경상국립대학교 공과대학 연구팀이 탄소섬유 강화 복합재료의 핵심 성능 지표인 계면특성을 더 정밀하게 측정할 수 있는 새로운 평가 기법을 개발했다.

경상국립대 연구팀은 섬유 다발(fiber tow) 기반의 '섬유다발 파편화(tow fragmentation)' 시험과 음향방출(AE, Acoustic Emission) 분석을 결합한 새로운 계면 평가법을 제안했다고 밝혔다.

권동준 신소재공학부 교수와 임형준 항공우주공학부 교수가 공동으로 수행한 이 연구는 복합재료 분야 최고 권위 학술지인 '복합재료 파트 B: 엔지니어링' 4월 24일자에 게재됐다.

복합재료에서 계면은 섬유와 수지 사이의 하중 전달을 담당하는 핵심 영역이다. 계면 접착이 불충분할 경우 국부적인 응력 집중을 시작으로 계면 박리, 수지 균열, 섬유 파단이 연쇄적으로 발생해 구조 성능 전반이 크게 저하될 수 있다.

탄소섬유 강화 복합재료가 항공우주, 모빌리티 등 고신뢰성 분야에 광범위하게 적용되는 만큼, 계면특성을 정량적으로 평가하는 기술의 중요성도 함께 커지고 있다.

기존 계면전단강도 평가는 단일 섬유(single-fiber) 기반 미세역학시험에 주로 의존해 왔다. 그러나 시편 제작이 까다롭고 실험자의 숙련도에 따른 결과 편차가 크다는 점, 그리고 실제 복합재 내부에서 발생하는 다중 섬유 간 상호 작용과 하중 재분배 거동을 충분히 반영하기 어렵다는 한계가 꾸준히 지적돼 왔다.

경상국립대 연구팀이 새롭게 제안한 기법은 시편 제작 난도를 낮추고 결과 편차를 줄이는 동시에 실제 구조재에 가까운 조건에서 계면 하중 전달 거동을 신뢰성 있게 평가할 수 있다는 점에서 주목된다. 이번 연구는 신소재공학부와 항공우주공학부가 협력해 도출한 학문 간 융합 연구의 성과이기도 하다.

논문 제1저자인 이동현 석사 졸업생은 졸업 후에도 석사 과정 중 수행하던 연구를 끝까지 완성하려는 책임감과 끈기를 발휘해 연구의 완성도를 높이는 데 기여했다는 평가를 받았다.

권동준 교수는 "단순한 지식 습득을 넘어 스스로 문제를 해결하고 새로운 가치를 만들어내는 연구자 양성이 핵심"이라며 "이런 경험을 바탕으로 성장한 학생들은 미래 산업과 학문 분야에서 새로운 길을 개척하는 인재로 발전할 것으로 기대된다"고 밝혔다.

경상국립대는 라이즈(RISE) 사업을 통해 학부부터 대학원까지 이어지는 전주기 인재 양성 체계를 구축하는 한편, 두뇌한국21(BK21) 대학원 혁신사업과 사천캠퍼스 운영, 항공엔진 등 국가 주요 특성화 산업을 중심으로 고급 연구 인력 양성에 역량을 집중하고 있다.