낙뢰손상 방지를 위한 탄소섬유 복합재료의 전기전도성 향상 연구

[카리]

최근 복합재료는 우수한 비강도, 비강성 뿐만 아니라 우수한 내식성, 피로특성으로 인하여 수송, 건축, 항공/우주 산업에 있어서 그 사용량이 증가하는 추세이다. 특히 carbon-fiber reinforced plastics (CFRP)는 최신의 민간 여객기(B-787, A350, A380기종 등)에서 동체 구조물 재료로서의 사용량이 증가하면서 이에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 항공기는 일년에 평균 1∼2회 정도 낙뢰에 노출되는데 이때에 낙뢰에 의한 손상을 방지하기 위해 항공기 동체 복합재료 구조물의 전기전도성을 향상시키는 연구가 진행 되고 있다. 이러한 CFRP의 전기전도성 특성을 향상시키기 위해 고분자 기지에 흑연입자, 탄소섬유, 카본블랙, 탄소나노튜브 등의 다양한 충진재를 첨가하여 소재의 전기적 특성이 향상되도록 연구가 진행되고 있으나 기계적강도의 저하의 문제 혹은 낙뢰에 의한 손상을 방지할 수 있는 만족할만한 전기전도성 향상이 이루어지지 않은 문제가 있다. 현재 B-787같은 기종의 경우 Expended Aluminum mesh foil을 이용하여 탄소섬유 복합재료 동체 구조물의 전기전도성을 향상시키는 방식을 채택하고 있으나 이는 항공기의 무게를 증가시키고, 장기적으로는 갈바닉 부식(Galvanic corrosion)에 대한 우려도 있다. 그리하여 본 연구는 전도성 나노입자를 탄소섬유에 코팅시켜 Hybrid CFRP를 제작하고 미세구조 관찰과 향상된 전기전도성을 검증함과 동시에 B-787항공기 시편과 비교함으로써 낙뢰손상방지를 위한 CFRP의 전기전도성 향상에 새로운 방식을 제시하고자 한다.

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