화섬정보 9. 30

탄소섬유와 레진을 원료로한 탄소섬유 복합재(이하 CFRP)는 많은 산업분야에서 점차 금속을 대체하여 제품의 구조재로 널리 활용되고 있음. 특히, 항공우주 산업에서 일부 인공위성의 CFRP 비중은 무려 85%에 달하는데, 동 소재가 인공위성의 소재로 각광받고 있는 이유는 아래와 같음.

1. 높은 비강도와 인장강도

CFRP는 현존하는 상용 구조재 중 가장 높은 수준의 강도를 보유하고 있음. 고강도 단일방향(이하 UD) CFRP는 알루미늄 합금대비 강도가 3~4배, 고인장강도 UD CFRP는 탄성계수가 동 5~7배 높은 특성이 있음. 인공위성에 요구되는 CFRP는 항공기, 미사일에 사용되는 CFRP와 달리, 일정 수치 이상의 강도와 높은 수준의 인장강도를 보유해야하며, 이는 인공위성의 무게를 대폭 감소시킬 수 있음.

2. 높은 치수 안정성(Dimensional Stability)

CFRP는 우수한 치수 안정성을 보유하고 있어 온도변화에 의한 구조의 변형이 쉽게 발생하지 않아 인공위성의 소재에 적합함. 인공위성이 지나는 지구 궤도의 온도 범위는 120℃부터 -160℃까지 온도차가 광범위하며, 안테나를 비롯하여 이러한 환경에 직접적으로 노출되는 부품은 높은 치수 안정성이 요구되고 있음.

*치수 안정성(Dimensional Stability): 온도, 습도 변화에 대하여 재료의 형상이 안정적이며 변하지 않는 성질

3. 우수한 내피로성과 제진(damping)*효과

인공위성은 발사 단계에서 강력한 진동과 충격을 받을 수 있음. CFRP는 우수한 내피로성과 제진효과를 보유하고 있어 충격을 흡수하고 진동에너지를 분산시켜 위성 내부의 전선과 계전기 등을 보호할 수 있음.H

*제진(damping): 진동을 자동적으로 감지하여 그것을 저감하기 위해 인위적으로 제어하는 것