초록 ▼

□ 최종목표
□ 슈퍼섬유 Prepreg를 활용한 경량, 내충격, 내관통의 승차용 안전모 개발
o 헬멧용 슈퍼섬유 직물 제직기술
o 속경화를 위한 Prepreg Formulation 기술
o 용도적합형 슈퍼섬유 Prepreg 제조기술
o 형상 Air Bag 공법의 헬멧 성형기술
o 헬멧 Sheel 성형 후 표면 상태 향상을 위한 요소기술
o 헬멧 양산화 기술 및 마케팅 전개
o 제품 인증 및 특성분석

□ 개발내용 및 결과
□ 승차용 안전모 전용 보강직물 개발
o 섬유강

□ 최종목표
□ 슈퍼섬유 Prepreg를 활용한 경량, 내충격, 내관통의 승차용 안전모 개발
o 헬멧용 슈퍼섬유 직물 제직기술
o 속경화를 위한 Prepreg Formulation 기술
o 용도적합형 슈퍼섬유 Prepreg 제조기술
o 형상 Air Bag 공법의 헬멧 성형기술
o 헬멧 Sheel 성형 후 표면 상태 향상을 위한 요소기술
o 헬멧 양산화 기술 및 마케팅 전개
o 제품 인증 및 특성분석

□ 개발내용 및 결과
□ 승차용 안전모 전용 보강직물 개발
o 섬유강화 복합재료가 적용된 승차용 안전의 경우, 저가 소재로는 유리섬유, 고가소재로는 아라미드 및 탄소섬유가 주로 사용되고 있음
o 직물의 조직 종류는 평직, 능직, 헤링본직 등 다양하지만 주로 곡면 형상이 많은 안전모의 경우, 직물의 곡면형상에 대한 조직 안정성을 이유로 Drape성이 뛰어난 능직이 사용되고있고,주로 2/2 Twill이 사용됨
o 본 연구를 통하여 아라미드, 탄소섬유, 유리섬유를 이용한 헬멧용 보강직물을 개발하였으며, 제품의 독창성을 위하여 아라미드+PP, 아라미드+UHMWPE 섬유의 Hybrid 직물도 개발하였음
o 승차용 안전모 전면부를 포함하는 탄소섬유의 경우, 주로 3K Grade를 사용하게 되나 상당히 고가이기 때문에 제품의 가격이 큰폭으로 상승할 수 있으므로, 본 연구를 통하여 비교적 저렴한 24K, 12K 탄소섬유의 Spreading Tow 및 Spreading 직물을 개발 하였음
o 직물의 양산 및 기술 고도화를 위하여 3K탄소섬유의 Air-jet 제직 기술개발을 위해 위입장치를 수정 및 보완하여 고속으로 제직이 가능한 탄소섬유 직물의 개발을 병행함
□ 수지 및 Prepreg 개발
o 승차용 안전모 제조를 위한 열경화성 수지는 FT-IR, DSC 열분석기를 통해 특성 분석을 하였으며, 경화제와 주제의 다양한 배합비 비교를 통해 최적 배합비를 도출하였음
o Air Bag 성형공법의 특성 상 수지는 적절한 흐름성을 가지는 것이 중요하며, 성형 완료 시 휘발성분에 의한 Pinhole 부위의 최소화를 위하여 휘발성분 함량 감소 연구를 진행함
o 제품 제조를 위한 공정시간 단축을 위하여 속경화수지 개발
o 승차용 안전모 성형을 위한 원료소재인 Prepreg의 개발은 Top coating 방식을 이용하여 진행되었으며, 향 후 휘발성분이 없는 Prepreg의 개발을 위하여 UD Prepreg 개발을 위한 공정연구도 병행 하였음
o 복합재료 성형 공정 특성상 적층, 몰딩 시 수작업 부분이 포함이 되며, 금형 및 각종 첨가소재와 Prepreg간 접착은 수지의 Tacky성에 의하여 최종 결과물 품질에 큰 영향을 미치게 되기 때문에, Tacky성의 정량화를 위한 연구를 진행함
□ 완제품 성형
o 복합재료의 성형방법에는 여러 가지가 있으나, 승차용 안전모의 경우, 보통 Autoclave와 Air Bag 성형이 주를 이룸
o Autoclave 성형의 경우, 최종 제품의 품질이 우수하지만 공정시간이 길고 공정단가가 고가이기 때문에 양산을 위한 성형방법으로는 적합하지 않음
o Air Bag 성형은 Autoclave에 비하여 공정단가 및 성형시간이 적게 들고, 다양한 형상의 제품을 성형할 수 있다는 장점이 있으므로 본 성형방법을 통하여 승차용 안전모 제품을 개발하였음
o 최종적으로 기존 플라스틱 사출에 의한 헬멧제품에 비하여 내충격, 내관통성이 우수하고 낮은 중량을 가지는 승차용 안전모 개발을 완료하였음
o 제조된 승차용 안전모 완제품의 사업화 및 수출로의 개척을 위하여 ECE, DOT, Snell 헬멧 안전규격 인증을 추진하였음

□ 기술개발 배경
o 레포츠의 수요증가에 대응한 시설 투자가 활발히 이루어지고 있고 레포츠의 보편화, 대중화에 따른 신규 레포츠 공간 개발이 활성화 되고 있는 상황은 레포츠시장이 미래의 황금시장으로 충분한 잠재력이 있다는 것을 의미함
o 특히 젊은층을 중심으로 바이크, 패러글라이딩, 인라인스케이팅, 자전거 등 모험 스포츠에 대한 선호가 꾸준히 증가하면서 동 스포츠에 대한 저변이 점차 확산되고 있음
o 포츠산업의 성장으로 인하여 매년 시장규모가 커지는 헬멧시장은 주변 위험요인으로부터 사용자를 보호하기 위한 최후의 수단으로서, 사용자의 안전을 보장할 수 있는 확실한 성능의 확보가 중요함
o p-아라미드 직물 Prepreg의 오토바이 헬멧으로의 적용은 p-아라미드의 100%사용이 아닌, 사고 시 집중 충격부위인 앞머리, 뒷머리, 양쪽 측두부에 보강용 복합소재의 형태로 적용됨
o 헬멧은 사용자의 머리에 착용이 되는 것이기에 중량이 클 경우, 운전중 쉽게 피로가 오고 답답함을 느끼게 함. 따라서 헬멧의 경량화는 가장 중요한 인자중 하나이며, 현재 상용화 되고 있는 브랜드별 헬멧의 중량(XL Size)을 분석한 결과 약1,800~1900g 수준으로 분석되며, Prepreg 적용 시 약 20%이상의 중량 감소효과가 기대됨

□ 핵심개발 기술의 의의
o 안전모 성형을 위한 보강직물의 제조는 산업용 Rapier직기를 이용하여 다소 쉽게 제작할 수 있으나, 수지와 직물의 함침,탄소섬유의 Air-jet 제직 기술은 기존 기술에 비하여 상당히 진보되었음
o 정량적 목표항목을 기준으로 하였을 때, 현 세계 최고수준의 승차용 안전모를 생산하고 있는 Arai(일본) 제품에 비해 2차년도 최종 결과 더 높은 성능을 보이고 있음
o 승차용 안전모의 주요 요소중 하나인 안전모 Shell의 중량은 Arai 제품에 비하여 약 61g의 중량감소 결과를 얻을 수 있었음
o 카본 및 유리섬유와 아라미드섬유의 복합화를 통하여 제조된 안전모 제품은 국제 헬멧 인증규격인 ECE, DOT, Snell규격을 모두 만족하였음

□ 적용 분야
o 본 제품의 개발로 인하여 모터사이클용 안전모 뿐만 아니라,레이싱용, 작업안전모 등 다양한 안전모 제품에 적용할 수 있을 것으로 예상됨
o 휘발성분 함량이 낮은 Prepreg의 개발 결과로서 스포츠/레저용품, 공정부품, 자동차용 복합재료 분야로의 용도확대가 기대됨

( 출처 : 초록 )

목차 Contents

• 표지 ... 1기술개발사업 최종보고서 초록 ... 2기술개발사업 주요 연구성과 ... 8목차 ... 13제 1 장 서 론 ... 15 제 1 절 과제의 개요 ... 15 1. 기술개발의 필요성 ... 15 2. 관련 현황 ... 23제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 28 제 1 절 최종 목표 및 평가방법 ... 28 제 2 절 단계 목표 및 평가방법 ... 29 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 33 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 47 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 48제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 49 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 49 1. 연구개발 추진 일정 ... 49 2. 연구개발 추진 실적 ... 50 3. 기술개발결과의 유형 및 무형 성과 ... 197 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 215 1. 기술개발 추진 체계 ... 215 2. 기술개발팀 편성도 ... 216 3. 정량적 목표 대비 달성도 ... 217 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 218 1. 사업화 전망 ... 218 2. 제품홍보, 판로확보, 판매전략 등의 사업화 추진전략 ... 219 제 4 절 고용 창출 효과 ... 220 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 221부록 ... 222끝페이지 ... 241