복합재 라미네이트 내부 박리에 따른 발열 성능 영향 평가

초록

복합재료는 기존 금속에 비해 우수한 비강성 비강도를 특성으로 인해 경량화를 위한 필수적은 소재로 사용되고 있으며, 운송분야를 비롯하여 다양한 분야에서 금속을 대체해가며 점차 적용 범위를 넓혀나가고 있다. 철도분야 또한 제작 비용을 절감할 수 있는 공법 개발, 첨가제 추가를 통한 인성 향상 등 복합재 적용을 위하여 다양한 기술 및 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근에는 바이러스 전파에 취약한 대류 방식의 기존 난방 시스템을 개선하기 위하여 내부에 탄소섬유 발열체가 삽입되어 복사 방식으로 난방이 가능한 라미네이트 복합재가 개발된 바 있다. 하지만 라미네이트 복합재의 경우 섬유 층간의 내부 박리가 발생할 가능성이 있으며, 박리가 된 곳은 내부의 구조 및 형상이 변형되기 때문에 복합재의 국부적인 발열 성능에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 발열체가 삽입된 라미네이트 복합재의 박리에 따른 발열 성능 영향을 평가하였다. 이를 위해 성형 과정에서 탄소섬유 발열체와 섬유층 사이에 테프론 필름(PTFE)를 삽입하여 인공 박리를 형성하였으며, 전압을 인가하여 발열 성능 실험을 수행하였다. 이후 정상적인 지점과 박리가 발생한 지점 간의 온도 데이터를 수집하여 발열 성능 차이를 비교하였으며, 발열 상태의 복합재 표면을 적외선 열화상 카메라로 촬영하여 적외선 열화상 이미지에 나타난 온도 분포를 분석하였다