경상국립대, 차세대 복합재 검증법 제시 "섬유 다발로 더 정확하게"

신소재-항공우주공학부 공동 연구팀, 국제 학술지 'Composites Part B' 게재

섬유 다발 활용한 '파편화 시험+AE 분석' 결합...실제 구조 환경 유사 구현

사진위는 섬유 다발기반의 토우 단편화 시험에 음향방출 분석 아래왼쪽부터 경상국립대학교 이동현 석사졸업생, 항공우주공학부 임형준 교수, 신소재공학부 권동준 교수[사진=경상국립대학교]

경상국립대학교 연구진이 항공우주 분야에 활용되는 섬유강화 복합재료의 계면 특성을 정량적으로 분석할 수 있는 평가 기법을 제시했다.

경상국립대학교 공과대학 신소재공학부 권동준 교수와 항공우주공학부 임형준 교수 연구팀은 섬유강화 복합재료의 계면특성을 정량적으로 평가하는 새로운 방법을 개발했다고 27일 밝혔다. 해당 연구는 국제학술지 'Composites Part B: Engineering' 지난 24일자에 게재됐다.

복합재료에서 계면은 섬유와 수지 사이에서 하중을 전달하는 구간이다. 이 구간의 접착 상태에 따라 계면 박리나 섬유 파단이 발생할 수 있으며, 구조물 전체 성능에도 영향을 미친다.

항공우주와 모빌리티 분야에서 탄소섬유 복합재 적용 범위가 넓어지면서 계면 특성을 정밀하게 측정하려는 기술 수요도 커졌다. 기존에는 단일 섬유 기반 미세역학 시험이 활용돼 왔으나, 시편 제작이 까다롭고 실험 조건에 따라 결과 편차가 발생할 수 있다는 한계가 있었다. 실제 구조재에서 나타나는 다중 섬유 간 상호작용을 충분히 반영하기 어렵다는 점도 과제로 지적돼 왔다.

연구팀은 이러한 한계를 고려해 섬유 다발을 활용한 파편화 시험에 음향방출(AE, Acoustic Emission) 분석을 결합한 평가 방식을 적용했다. 이 방식은 시편 제작 부담을 낮추면서도 실험 결과의 일관성을 확보할 수 있고, 실제 구조 환경과 유사한 조건에서 계면 하중 전달 거동을 분석할 수 있다는 점에서 기존 방법과 다른 접근 방식이다.

이번 연구는 신소재공학과와 항공우주공학 분야 간 협력으로 진행됐다. 제1저자인 이동현 석사 졸업생은 연구 과정에서 데이터 정리와 분석 작업에 참여했다.

연구 결과의 활용을 위해서는 추가 검증이 필요하다는 과제도 남아 있다. 다양한 재료와 공정 조건에서 동일한 결과를 확보할 수 있는지에 대한 반복 실험과 평가 기준 정립이 요구된다. 시험 장비 접근성과 비용 등 실용성 측면에서도 검토가 필요하다.

한편 경상국립대학교는 우주항공·방산 분야를 중심으로 연구 역량을 확대하고 있다. 학부부터 대학원까지 이어지는 인재 양성 체계를 구축하고 있으며, 사천캠퍼스를 기반으로 항공우주 특성화 연구를 강화하고 있다.

번 성과가 실제 산업 적용으로 이어질 경우, 지역 기반 항공우주 소재 연구의 활용 가능성이 제기된다.