다기능성 탄소복합소재의 철도 차량 적용을 위한 접촉저항 개선 방안

초록

탄소섬유의 경량성에 더하여 전기적 특성을 활용하여 다기능성 소재로 사용하고자 하는 연구들이 활발히 수행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 탄소섬유를 이용하여 철도차량의 복사열 난방 시스템을 구축했을 때, 발열 성능을 향상시키기 위해 접촉저항을 분석 및 개선하였다. 여기서 접촉저항은 탄소섬유와 전극 사이의 접촉저항과 탄소섬유 층간의 접촉저항으로 나눌 수 있다. 4탐침법을 이용하여 저항을 측정하고 각각의 접촉저항을 Transfer Length Method(TLM) 및 회로도 모델을 통해 분석하였다. 높은 전기전도성의 니켈 페인트 도포를 통해 두 가지 접촉저항 모두를 개선하였으며, 그 결과 탄소섬유와 전극 사이의 접촉저항의 경우 약 7.58[Ohm]에서 0.24[Ohm]으로, 탄소섬유 층간 접촉저항의 경우 약 2.55[Ohm]에서 0.13[Ohm]으로 개선된 것을 확인한 수 있었다. 또한 온도 사이클 시험을 통해 금속인 니켈 페인트를 도입하였을 때의 내구성 및 발열 성능 저하 여부를 확인하였으며, 향후 다기능성 탄소복합소재의 철도 차량 및 다양한 분야 활용에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

키워드