복합재료 사용량은 군장비의 발전을 가늠하는 중요한 지표가 됐다.

복합재료의 등장으로 현대 재료군이 더욱 풍성해졌습니다. 특히, 고강도, 고탄성, 저비중 특성을 지닌 탄소섬유 강화 복합재료의 등장으로 다양한 군용 및 민간 장비의 중요한 후보 소재 중 하나로 자리 잡았다.

미국 국방부는 2025년 방산재료 개발 전망에서 복합재료만이 강도, 모듈러스, 내열성 지표를 기존 기준 25% 이상 동시에 향상시킬 수 있다고 언급했다.

이 때문에 복합소재가 항공·방산장비의 핵심 소재로 자리잡고 있다.

1. 항공우주 분야

섬유강화복합재료를 항공기에 적용한 것은 30년 전 미 해군 F-14와 공군의 꼬리 부분으로 거슬러 올라간다. F-15 전투기는 붕소 섬유 에폭시 소재를 사용합니다. 이후 사람들은 탄소섬유 복합재료의 우수한 특성을 발견하고 점차 군용 및 수송용 항공기에 사용하기 시작했습니다.

탄소섬유 복합재료는 처음으로 항공기에 사용되었으며 주로 페어링, 제어판, 소형 객실 도어 등 2차 구조물에 사용되었습니다. 그러나 공정 기술의 발전에 따라 탄소섬유 복합재료는 점차 날개, 동체 등 다른 부품에도 활용되고 있다.

항공우주산업이 탄소섬유 복합재료를 선택하는 이유는 이 소재가 기체의 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 내식성, 피로저항성 등 우수한 특성을 갖기 때문이다. 그러나 전통적인 금속재료에 비해 탄소섬유복합재료는 가격이 비싸 아직 널리 사용되지 않고 있다.

2. 자동차 산업

탄소섬유 복합재료의 재료 특성과 개발 추세는 특히 신에너지 자동차인 탄소의 개발과 함께 자동차 산업의 경량화 요구에 부합합니다. 섬유 복합 재료 자동차에 점점 더 널리 사용될 것입니다.

탄소섬유 복합재료의 우수한 성능으로 인해 점차 해외 자동차 내외장 장식, 섀시, 전자부품 등에 적용되기 시작했다.

향후 자동차 산업에 탄소섬유 복합재료와 열가소성 복합재료를 적용하면 전통적인 금속 부품을 대체하게 될 것이다.

3. 해병대

미 해군은 1940년대에 처음으로 선박 건조에 탄소섬유 복합재료를 사용했습니다. 해수환경에서 우수한 성능을 발휘하여 해양선박에 널리 사용됩니다.

뛰어난 승차감의 디자인 컨셉과 복합재료의 이음매 없는 선체의 장점은 다양한 복합재료 선박의 개발을 더욱 촉진시켰습니다.

최근에는 주로 선체, 바닥, 갑판, 격벽은 물론 배관 시스템, 연료 탱크 등 상부 구조물을 포함하여 선박에 탄소섬유 복합재료의 사용이 지속적으로 증가하고 있습니다.

탄소섬유 복합재료를 적용하면 제조 및 유지관리 비용 절감은 물론, 외관 개선 효과는 물론, 톤수 감소 및 안전성 향상 효과도 얻을 수 있다.

4. 풍력 발전

풍력 발전 분야에서 복합재료는 풍력 발전 블레이드 및 기타 중요한 구조 부품을 제조하는 주요 재료입니다. 블레이드 무게는 복합 재료로 구성되어 있으며, 이는 대규모, 경량, 고성능, 저비용 발전 블레이드 개발 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

대형 토우 탄소섬유의 적용이 확대되고 탄소섬유 가격이 지속적으로 인하되면서 대형 블레이드에 탄소섬유를 적용하는 것이 트렌드로 자리 잡았다.

향후 풍력 블레이드 제조에 있어서 블레이드의 유리섬유 일부를 탄소섬유가 대체하게 될 것이며, 점차 사용량이 증가하는 것은 고성능 탄소섬유 복합재료 개발에 따른 필연적인 결과이다.

스포츠 용품

현재 탄소섬유 강화 복합재료는 스포츠 장비 분야에서 큰 시장을 형성하고 있다.

스포츠 장비에 대한 요구사항이 점점 엄격해짐에 따라 탄소섬유 강화 복합재료를 스포츠 장비에 적용하는 것은 21세기 스포츠 장비의 주요 트렌드입니다.

자전거

1980년대 중반 이탈리아, 프랑스, ​​영국, 미국 등이 탄소섬유 튜브와 알루미늄 합금 조인트를 프레임에 접착한 탄소섬유 자전거를 잇달아 개발했다.

프레임은 크롬-몰리브덴 강철 프레임에 비해 무게는 가볍지만, 크롬-몰리브덴 강철 프레임보다 강도와 강성이 높아 개발에 성공하면 전문 대회로 활용됐다. 자동차.

남자 자전거 로드 레이스 우승을 차지한 독일의 유명 라이더 울리히의 '마운트'는 탄소섬유 강화 복합재료로 만든 브라켓으로 무게가 7.5kg에 불과하다.

현재 자전거 대량생산에는 일반적으로 RTM(Resin Transfer Molding) 공정이 사용된다.

골프 클럽

1972년 미국 셰익스피어 컴퍼니(American Shakespeare Company)는 필라멘트 와인딩을 사용하여 골프 클럽을 만들었습니다. Brewer는 클럽을 만들기 위해 CFRP(탄소 섬유 강화 복합 재료)를 사용합니다. 그 이후로 볼의 비거리와 방향 안정성 요구 사항에 적응하기 위해 무게, 크기 및 하중 측면에서 개선되었습니다.

요즘 고급 골프채에는 탄소섬유 복합재료를 사용하는데, 이는 저밀도, 고강도, 고탄성, 내충격성을 갖추고 있어 골프채를 여러 번 재사용할 수 있어 선수들이 마음껏 능력을 발휘할 수 있게 해준다. . 골프 스윙의 힘과 기술.

낚싯대

탄소섬유 강화 복합재료로 만든 낚싯대는 GFRP 제품이나 대나무 막대에 비해 훨씬 가볍기 때문에 낚싯대를 펼칠 때 에너지 소모가 적고, 인출 거리도 더 길다. 후자보다 20년은 더 남았다.

CFRP로 제작된 낚싯대는 길고 가늘며 견고성이 뛰어나 휘어진 후 회복이 빨라 미끼 전달에 더욱 민감합니다.

현재 시판 중인 제품도 탄소섬유강화플라스틱을 사용해 낚시용 기어코일을 만들 수 있지만 무게는 140g을 넘지 않지만 피로강도가 높고 마찰에 강하다. 그것은 긴 서비스 수명을 가지고 있습니다.

테니스 라켓

현재 세계 대부분의 고급 및 중급 테니스 라켓은 탄소 섬유 복합 재료로 만들어집니다. 탄소섬유를 테니스 라켓에 최초로 적용한 회사는 1974년 미국의 케몰드(Chemold) 등 회사였다.

탄소섬유 복합재료는 충격 흡수력과 에너지 흡수성이 뛰어나고 디자인이 자유로운 대형 테니스 라켓을 만드는 데 사용할 수 있다. 다른 소재에 비해 탄소섬유는 테니스 라켓에 사용하면 다음과 같은 장점이 있다.

① 대규모 테니스 라켓 제조가 가능하다. 기존 목재에 비해 같은 무게로 ​​라켓은 일반 촬영보다 약 1.5배 증가할 수 있습니다. 네트워크 케이블의 장력은 20~45배 더 높습니다.

② 우수한 충격 흡수 및 감쇠 성능 : 탄소 섬유 복합 재료는 충격 흡수 및 감쇠 성능이 우수합니다. 진동 시작이 쉽지 않고 시작 후 진동이 멈추기 쉽습니다.

③디자인의 자유도가 높습니다.

배드민턴 라켓

탄소섬유강화복합재료로 제작된 배드민턴 라켓은 가볍고 강성이 높아 목재제품의 강성 부족으로 인한 손잡이 파손을 방지한 것이 특징이다. 또한 위에서 언급한 테니스 라켓과 동일한 이점을 제공합니다.

스키

탄소섬유 강화 복합재료로 만든 스키는 강성이 높고 마찰 저항이 높으며 회전, 슬로프, 크로스컨트리 경주 시 발바닥에 가해지는 힘이 적은 것이 특징입니다. . CFRF로 만든 스키 폴은 스포츠계에서도 잘 알려져 있습니다. 일반적으로 약 150g으로 높은 강성과 가벼운 무게가 특징입니다.