알루미늄에 이어 플래스틱계 채용 확대 … 코스트 절감에도 기여
화학뉴스 2014.12.11
가볍고 강한 소재인 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)는 추가 경량화를 위해 다양한 심재가 활용이 적극적으로 추진되고 있다.
알루미늄 Honeycomb 심재가 널리 알려져 있으나 플래스틱 발포 심재도 다양한 분야에서 사용이 확대되고 있다. 고내열 분야에서는 Evonik이 개발한 PMI(Polymethacrylimide) 외에도 Sekisui Plastics이 새롭게 에스터(Ester)계 소재를 개발해 시장에 참여했다. 소재와 사용방식에 따라 코스트 절감에도 기여할 수 있기 때문에 CFRP 시장을 더욱 확대하데 일조할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. CFRP의 비중은 평균 1.5-1.7 수준으로 섬유의 사용방식과 매트릭스 수지의 종류에 크게 좌우되며 철 7.8, 알루미늄 2.7 등에 비해 매우 가벼운 것이 특징이다. 비중이 가볍기 때문에 경량화에 따른 연비 개선 효과가 큰 항공기 분야에서 사용량이 비약적으로 확대되고 있으며, 일반산업 및 자동차용 등도 성장을 지속할 것이 확실시되고 있다. CFRP를 한층 가볍게 만드는 것은 심재로 금속소재 Honeycomb 심재가 강도와 내열성이 뛰어나 폭넓게 사용되고 있으나 플래스틱 심재제품도 다양화되고 있다. 이전부터 유리섬유를 사용한 GFRP(Glass FRP)에도 심재가 사용되고 있으며 일본은 FRP 소해정에도 발포 염화비닐(Vinyl Chloride) 수지가 사용되고 있다. 당초에는 우레탄(Urethane) 소재가 검토돼왔으나 우레탄에 비해 강도가 뛰어난 점 등이 높은 평가를 받아 발포 염화비닐수지가 채용된 것으로 알려졌다. 발포 수지계는 형상 자유도가 뛰어난 것이 특징으로 소재가 직육면체일때는 문제가 없지만 원형이거나 각이 있으면 심재를 형상에 맞게 추가가공이 필요하기 때문에 추가공정이 불가피한 Honeycomb 소재에 비해 수지계는 쉽게 잘라서 가공할 수 있는 장점이 있다. 다만, 우레탄과 염화비닐 모두 내열성이 낮은 단점이 있다. 열경화성수지를 매트릭스에 사용하는 CFRP는 경화를 위해 수백℃ 이상의 온도에 노출시키고 있어 경화 후 접합하는 공정에서는 문제가 없으나, 공정단계를 줄이기 위해서 심재를 일체 성형할 때에 고온에서 견딜 수 있는 소재가 요구되고 있다. 일체 성형방식은 매트릭스 에폭시가 접착제 역할을 하기 때문에 별도의 접착제를 사용할 필요가 없는 특징이 있다. Evonik의 PMI계 경질 발포 심재 일본의 항공기 분야 전문상사인 Sanwa Trading이 2014년 Sekisui Plastics도 비즈공법을 활용한 고내열 발포 심재를 개발하고 있다고 발표한데 이어 5월 사람과 자동차 기술 전시회에서 처음 공개했다. 150℃에서 가열 치수변화를 1% 이내로 억제하는데 성공했으며 CFRP에 보다 가격이 저렴해 코스트 절감에 기여할 수 있다는 점 등을 앞세워 영업을 적극화하고 있다. <화학저널 2014/12/11> |
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