학문
소재 중에서 복합소재는 어떻게 성능을 평가하나요?
새롭게 개발된 복합소재들은 여러 시험들을 통해 성능을 확인해야 할텐데, 어떤 시험들을 거치고, 평과 과정에서는 어떤 항목들을 중요하게 측정하며 활용 목적에 따라 기준이 달라지나요?
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
복합소재는 두가지 이상의 재료를 섞은 거라서 성능 평가가 좀 까다로워요. 유리섬유나 탄소섬유 같은 뼈대에 수지를 접착제처럼 채운 구조인데, 섬유가 놓인 방향에 따라 강도가 완전히 달라지거든요. 그래서 한 방향만 재는 게 아니라 여러 방향에서 시험을 해야해요.
기본은 잡아당기고 누르고 구부리는 시험이에요. 인장시험으로 끊어질 때까지 당겨보고, 압축과 굽힘도 확인하죠. 복합 소재에서 특히 중요한 게 층간 전단시험인데, 섬유층과 수지가 얼마나 붙어있는지 보는 거예요. 겹겹이 쌓은 구조라 층 사이가 벌어지는 박리가 가장 흔한 파괴 방식이거든요. 여기에 충격시험, 반복하중을 주로 주는 피로 시험, 고온이나 습기에 오래 두는 환경시험까지 거쳐요.
그리고 활용 목적에 따라 기준이 달라지는데, 항공기 부품이라면 무게대비 강도와 피로 수명이 최우선이고 인증 기준도 훨씬 엄격해요. 자동차는 충돌 때 에너지를 얼마나 흡수하는지, 낚시대나 골프채라면 탄성과 손맛 같은 항목이 중요해져요 :)
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
복합소재는 한 가지 성질만 보는 것이 아니라 어떤 환경에서 어떤 힘을 받는지에 따라 여러 시험을 함께 진행하게 됩니다. 기본적으로 당겼을 때 버티는 인장강도라던지, 눌렀을 때의 압축강도, 휘어짐에 대한 굽힘강도 같은 것을 많이 확인합니다.
소재가 어디 쓰이느냐에 따라 평가하는 성능들이 차이가 있을 수 있는데, 충격을 받는 제품이라면 충격시험과 피로시험을 통해서 반복적인 하중이나 순간적인 충격에 얼마나 견디는지도 보게되고, 고온이나 습기, 화학물질 같은데 노출되는 소재라면 아무래도 열적 안정성이나 내환경성에 대한 부분이 중요한 평가 항목이 될 수 있습니다.
결국에는 복합소재는 최고 강도 하나보다도 실제 사용하는 환경에서 여러 성능이 얼마나 균형 있게 유지되는지가 더 중요한 소재라 볼 수 있습니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
복합소재는 요도에 따라 인장 압축 굽힘 충격시험 등을 통해 강도와 강성 내충격성을 평가하고 피로시험으로 반복 하중에 대한 내구성도 확인합니다 또한 온도 습도 화학물질등에 노출한 뒤 물성이 얼마나 유지되는지 보는 환경 내후성 시험과 층간 박리 계면 결합 상태 등을 평가합니다 평가에서는 단순히 최대 강도뿐 아니라 무게 대비 강도 내구성 열적 안전성 가공성 및 신뢰성 등을 종합적으로 봅니다 그래서 항공 자동차 건축 스포츠용품 등 실제 활용 목적에 따라 요구되는 성능과 시험 기준이 달라지며 해당 분야의 규격과 안전기준을 충족하는지가 중요합니다