초록 ▼

1. 단계 최종목표
실시간 공정 제어에 의한 액상성형 기술을 적용하여 내열/방탄용 복합재 구조물을 제조하고, 방호 및 환경특성 시험을 통하여 요구성능을 확인함. 또한, 다종 복합재 방탄판의 성능을 향상시키고 제조시간을 단축시키기 위해 서로 다른 종류의 수지를 동시에 주입하는 새로운 복합재 성형 기술을 개발하면, 복합재 구조물의 운용 중에 발생하는 다양한 하중 조건 하에서의 복합재의 거동과 손상을 모니터링하는 기술을 확립함.
2. 개발내용 및 결과
SCRIMP 공정을 적용하여 S 2 glass/페놀 복합제 성형하였으며

1. 단계 최종목표
실시간 공정 제어에 의한 액상성형 기술을 적용하여 내열/방탄용 복합재 구조물을 제조하고, 방호 및 환경특성 시험을 통하여 요구성능을 확인함. 또한, 다종 복합재 방탄판의 성능을 향상시키고 제조시간을 단축시키기 위해 서로 다른 종류의 수지를 동시에 주입하는 새로운 복합재 성형 기술을 개발하면, 복합재 구조물의 운용 중에 발생하는 다양한 하중 조건 하에서의 복합재의 거동과 손상을 모니터링하는 기술을 확립함.
2. 개발내용 및 결과
SCRIMP 공정을 적용하여 S 2 glass/페놀 복합제 성형하였으며 Infusion press 공정 개발을 통하여 기공량 감소 (50%) 및 두께 조절이 가능하였고, 섬유 체전율을 10% 이상 향상시켰다. 광강도형 광섬유와 열전대를 이용하여 공정제어 시스템을 구축하여 수지 유통 신단을 확인하였고, 수지 경화 사이클을 최적화 하였다. 방탄 복합재의 기계적 특성을 구하여 요구조건을 만족시켰다. 센서 삽입에 의한 복합재의 특성 변화를 확인하였으며 저속 내충격 특성 및 잔류 압축강도가 향상된 3차원 구조의 복합재를 제조하였다.
수분흡수율 시험, 화염전파 시험, 연소가스 발생시험을 통하여 요구조건 만족 여부를 확인하였으며, $300\times300mm$ 의 면적에 세 종류 (16, 20, 25mm) 두께의 방탄판을 제조하여 방호력 시험 (탄종 5.56mm Ball, 충돌 속도 $579\sim933m/s$)을 하여 최적 방탄 두께를 결정하였다. (25mm 두께, $V_{50}=950m/s$) CIRTM 공정을 해석 할 수 있는 수치 코드를 개발하여 수지간의 압력 차이에 의해 익어나는 분리막의 변형 과정을 해석/검증하였으며 분리막과 수지간의 적합성에 관한 실험을 통하여 적합한 분리막을 제시하였다. 또, 구조물의 결함 정보를 실시간으로 파악할 수 있는 모니터링 시스템을 구축 하였으며 초음파 탐상 장비를 이용하여, 하중 조건하에서의 결함신호 획득을 위한 헬스 모니터링 기법을 개발하였다.
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
액상성형 관련 핵심기술인 3차원 프리폼 제조, 다양한 형태의 프리폼에 대한 수지 유동 특성의 정량화, 금형충전 해석 및 경화해석, 센서를 사용한 실시간 공정 모니터링 기술 개발을 통한 복합재 최적성형 조건을 구함으로써 기존의 액상성형 기술에서는 기대할 수 없는 제품의 고성능화 및 고품질화가 가능하고, autoclave 공정에 비하여 30% 이상의 생산단가를 절감할 수 있으며 두껍거나 대형 구조를 제조가 가능하다. 두꺼운 복합재 내열 방탄판의 개발로 해군 고속정 방탄판 및 지상 특수차량 방판탄에 300억 매출이 기대됨.
4. 적용분야
운송 트럭, 군용 Jeep, 경호용 차량 등의 특수차량 및 고속정용 복합재 방탄 구조물에 적용. 토목/건축 분야의 교량, 철도차량이나 버스 등 대형 구조물에 적용

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 21세기 프론티어 기술개발사업 보고서 초록...3
• 목차...4
• 제 1 장 기술개발과제의 개요...5
• 제 1 절 기술개요 및 필요성...5
• 제 2 절 연구개발의 목표...15
• 제 3 절 연구내용 및 범위...16
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...19
• 제 1 절 첨단 방탄기술...19
• 제 2 질 방탄 복합재용 보강섬유...20
• 제 3 절 방탄 복합재용 수지...28
• 제 4 절 프리폼 제조기술...31
• 제 5 절 복합재 성형기술...33
• 제 3 장 기술개발수행 내용 및 결과...36
• 제 1 절 페놀 수지...36
• 제 2 절 내열성 방탄 복합재 성형...50
• 제 3 절 복합재료 내열/방한 성능 평가...91
• 제 4 절 공정제어 시스템 구축 및 제어기법...141
• 제 4 장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...173
• 제 1 절 목표 달성도...173
• 제 1 절 관련 분야 기여도...176
• 제 5 장 기술개발결과의 활용계획...180
• 제 6 장 개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...181
• 참고문헌...184
• 위탁연구과제: 다기능 복합재용 Co-Injection 공정 요소 기술 개발...187
• 위탁연구과제: 수지 내열성 특성 분석 및 복합재 손상 연구...226