성형비 절감이 가능한 철도차량용 다기능성 복합소재 라미네이트 패널 제작 기술

초록

복합소재는 우수한 기계적, 전기적, 열적 성능으로 인해 기존 금속 소재를 대체하여 경량화 및 기능화 소재로서 그 적용 영역이 빠르게 확대되고 있다. 특히, 최근 교통수단의 경량화를 통한 운행 효율성 증대를 위하여 복합소재를 적용하려는 시도가 활발히 이루어지고 있으며 철도 분야의 경우 전두부, 내장판에서부터 대차, 차체 등 1차 구조물에 이르기까지 다양한 부품으로 복합소재의 적용이 확대되고 있다. 여러 조각의 부품을 개별로 제작하여 조립하는 공정을 거쳐야하는 기존 금속 소재와 달리, 복합소재의 경우 일체형 부품으로 제작이 가능해 원가를 절감하는 측면에서 유리한 면이 있다. 하지만, 금속 소재에 비해 상대적으로 높은 성형 비용이 요구되는 복합소재는 전체 제작 비용 중 성형비의 비중이 높아 복합소재의 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 철도차량용 복합소재 라미네이트 패널 제작에 사용되는 기존 진공 열성형 공법을 대체하여 약 20%의 성형비 절감이 가능한 레진 인퓨전 공법 기반의 라미네이트 패널 제작 기술을 개발하였다. 또한, 내구성 및 승차감에 악영향을 미치는 페놀 수지의 취성 문제를 개선하기 위해 고인성 수지의 적용하여 복합소재의 인성을 향상시켰으며, 페이퍼형 탄소 발열체를 복합소재 내부에 삽입 적용하여 동절기 복사 방식의 난방이 가능한 다기능성 복합소재 패널 제작 방법을 개발하였다.