$\require{mediawiki-texvc}$
  • 검색어에 아래의 연산자를 사용하시면 더 정확한 검색결과를 얻을 수 있습니다.
  • 검색연산자
검색도움말
검색연산자 기능 검색시 예
() 우선순위가 가장 높은 연산자 예1) (나노 (기계 | machine))
공백 두 개의 검색어(식)을 모두 포함하고 있는 문서 검색 예1) (나노 기계)
예2) 나노 장영실
| 두 개의 검색어(식) 중 하나 이상 포함하고 있는 문서 검색 예1) (줄기세포 | 면역)
예2) 줄기세포 | 장영실
! NOT 이후에 있는 검색어가 포함된 문서는 제외 예1) (황금 !백금)
예2) !image
* 검색어의 *란에 0개 이상의 임의의 문자가 포함된 문서 검색 예) semi*
"" 따옴표 내의 구문과 완전히 일치하는 문서만 검색 예) "Transform and Quantization"

통합검색

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

논문 상세정보

항공기용 복합소재의 개발 및 연구동향

Recent Trends in Composite Materials for Aircrafts

초록
용어

논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로,
시범 서비스 중입니다.

중량의 감소 및 향상된 기계적 특성은 항공 우주 산업으로의 적용을 위한 재료의 새로운 소재를 개발하기 위해 주요한 인자이다. 복합소재는 가벼운 무게와 탁월한 물성으로 항공기와 타 교통수단용 소재로써 주목을 받아왔다. 특히 섬유강화 복합소재의 경우 금속을 대신할 소재로 사용되어 왔는데 이는 금속과 고분자 소재보다 우수한 물성을 나타내기 때문이다. 이러한 이유로 복합소재는 비행기의 구조물로 사용되어 왔다. 본 리뷰에서는 항공기에 적용된 복합소재의 장점과 섬유강화 플라스틱 복합소재 소재에 대하여 정리하였다.

Abstract

The weight reduction and improved mechanical property are one of the prime factors to develop new materials for the aerospace industry. Composite materials have thus become the most attractive candidate for aircraft and other means of transportations due to their excellent property and light weight. In particular, fiber reinforced polymer (FRP) composite materials have been used as an alternative to metals in the aircraft. The composite materials have shown improved properties compared to those of metal and polymeric materials, which made the composites being used as the skin structure of the airplane. This review introduces different types of materials which have been developed from the FRP composite material and also one of the most advantageous ways to employ the composites in aircraft.

본문요약 

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

이론/모형
  • 복합소재의 물성평가를 위한 특성평가의 경우 ASTM (American Society for Testing and Materials), SACMA (Suppliers of Advanced Composite Material Association), AGATE (The Advanced General Aviation Transport Experiments consortium) 등의 표준측정법에 의거 특성평가가 진행되며 ASTM의 경우 다음과 같은 평가 항목이 이용될 수 있으며 Table 4에 대표적인 ASTM 측정법에 대하여 정리하였다.

    복합재료로 얻을 수 있는 기계적 물성의 범위는 사용한 소재의 섬유의 타입만 고려하더라도 다양하게 변경이 가능하며 또한 섬유의 방향, 길이 등의 조절을 통해 10배 정도의 차이를 나타낼 수 있다[21]. 복합소재의 물성평가를 위한 특성평가의 경우 ASTM (American Society for Testing and Materials), SACMA (Suppliers of Advanced Composite Material Association), AGATE (The Advanced General Aviation Transport Experiments consortium) 등의 표준측정법에 의거 특성평가가 진행되며 ASTM의 경우 다음과 같은 평가 항목이 이용될 수 있으며 Table 4에 대표적인 ASTM 측정법에 대하여 정리하였다. 항공기용 소재는 기본적으로 우수한 물성과 가벼운 무게를 요구하게 되는데, 항공기용 소재로 적용하기 위한 기본적인 물성은 다음과 같다.

본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
복합소재
복합소재를 항공기에 적용하였을 경우, 경량화 외에 얻을 수 있는 장점은 무엇인가?
연료효율을 높여 항공권 비용절감이 가능하며 이착륙 속도 및 거리의 감소, 비행속도의 증가, 공해물질의 저감 등 다양한 장점을 가지고 있다.

항공기 설계자들은 복합소재를 다양한 부품소재에 적용하여 개발 중인데 이는 무게 대비 강성비가 아주 높기 때문이며 특히 강성이 우수한 탄소섬유와 접착제를 사용한 매트릭스 복합체의 경우 기존 금속 재료보다 월등히 경량화가 가능하고 밀도의 경우 알루미늄보다 낮기 때문에 이를 이용하여 항공기의 중량을 줄일 수 있으며 대부분의 항공기 기체에 사용되고 있다(Figure 1)[6,7]. 이와 동시에 연료효율을 높여 항공권 비용절감이 가능하며 이착륙 속도 및 거리의 감소, 비행속도의 증가, 공해물질의 저감 등 다양한 장점을 가지고 있다.

복합재료
복합재료란 무엇인가?
성분 또는 형태가 다른 두 종류 이상의 물질이 조합되어 각각의 물질이 가지는 장점의 극대화와 상호 부족한 물성의 보완을 통하여 단일 소재보다 향상된 물성을 가진 재료를 의미한다.

이러한 목표에 부합하기 위한 맞춤형 소재로써 고기능성 복합소재가 항공기용 부품소재로 적용되어 제작이 되고 있다. 복합재료란 성분 또는 형태가 다른 두 종류 이상의 물질이 조합되어 각각의 물질이 가지는 장점의 극대화와 상호 부족한 물성의 보완을 통하여 단일 소재보다 향상된 물성을 가진 재료를 의미한다. 복합재료는 섬유, 입자 등과 같은 충전제와 고분자, 금속, 세라믹과 같은 기지물질로 구분되며 적용되는 분야가 요구하는 물성에 따라 다양한 종류의 소재 선택과 가공조건의 변경을 통하여 소재가 개발 가능하다는 장점을 가지고 있다[2,3].

다양한 종류의 복합재료
다양한 종류의 복합재료는 기존 금속, 철 소재에 비해 어떠한 장점을 가지는가?
기존 소재 대비 10~60% 정도의 중량 감소효과를 나타냄을 확인할 수 있다.

특히 복합재료의 경우 타 소재에 비해 경량화가 가능하기 때문에 연료를 소비하게 되는 자동차, 비행기, 기차 등의 교통수단에 대한 적용과 동시에 고기능성 부품소재의 개발에도 활발히 적용이 되고 있다[4,5]. Table 1에 나타내었듯이, 다양한 종류의 복합재료가 개발이 되어 기존의 금속, 철 등을 대체할 소재로 연구가 진행되어 왔는데 기존 소재 대비 10~60% 정도의 중량 감소효과를 나타냄을 확인할 수 있다. 항공기 설계자들은 복합소재를 다양한 부품소재에 적용하여 개발 중인데 이는 무게 대비 강성비가 아주 높기 때문이며 특히 강성이 우수한 탄소섬유와 접착제를 사용한 매트릭스 복합체의 경우 기존 금속 재료보다 월등히 경량화가 가능하고 밀도의 경우 알루미늄보다 낮기 때문에 이를 이용하여 항공기의 중량을 줄일 수 있으며 대부분의 항공기 기체에 사용되고 있다(Figure 1)[6,7].

질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (38)

  1. 1. E. C. Botelho, R. A. Silva, L. C. Pardini, and M. C. Rezende, A review on the development and properties of continuous fiber/epoxy/aluminum hybrid composites for aircraft structures, Mater. Res., 9, 247-256 (2006). 
  2. 2. Y. Xu and S. Van Hoa, Mechanical properties of carbon fiber reinforced epoxy/clay nanocomposites, Compos. Sci. Technol., 68, 854-861 (2008). 
  3. 3. P. D. Mangalgiri, Composite materials for aerospace applications, Bull. Mater. Sci., 22, 657-664 (1999). 
  4. 4. C. Soutis, Fibre reinforced composites in aircraft construction, Prog. Aerosp. Sci., 41, 143-151 (2005). 
  5. 5. R. Hosseinzadeh, M. M. Shokrieh, and L. Lessard, Damage behavior of fiber reinforced composite plates subjected to drop weight impacts, Compos. Sci. Technol., 66, 61-68 (2006). 
  6. 6. J. Gustin, A. Joneson, M. Mahinfalah, and J. Stone, Low velocity impact of combination Kevlar/carbon fiber sandwich composites, Compos. Struct., 69, 396-406 (2005). 
  7. 7. D. C. Davis, J. W. Wilkerson, J. Zhu, and D. O. O. Ayewah, Improvements in mechanical properties of a carbon fiber epoxy composite using nanotube science and technology, Compos. Struct., 92, 2653-2662 (2010). 
  8. 8. C. Soutis, Carbon fiber reinforced plastics in aircraft construction, Mater. Sci. Eng. A-Struct. Mater. Prop. Microstruct., 412, 171-176 (2005). 
  9. 9. X. F. Wu, A. Rahman, Z. Zhou, D. D. Pelot, S. Sinha-Ray, B. Chen, S. Payne, and A. L. Yarin, Electrospinning core-shell nanofibers for interfacial toughening and self-healing of carbon-fiber/epoxy composites, J. Appl. Polym. Sci., 129, 1383-1393 (2013). 
  10. 10. K. Diamanti and C. Soutis, Structural health monitoring techniques for aircraft composite structures, Prog. Aerosp. Sci., 46, 342-352 (2010). 
  11. 11. G. Nitesh, M. J. Augustin, P. S. Sakthi Sathya, J. Saransh, S. R. Viswamurthy, G. M. Kotresh, and S. Ramesh, Structural health monitoring of composite aircraft structures using fiber Bragg grating sensors, J. Indian Inst. Sci., 93, 735-750 (2013). 
  12. 12. W. J. Staszewski, S. Mahzan, and R. Traynor, Health monitoring of aerospace composite structures-A ctive and passive approach, Compos. Sci. Technol., 69, 1678-1685 (2009). 
  13. 13. J. Degrieck, W. De Waele, and P. Verleysen, Monitoring of fibre reinforced composites with embedded optical fibre Bragg sensors, with application to filament wound pressure vessels, NDT E Int., 34, 289-296 (2001). 
  14. 14. Y. Y. Hung, Shearography: a new optical method for strain measurement and nondestructive testing, Opt. Eng. 21, 213391 (1982). 
  15. 15. C. Boller, F.-K. Chang, and Y. Fujino, Encyclopedia of Structural Health Monitoring, 1st ed., Wiley, NJ, USA (2009). 
  16. 16. R. Grimberg, D. Premel, A. Savin, Y. Le Bihan, and D. Placko, Eddy current holography evaluation of delamination in carbon-epoxy composites, Insight, 43, 260-264 (2001). 
  17. 17. J. L. Rose, Ultrasonic Waves in Solid Media, 1st ed., Cambridge university press, Cambridge, UK (2004). 
  18. 18. C. R. Ramirez-Jimenez, N. Papadakis, N. Reynolds, T. H. Gan, P. Purnell, and M. Pharaoh, Identification of failure modes in glass/polypropylene composites by means of the primary frequency content of the acoustic emission event, Compos. Sci. Technol., 64, 1819-1827 (2004). 
  19. 19. P. Cawley and R. D. Adams, Sensitivity of the coin-tap method of nondestructive testing, Mater. Eval., 47, 558-563 (1989). 
  20. 20. R. Halmshaw, Development of industrial radiography technique over the last fifty years, Insight, 37, 684-687 (1995). 
  21. 21. H. Pihtili and N. Tosun, Effect of load and speed on the wear behaviour of woven glass fabrics and aramid fibre-reinforced composites, Wear, 252, 979-984 (2002). 
  22. 22. M. J. John and S. Thomas, Biofibres and biocomposites, Carbohydr. Polym., 71, 343-364 (2008). 
  23. 23. M. Z. Abedin, M. D. H. Beg, K. L. Pickering, and M. A. Khan, Study on the mechanical properties of jute/glass fiber-reinforced unsaturated polyester hybrid composites: Effect of surface modification by ultraviolet radiation, J. Reinf. Plast. Compos., 25, 575-588 (2006). 
  24. 24. K. Imielinska and L. Guillaumat, The effect of water immersion ageing on low-velocity impact behaviour of woven aramid-glass fibre/epoxy composites, Compos. Sci. Technol., 64, 2271-2278 (2004). 
  25. 25. H. N. Dhakal, Z. Y. Zhang, M. O. W. Richardson, and O. A. Z. Errajhi, The low velocity impact response of non-woven hemp fibre reinforced unsaturated polyester composites, Compos. Struct., 81, 559-567 (2007). 
  26. 26. H. N. Dhakal, Z. Y. Zhang, R. Guthrie, J. MacMullen, and N. Bennett, Development of flax/carbon fibre hybrid composites for enhanced properties, Carbohydr. Polym., 96, 1-8 (2013). 
  27. 27. S. Wang and J. Qiu, Enhancing thermal conductivity of glass fiber/polymer composites through carbon nanotubes incorporation, Compos. B-Eng., 41, 533-536 (2010). 
  28. 28. T. H. Hsieh, A. J. Kinloch, K. Masania, J. S. Lee, A. C. Taylor, and S. Sprenger, The toughness of epoxy polymers and fibre composites modified with rubber microparticles and silica nanoparticles, J. Mater. Sci., 45, 1193-1210 (2010). 
  29. 29. N. A. Siddiqui, R. S. C. Woo, J.-K. Kim, C. C. K. Leung, and A. Munir, Mode I interlaminar fracture behavior and mechanical properties of CFRPs with nanoclay-filled epoxy matrix, Compos. A-Appl. Sci. Manuf., 38, 449-460 (2007). 
  30. 30. M. H. G. Wichmann, J. Sumfleth, F. H. Gojny, M. Quaresimin, B. Fiedler, and K. Schulte, Glass-fibre-reinforced composites with enhanced mechanical and electrical properties benefits and limitations of a nanoparticle modified matrix, Eng. Fract. Mech., 73, 2346-2359 (2006). 
  31. 31. T. Ogasawara, Y. Ishida, and T. Kasai, Mechanical properties of carbon fiber/fullerene-dispersed epoxy composites, Compos. Sci. Technol., 69, 2002-2007 (2009). 
  32. 32. T. Yokozeki, Y. Iwahori, M. Ishibashi, T. Yanagisawa, K. Imai, M. Arai, T. Takahashi, and K. Enomoto, Fracture toughness improvement of CFRP laminates by dispersion of cup-stacked carbon nanotubes, Compos. Sci. Technol., 69, 2268-2273 (2009). 
  33. 33. A. Godara, L. Mezzo, F. Luizi, A. Warrier, S. V. Lomov, A. W. Van Vuure, L. Gorbatikh, P. Moldenaers, and I. Verpoest, Influence of carbon nanotube reinforcement on the processing and the mechanical behaviour of carbon fiber/epoxy composites, Carbon, 47, 2914-2923 (2009). 
  34. 34. A. Warrier, A. Godara, O. Rochez, L. Mezzo, F. Luizi, L. Gorbatikh, S. V. Lomov, A. W. VanVuure, and I. Verpoest, The effect of adding carbon nanotubes to glass/epoxy composites in the fibre sizing and/or the matrix, Compos. A-Appl. Sci. Manuf., 41, 532-538 (2010). 
  35. 35. M. R. Kessler, N. R. Sottos, and S. R. White, Self-healing structural composite materials, Compos. A-Appl. Sci. Manuf., 34, 743-753 (2003). 
  36. 36. A. Zucchelli, M. L. Focarete, C. Gualandi, and S. Ramakrishna, Electrospun nanofibers for enhancing structural performance of composite materials, Polym. Adv. Technol., 22, 339-349 (2011). 
  37. 37. J. S. Kim and D. H. Reneker, Mechanical properties of composites using ultrafine electrospun fibers, Polym. Compos., 20, 124-131 (1999). 
  38. 38. H. M. S. lqbal, A. A. Stec, P. Patel, S. Bhowmik, and R. Benedictus, Study of the fire resistant behavior of unfilled and carbon nanofibers reinforced polybenzimidazole coating for structural applications, Polym. Adv. Technol., 25, 29-35 (2014). 

문의하기 

궁금한 사항이나 기타 의견이 있으시면 남겨주세요.

Q&A 등록

원문보기

원문 PDF 다운로드

  • ScienceON :
  • AccessON :

원문 URL 링크

원문 PDF 파일 및 링크정보가 존재하지 않을 경우 KISTI DDS 시스템에서 제공하는 원문복사서비스를 사용할 수 있습니다. (원문복사서비스 안내 바로 가기)

오픈엑세스(OA) 유형

출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문

DOI 인용 스타일

"" 핵심어 질의응답