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복합소재가 항공기 구조 경량화에 사용될 경우 강도와 안전성을 동시에 확보하는 원리는?

안녕하십니까.

여러 소재를 혼합하여 사용하는 것을 복합 소재라고 하는데, 이것은 가벼우면서도 강한 퍼포먼스를 낼 수 있습니다. 복합소재가 항공기 구조 경량화에 사용될 경우 강도와 안전성을 동시에 확보할 수 있는 원리는 무엇인지 전문가 분들의 의견 부탁드립니다.

4개의 답변이 있어요!

  • 여진호 박사

    여진호 박사

    성균관대학교

    ∙

    안녕하세요.

    복합소재는 강도가 높은 섬유가 하중을 담당하고 주변에 수지가 이를 고정해서 효율적으로 힘을 분산시키는 구조입니다. 여기서는 섬유 방향을 어떻게 할지에 따라서 불필요한 재료도 줄이고 필요한 강도도 확보를 할 수 있습니다. 금속 대비해서 같은 강도에서 무게를 크게 줄일 수 있는 장점을 가지고 있어서 요즘 경량화가 필요한 부분에 많이 사용되고 있습니다.

  • 김재훈 전문가

    김재훈 전문가

    SFTL

    ∙

    안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

    복합소재는 서로 다른 물리적 특성을 가진 재료를 층이나 섬우 형태로 결합해 하중 분산과 충격 흡수를 동시에 가능하게 합니다 이 구조 덕분에 무게는 줄이면서 국부적인 응력 집중을 방지해 강도를 유지하고 손상 시 점진적으로 에너지를 흡수해 안전성을 확보합니다

  • 한만전 전문가

    한만전 전문가

    덕성인더스트리(주) 개발팀

    ∙

    안녕하세요. 한만전 전문가입니다.

    항공기에 사용하는 대표적 재료는 알루미늄 합금 ,티타늄 합금 입니다.

    이러한 합금이 강하고 가벼운 이유는 어떠한 원리라기 보단 금속 자체가 가지고 있는 특성 때문이며, 금속 자체의 단점을 보완하기 위해 구리,아연등을 첨가 합니다.

    알루미늄은 가볍지만 녹는점이 낮고 강도가 낮으며 고온에서 불안한 단점을 가지고 있습니다. 이를 보완하기 위해 지르코늄,티타늄,바나듐등의 원소들을첨가하게 되고 알루미늄 매트릭스 내에 미세하고 열적 안정성을 부여하며 고온에서 재료가 쉽게 변형되는 것을 방지 합니다.

  • 박재화 박사

    박재화 박사

    AMES Micron

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    안녕하세요. 박재화 박사입니다.

    복합소재라고 하면 생각나는것이 CFRP 입니다. 이걸로 과거 골프채를 만드는 연구를 했었거든요. 실제로 섬유 강화재인 탄소섬유에 매트릭스인 수지를 결합해서 만들었습니다. 가벼운면서도 높은 인장강도와 강성을 가졌던 소재였습니다.이로써 금속보다 가벼우나 강한 구조를 구현할 수 있었습니다. 또 그 배열이나 층간 적층 각도 같은걸 조절해서 더 강하게 만들었던 기억이 있습니다.