[일신기술] 항공우주산업 그리고 복합재료

출처: 픽사베이

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어릴 때 한번씩 우주 여행에 대해 꿈꿔보신 적 있지 않나요?

달을 향해 쏘아올린 우주선부터 시작해 이제는 일반인들도 우주여행이 가능해진 시대가 되어, 이제는 일반인들도 우주여행이 가능해진 시대가 되었습니다.

또한 최근 중국에서 2025년부터 우주여행을 시작할 것이라는 뉴스 기사들이 보도되고 있는만큼 많은 나라들이 관심을 가지고 있습니다.

 

항공 우주 산업과 복합재

 

먼저 복합재는 각기 다른 성질을 가진 소재에 장점만을 뽑아 다른 새로운 특성을 갖도록 만든 재료를 의미하며, 구성 요소로는 강화재와 기자재로 크게 나눌 수 있습니다.

 

유리섬유의 특징으로는 가볍고 튼튼하여 플라스틱을 액체로 만들어 유리 섬유와 결합하는 방식으로 유리섬유강화플라스틱을 예로 들 수 있으며, 탄소 섬유는 철보다 밀도가 낮아 경량화가 필요할 때 사용되고, 강도가 높고 열팽창률이 낮아 항공우주산업의 소재로 수요가 많습니다. 그리고 아라미드섬유는 열에 강하고 튼튼하여 방탄조끼나 방탄 헬멧 등 군사 물자 또는 건축용 시멘트 보강 물질에 많이 사용되고 있습니다.

 

항공 우주 산업에서 사용되는 윙 패널 및 레이돔과 같은 구조 요소는 정확한 두께 제어가 필요한 유리 섬유와 첨단 복합재로 만들어집니다.

이 중 탄소복합재는 우주발사체와 위성체 등의 개발에 필수불가결한 소재로 위성체를 보호하는 페이로드 페어링에 사용되는 것이 대표적입니다.

출처: 픽사베이

또한 탄소섬유는 세계적으로 4차산업혁명의 바람이 부는 21세기 글로벌을 중심으로 개발에 속도가 붙고 있는데, 우주항공 외 자동차, 건축 등의 산업분야에서부터 미래 산업, 스포츠·레저 등 소비재 분야에 이르기까지 철이 사용되는 모든 제품과 산업에 사용되고 있습니다.

그리고 인체 생체 적합성이 우수하여 인공 뼈, 장기 등에도 적용하는 연구가 진행 중이라고 합니다.

 

이미 의족에는 사용되고 있지만 점차 확대되어 항공기 및 자동차 등에도 확대될 경우 무게를 크게 줄일 뿐더러 친환경적 효과도 낼 수 있어 시너지 효과는 더욱 클 것으로 예상된다고 합니다.

 

복합재성형 오토클레이브 소개

CMAS / CMAM / CMAP Series

Prepreg를 여러 겹으로 원하는 형상의 몰드에 적층한 후 진공을 유지하기 위해 진공 백으로 제품 전체를 포장하여 기체 자압부와 차단하는 공정을 진행합니다. 내부 진공을 유지하게 되면 내부에 있는 수지로부터 발생되는 휠발 성분을 제거할 수 있고 여러 겹의 Prepreg를 접합할 때에도 기포가 발생되지 않아 치밀하게 접합된 제품을 얻을 수 있습니다.

 

재료를 조합하여 구성재료의 고유 특성을 극대화하는데 사용하는 ㈜일신오토클레이브의 복합재성형 오토클레이브는 크기와 사양에 따라 CMAS Series(기본크기), CMAM Series(중형크기), CMAP Series(대형크기)로 구분되어 있습니다. 장점을 배로 향상시키고 단점을 보완하는 이종재료를 제작하는데 사용되는 복합재성형 오토클레이브 시리즈는 사양 및 크기 별 다양한 산업에서 활용되고 있습니다.

복합소재 성형기술
오토클레이브 성형	LCD Glass 이송용 로봇핸드, CFRP Support bar, 산업용 CFRP Roller
Filament winding process 성형	산업용 Roller, Drive shaft, Pipe, 압력용기
Press molding 성형	미사일 노즐, 방탄
Resin transfer molding 성형	각종 구조물 및 자동차용 부품
Infusion molding 성형	풍력 발전기용 블레이드, 난연성 철도차량 내장재
Pultrusion 공법 성형	FRP bar, beam

 

Professional Engineering

복합재 오토클레이브 적층성형

- 여러 장의 Prepreg + 첨가제 + 보조재료를 조합하여 성형용 스택 제작

- 2~3개의 Prepreg를 적층할 때 감압하여 기포 제거

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정보 출처

서울경제 : https://www.sedaily.com/NewsView/26B8JOEA1L

OLYMPUS EVIDENT : https://www.olympus-ims.com/ko/applications/aerospace-composites/

화학경제연구원 블로그 : https://blog.naver.com/cmri1991/222734141536

동아일보 : https://www.donga.com/news/article/all/20220614/113932803/1

쿠키뉴스 : https://www.kukinews.com/newsView/kuk202003250359

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