF-H-MR)은 M450 매트 3 ply, R800 로빙 2 ply, 총5 layer로 애경화학 수지를 이용하였고 두께는 5.5mm이며, 평균 인장강도는 약 161MPa 정도를, 평균 인장탄성계수는 14.5 GPa 정도를 나타낸다. 카본섬유 수적층 DBT시험편(KD-CF-HDBT)은 카본섬유 DBT800을 5 ply로 국도화학 에폭시 수지를 이용하였고 두께는 6.
- 강화 플라스틱(FRP)선의 구조기준(Ministry of land, infrastructure and transport, 2008) 제9조 및 제10조에서 요구하는 건조전 재료시험 항목인 인장강도 및 인장탄성계수, 굴곡강도 및 굴곡탄성계수를 각각 구하기 위하여 시험편을 제작하였다. 인장 시험편에 있어서는 다축유리섬유의 수적층(LT, DB, LT+DB) 및 진공적층(LT+DB) 및 유리섬유 수적층(M+R) 시험편은 KS M 3381의 A형으로 시험편을 가공 제작하였고, Fig. 3은 시험편 형상 및 치수를 나타낸다. 카본섬유의 수적층(DBT, LT) 및 진공적층(DBT, LT) 시험편, 아라미드 수적층(DB) 및 진공적층(DB) 시험편, 아라미드+카본섬유의 수적층(DB) 및 진공적층(DB) 시험편은 ASTM D 3039에서 규정하는 치수로 제작하였고 개략도를 Fig.
- 이때 각각의 아라미드 시험편은 섬유수직방향으로 채취한 것이다. 카본 아라미드 혼합 수적층 DB시험편(KD-ACF-H-DB)은 카본과 아라 미드 혼합섬유 DB400을 6 ply로 국도화학 에폭시수지를 이용하였고 두께는 4.5mm이며, 평균 인장강도는 약 95.5MPa 정도를, 평균인장탄성계수는 6GPa 정도를 나타낸다. 카본 아라미드 혼합 진공 적층 DB시험편(KD-ACF-V-DB)은 카본과 아라미드 혼합섬유 DB 400을 6 ply로 국도화학 에폭시수지를 이용하였고 두께는 4.
- 5MPa 정도를, 평균인장탄성계수는 6GPa 정도를 나타낸다. 카본 아라미드 혼합 진공 적층 DB시험편(KD-ACF-V-DB)은 카본과 아라미드 혼합섬유 DB 400을 6 ply로 국도화학 에폭시수지를 이용하였고 두께는 4.5mm 이며, 평균 인장강도는 약 87.5MPa 정도를 나타낸다. 이때 각각의 카본 및 아라미드 혼합시험편은 섬유수직방향으로 채취한 것이다.
- 4GPa 정도를 나타낸다. 카본섬유 진공적층 DBT시험편(KD-CF-V-DBT)은 카본섬유 DBT800을 5 ply로 국도화학 에폭시 수지를 이용하였고 두께는 5.3mm이며, 평균 인장강도는 약 197.6MPa 정도를, 평균 인장탄성계수는 28.8 GPa 정도를 나타낸다. 이때 각각의 카본섬유 시험편의 인장강도는 시험 중 파단이 발생하기 시작한 지점의 값으로 하였다.
이론/모형
- FRP 선체에 적용될 복합소재의 기계적 특성을 조사하기 위한 시험편을 제작하기 위하여 수적층과 진공적층 성형법을 사용하였다. 시험편 제작을 위하여 사용된 각종 복합재료는 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 제품들을 수요자 조사를 통하여 파악하고 본 연구의 시험편 제작용 소재로서 이용하였다.
- KS M ISO 1172(2002)의 유리 섬유 강화 플라스틱-프리프레그, 성형 콤파운드 및 적층판-유리 섬유 및 무기 충전재 함량의 측정-연소법의 규격에 따라 본 연구에 이용된 FRP 재료에 대한 섬유 체적 함유량을 측정하였다. 연소에 사용된 전기로 온도는 유리섬유와 카본인 경우에는 364~378°C에서 연소시간은 10시간, 아라미드와 카본 아라미드 혼합 섬유인 경우에는 270~277°C로 24시간 연소시켜 섬유 함유량을 측정하였다.
- 강화 플라스틱선의 건조전 재료시험으로서 인장시험은 KS M 3381(2004) 및 ASTM D 3039(2007)에 의해 실시하였다. 용량 100 ton의 UH-F100A(Shimadzu사)와 용량 5ton의 AG-5000G(Shimadzu사)를 각각 이용하였고, 실온대기 중에서 크로스헤드 변위속도 1.
- 굴곡강도와 굴곡탄성계수를 측정하기 위하여 KS M 3382, ASTM D 7264 및 ASTM D 790에 의해 시험편을 제작하고 평가하였다. Fig.
- 5mm/min으로 실시하였다. 굴곡시험은 KS M 3382(2004) 및 ASTM D 7264(2007), ASTM D 790(2007)에 의해 실시하였다. 용량 20ton의 UTM-900MH(Daekyung사)를 사용하여 크로스헤드 변위속도를#로 하여 실시하였다.
- 5에는 인장시험의 한 예를 나타낸다. 또한 KS M 3387(2004)의 유리섬유 강화플라스틱의 바콜경도(Barcol hardness) 시험의 규격에 따라 바콜경도를 측정하였다. 바콜경도 시험기의 압자가 적층판 면에 수직이 되도록 눌러서 최대 지시값을 조사하였다.
- 섬유강화 플라스틱을 성형하는 방법에는 여러 가지가 있는데 본 연구에서는 전보에서와 같이 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 Hand lay-up method(수적층법, Fig. 1)와 최근 수요가 증가하고 있는 Vacuum infusion method(진공적층법, Fig. 2)을 적용하였다(Ahn et al., 2010).
- 바콜경도기는 GYZJ 934-1을 사용하였다. 수적층법과 진공적층법에 의해 제작된 시험 편의 섬유체적함유량(Fiber content)을 측정하고자 KS M ISO 1172를 적용하였다. 이때 유리섬유와 카본섬유의 경우 전기로 온도는 364~378℃로 하여 10시간 연소를 하였고, 아라미드 및 아라미드와 카본 혼합 섬유의 경우 전기로 온도는 270~277℃로 24시간 연소하여 섬유함유량을 구하였다.
- 제작된 선체구조용 FRP 복합재료에 대한 바콜경도(Barcol hardness)를 측정하였다. 측정에 있어서는 KS M 3387(2004)의 유리 섬유 강화 플라스틱의 바콜 경도시험 방법의 규격에 따랐다. 바콜경도 측정을 위하여 70mm×70mm×1.
성능/효과
- 1) 수적층공법에 의해 제작된 시험편 보다도 진공적층법에 의해 제작된 시험편의 인장강도, 인장탄성계수, 굴곡강도, 굴곡탄성계수가 더 높았다
- 2) 유리섬유 진공적층인 경우의 바콜경도는 64.2(HBI-A50), 수적층인 경우의 바콜경도는 58.0(HBI-A50)이었다. 따라서 유리섬유를 함유하여 선체구조용 FRP소재를 만들 경우에는 진공적층할 경우에 내마모성이 높을 것으로 예상된다.
- 3) 전반적으로 진공적층으로 제작된 시험편의 섬유 체적 함유량이 수적층으로 제작된 시험편의 섬유 함유량보다도 7.8~12.0% 정도 더 높게 나타났다. 이는 진공적층한 경우가 섬유의 함유량이 더 많아져 수적층한 경우보다도 강도 면에서 더 높게 나타났다.
- 4) 계산식과 시험편에서 구한 두께 모두 진공적층의 경우에 있어서 섬유함유량이 많음에도 불구하고 얇게 나타났다
- 각 시험편의 굴곡강도와 굴곡탄성계수를 조사한 결과 진공적층이 수적층 보다도 더 높은 값을 나타내었다. 특히 굴곡강도에 있어서는 진공적층의 [LT+DB]와 [DB]로 적층한 경우에 높은 값을 나타내었다.
- 14에는 진공적층과 수적층 시험편을 연소시켜 구한 섬유 함유량의 측정한 결과를 비교하여 나타내었다. 다축 유리섬유의수적층 한 경우 섬유 함유량은 53%, 진공적층 한 경우의 섬유함유량은 65%로 나타났다. 카본 수적층의 섬유 함유량은 54.
- 또한 시험편의 두께에 있어서 수적층의 경우보다 진공적층의 경우가 더 얇음에도 불구하고 강도가 더 크게 나타났기 때문에 진공적층 공법으로 선박을 제조할 경우 동일한 두께로 만들어진다면 강도가 더 큰 선박 제조가 가능할 것이며, 동일 강도로 제작된다면 진공적층 공법으로 만들 때 경량화할 수 있기 때문에 연비 절감에 효과적이라고 할 수 있다. 다축유리섬유의경우 DB시험편이 LT시험편보다 두께가 더 얆음에도 불구하고 강도는 더 크게 나타났다. 이는 적층방향에 따라 강도에 차이가 나타난다는 것을 증명한다.
- %였다. 또한 카본 아라미드 혼합 섬유의 수적층은 69.4%, 진공적 층은 77.2%의 섬유 함유량을 각각 나타내었다. 전반적으로 진공적층하여 만든 시험편의 섬유 함유량이 수적층하여 만든 시험편의 섬유 함유량보다도 7.
- 70%, 진공적층의 섬유 함유량은 63%를 나타내었다. 아라미드 수적층의 섬유 함유량은 53.7%, 진공적층의 경우에는 섬유 함유량이 62.2.%였다. 또한 카본 아라미드 혼합 섬유의 수적층은 69.
- 이상의 결과로부터 진공적층 공법을 적용한 경우 수적층공법에 비해 섬유함량이 많은데 비하여 두께가 얇지만 강도가 오히려 크게 나타났다. 이는 선체의 부피를 작게 할 수 있기 때문에 외부로부터 받게 될 저항을 감소시킬 수 있는 구조적인 장점이 되며, 또한 두께가 감소됨으로서 경량화가 가능하기 때문에 대량생산에 따른 경제적 잇점과 더불어 선박 운용에 있어서 연비 절감 등도 가능하게 될 것으로 판단된다.
- 2%의 섬유 함유량을 각각 나타내었다. 전반적으로 진공적층하여 만든 시험편의 섬유 함유량이 수적층하여 만든 시험편의 섬유 함유량보다도 7.8~12.0% 더 높게 나타났다. 이는 진공적층한 경우에 섬유의 함유량이 더 많아져 결과적으로 수적 층한 경우보다도 강도면에서 더 높게 나타나는 결과와도 대체적으로 잘 일치하였다.
- 다축 유리섬유의수적층 한 경우 섬유 함유량은 53%, 진공적층 한 경우의 섬유함유량은 65%로 나타났다. 카본 수적층의 섬유 함유량은 54.70%, 진공적층의 섬유 함유량은 63%를 나타내었다. 아라미드 수적층의 섬유 함유량은 53.
- 카본과 아라미드를 혼합한 경우에 있어서는 수적층 및 진공 적층된 시험편 모두 카본 단독 시험편 보다는 강도가 다소 낮게 나타났지만 아라미드 단독 시험편 보다는 다소 크거나(수적층) 다소 낮은(진공적층) 정도를 나타내었다. 카본 및 아라미드 시험편의 경우에는 섬유수직 방향으로 시험편을 채취했기 때문에 강도가 다소 낮게 나타난 것으로 판단된다.
후속연구
- 진공적층 한 경우에는 섬유함량이 많은데 비하여 두께가 얇고 위에서도 언급하였듯이 강도가 오히려 크게 나타남으로서 선체의 부피를 감소할 수 있는 장점이 되어 외부로부터 받게 될 저항을 감소시킬 수 있어 구조적으로 안정된다. 또한 두께가 감소됨으로서 경량화가 가능하기 때문에 대량생산에 따른 경제적 잇점도 가능하게 될 것으로 판단된다.
- 카본과 아라미드의 경우에는 굽힘강도가 다소 낮게 나타났으며 카본과 아라미드의 경우에는 적층방향을 달리하여 제작할 필요가 있음을 시사한다. 아라미드섬유의 경우에는 역시 굴곡강도 및 굴곡탄성계수가 낮게 나타났지만 연성이 풍부하여 카본과 혼합할 경우 강도가 다소 상승하고 있고, 연성은 어느 정도 유지를 함으로써 선박에 가해지는 충격력을 완화시켜 수명연장에 도움이 될 것으로 사료된다.
- 카본 및 아라미드 시험편의 경우에는 섬유수직 방향으로 시험편을 채취했기 때문에 강도가 다소 낮게 나타난 것으로 판단된다. 이상의 결과로부터 혼합비율, 적층방법, 섬유배열 및 방향 등을 파라미터로 하여 좀 더 상세한 검토가 추가적으로 필요할 것으로 사료된다.
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