복합재는 어떤 기준으로 재료를 조합하나요?

Question

서로 다른 성질을 가진 두 가지 이상의 재료를 하나의 소재로 만드는 경우가 많은데, 사용할 재료의 종류와 비율은 어떤 기준으로 결정하고, 원하는 성능은 어떻게 맞추는지 의견 부탁드립니다.

Answer 1

복합재는 좋은 재료를 아무렇게나 섞는 것이 아니고, 필요한 성능을 먼저 정한 뒤 그에 맞는 재료를 조합한느 방식으로 보통은 설계를 합니다.

섬유 복합재를 예를 들어 보면 강도가 중요하다면 탄소섬유를 충격에 강해야 한다면 유리섬유를 선택하는 경우들이 있습니다. 그리고 가볍고 단단해야 한다면 적절한 수지와 함께 비율을 잘 조절해가면서 사용을 합니다. 그리고 재료의 방향, 두께, 층을 쌓는 순서까지 함께 설계가 되어야 원하는 성능을 얻을수 있습니다. 그래서 항공기, 자동차 등 용도가 다른 제품은 복합재의 구성도 모두 달라지게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

복합재는 보통 가볍게 만들 것인지, 강하게 만들 것인지, 열이나 전기를 잘 견디게 할 것인지처럼 목표 선응을 먼저 정하고 재료를 조합해야 합니다.

대표적으로 섬유강화 복합체를 보면 섬유는 강도와 방향성을 담당하고, 수지나 금속 같은 바탕 재료들은 형태르 잡고 힘을 전달하는 역할을 하는 것 처럼요. 재료의 비율은 강도와 무게, 탄성, 내열성, 가격, 가공성 등 다양한 것들을 따져서 정하고, 한쪽 성능만 보고 정하는 것은 아닙니다.

같은 재료라고 하더라도, 어떻게 조합하느냐에 따라서 성능이 크게 달라질 수 있고, 원하는 성능은 계산이나 시험을 반복하면서 맞춰가고, 실제 사용 환경에서도 잘 적용이 되는지도 확인해야 합니다. 복합재 설계는 좋은 재료를 단순하게 섞는 행위가 아니고, 각 재료의 장점을 필요한 위치에 배치하는 과정으로 생각할 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

복합재는 먼저 강도 무게 내열성 내식성 전기적 특성 등 목표 성능을 정한 뒤 이를 가장 효율적으로 만족하는 재료를 조합합니다 섬유와 기지재의 종류 혼합 비율 배열 방향 적층 구조 등을 컴퓨터 해석과 실험을 통해 최적화하여 원하는 특성을 얻습니다 대표적으로 탄소섬유 강화 플라스틱은 가볍고 강한 특성이 필요할 때 유리섬유 강화 플라스틱은 비용과 내구성이 균형이 중요할 때 많이 사용 됩니다