초록 ▼

연구내용
○ CFRP/Metal Hybrid 구조의 공정 및 부품설계
- 언더컷이 포함된 복잡형상 부품의 고생산성 확보를 위한 Flexible 가압성형 테스트 베드 구축
- Buckling/Yielding 복합거동을 하는 A-pillar Panel의 CFRP 보강용 패치 설계
- 복잡형상 내부에서 Flexible 가압구조의 균일압력 확보를 위한 압력 전달용 충진제의 조성 및 조합조건 최적 제어
- 이종소재 계면에서 발생하는 접착불량인 bridging 현상의 개선을 위해 금형표면 온도제어를 통한 Prepre

연구내용
○ CFRP/Metal Hybrid 구조의 공정 및 부품설계
- 언더컷이 포함된 복잡형상 부품의 고생산성 확보를 위한 Flexible 가압성형 테스트 베드 구축
- Buckling/Yielding 복합거동을 하는 A-pillar Panel의 CFRP 보강용 패치 설계
- 복잡형상 내부에서 Flexible 가압구조의 균일압력 확보를 위한 압력 전달용 충진제의 조성 및 조합조건 최적 제어
- 이종소재 계면에서 발생하는 접착불량인 bridging 현상의 개선을 위해 금형표면 온도제어를 통한 Prepreg 내부 epoxy의 점도 정밀제어

○ 나노카본 복합재 기반의 면상발열체 제작
- Flexible 가압구조 표면에 적용하기 위한 Silicone/CNT 저항발열 면상발열체를 3Roll / Hot-press 공정으로 유연필름 제작 및 성능평가
- CFRP/Metal hybrid 부품의 변형특성 분석 및 이종소재 계면의 품질향상을 위한 접합면 물성제어 기술 검토

○ CFRP/Metal Hybrid 다층구조 접합공정 해석기술 개발
- Rivet/Die 형상 접합품질 평가를 위한 물성DB 확보, 손상거동 수식화 및 임계파단변형률 함수 도출
- SPR 이종접합 평가해석 모델 개발, 접합부 강도 예측을 위한 전단인장 시험해석 모델 신뢰성 검증 및 SPR 접합부 시험모사 기반 평가

○ 3겹 소재 SPR 접합공정에 따른 리벳과 다이 형상 최적화
- 복합재 섬유배향에 따른 직교 이방성을 고려한 탄성모델 균질화
- CFRP/Al/Steel 3겹 접합구조의 리벳 좌굴 및 인터락 부족 문제 극복을 위한 SPR 리벳과 다이 설계변경 도출

○ CFRP/Metal SPR 다층복합 접합공정 핵심기술 개발
- SPR 접합품질 평가 시스템 (RIVSET® H Gen 2) 셋업
- CFRP(C)-Al(A)-Steel(S) 3겹 소재의 조합조건 (CSA, CAS, ACS, SCA)에 따른 SPR 접합성 평가 및 공정 최적화
- 3겹 소재 SPR 소재의 적층 조건별 접합 공정 최적화, 접합 한계 극복 전략 개발
- 이종소재 SPR 접합 주식 평가 및 내부식성 향상 기초연구

○ CFRP/Metal 레이저 접합 기초기술 개발
- CW Yb:YAG disk laser 기반 레이저 접합 테스트 베드 구축
- 레이저 전도열 접합 기초기술 평가

연구개발 성과
○ 정성적 성과
- 언더컷 형상 고굴곡부 CFRP/Metal 접합계면 Bridging 불량저감 기술개발
- 다층 SPR 접합공정 전산모사 기술개발 및 신규 리벳‧다이 형상 도출
- Steel(상)-CFRP(중)-Al(하) 3겹 다종소재 SPR 접합 한계극복 기술개발
- CFRP와 590급 Steel 간 레이저 전도열 접합으로 접합강도 향상
○ 정량적 성과
- 국내특허출원 1건
- SCI 2편
○ 기술스펙 달성 성과

기술적 우수성
○ 복잡형상 CFRP hybrid 부품의 생산성 향상
- 기존 양산형 PCM 공정에서 어려운 언더컷 형상을 프레스 공정기반으로 구현하고 Autoclave 대비 높은 생산성 확보
○ 기존 용융용접으로 접합이 불가한 CFRP-Steel-Al 3겹 다종소재 SPR 접합공정 개발
- 소재 조합별 SPR 접합 특성 및 한계를 정의하고 그 한계 극복 방안 제시
- 특히, SPR 접합이 불가하였던 Steel(상판)-CFRP(중판)-Al(하판) 조합에 대하여 Pre-Hole 가공을 적용하여 접합강도 3.5 kN 달성
○ 레이저 용접기술 개발로 CFRP와 금속 간 이종접합 공정 자동화 및 생산성 향상 기여
- CFRP와 590급 Steel 간 레이저 전도열 접합으로 기계적 체결의 접합강도 수준인 4kN 달성

성과활용 계획
○ 초경량 자동차 또는 초경량 항공기와 관련하여 CFRP+Metal Hybrid composite 부품개발, 공정기술 양산화, 공정장비개발 관련 국가과제 도출
○ 과제에서 개발되는 품목 중 지속적인 구매가 요구되는 소모품 및 중간성형품의 사업화 또는 기술이전 진행
- CFRP/Metal 2종, 3종 구조에 최적화된 SPR
- CFRP 급속경화용 면상발열 필름, Flexible 가압 시스템

(출처 : 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기관주요사업 연구보고서 ... 3
• 목차 ... 8
• 제 1 장 개 요 ... 9
• 제 1 절 연구개발 목표 ... 9
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 10
• 제 3 절 당해연도 연구개발 범위 ... 12
• 제 2 장 연구수행 내용 및 결과 ... 14
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 14
• 제 2 절 당해연도 연구개발 결과 ... 15
• 제 3 절 당해연도 연구개발 결과 ... 31
• 제 3 장 연구성과 활용 시나리오 ... 32
• 제 1 절 연구성과 활용 시나리오 ... 32
• 제 4 장 차년도 사업추진계획 ... 32
• 제 1 절 차년도 사업추진 내용 ... 32
• 제 2 절 차년도 사업추진 일정 ... 34
• 제 3 절 차년도 세부 성능지표(Spec) ... 34
• 제 5 장 참고문헌 ... 36
• 끝페이지 ... 38