주요 연구 성과
- 이전윤 교수님 연구실, 나노 소재를 접목한 기체 차단 성능 강화 복합재 개발
- 관리자 |
- 2026-01-16 22:26:15|
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복합재는 높은 비강도와 비강성 덕분에 항공우주 구조재로 널리 활용되고 있다. 그러나 발사체 추진제 탱크와 같이 극저온 환경을 반복적으로 경험하는 구조에서는 복합재 강화섬유와 수지 간 열팽창계수 불일치로 인해 내부에 열응력이 축적되고, 그 결과 미세균열 및 층간 분리가 발생한다. 이러한 손상은 두께 방향을 따라 연속적인 결함을 형성하여 기체가 통과할 수 있는 투과 경로를 제공하며, 궁극적으로 복합재의 기체 차단 성능을 저하시키는 주요 원인이 된다.
연구에 참여한 박사과정 배재준 학생과 이전윤 교수는 복합재가 극저온 환경 이후에도 기체 투과 장벽 역할을 수행할 수 있도록, 고인성 폴리아마이드 전기방사 나노섬유층을 복합재 계면에 도입하는 접근 방법을 제안하였다. 해당 나노섬유층은 (1) 기체 투과 장벽 역할을 수행하고 (2) 열사이클링 과정에서 발생하는 미세균열 성장을 억제하며, 동시에 (3) 성형·경화 과정에서 층간 기공 형성을 줄이는 역할을 한다. 특히 오븐 경화 조건에서도 나노섬유층를 적용하면 기공률이 오토클레이브 경화 수준에 가깝게 감소하고, 기존 오븐 경화 대비 기체 투과도가 약 21% 감소하는 것으로 밝혀졌다. 또한 300회 극저온 열사이클 이후에도 나노섬유층 적용 시편에서는 미세균열이 관찰되지 않은 반면, 비교 시편은 광범위한 미세균열과 함께 투과도 약 15% 증가가 확인되어, 나노섬유층이 극저온 환경에서의 손상 누적을 효과적으로 억제함을 보여준다. 관련 연구 결과는 복합재 분야 최상위 국제학술지인 ‘Composites Part B: Engineering’ 저널 311권에 게재되었다. (IF: 14.2, JCR Top 0.3% in Engineering, Multidisciplinary).
논문명: Nano-engineered permeation barriers for composite laminates: Polyamide nanofiber interlayers for cryogenic cycling durability and gas-barrier performance
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.113219
연구에 참여한 박사과정 배재준 학생과 이전윤 교수는 복합재가 극저온 환경 이후에도 기체 투과 장벽 역할을 수행할 수 있도록, 고인성 폴리아마이드 전기방사 나노섬유층을 복합재 계면에 도입하는 접근 방법을 제안하였다. 해당 나노섬유층은 (1) 기체 투과 장벽 역할을 수행하고 (2) 열사이클링 과정에서 발생하는 미세균열 성장을 억제하며, 동시에 (3) 성형·경화 과정에서 층간 기공 형성을 줄이는 역할을 한다. 특히 오븐 경화 조건에서도 나노섬유층를 적용하면 기공률이 오토클레이브 경화 수준에 가깝게 감소하고, 기존 오븐 경화 대비 기체 투과도가 약 21% 감소하는 것으로 밝혀졌다. 또한 300회 극저온 열사이클 이후에도 나노섬유층 적용 시편에서는 미세균열이 관찰되지 않은 반면, 비교 시편은 광범위한 미세균열과 함께 투과도 약 15% 증가가 확인되어, 나노섬유층이 극저온 환경에서의 손상 누적을 효과적으로 억제함을 보여준다. 관련 연구 결과는 복합재 분야 최상위 국제학술지인 ‘Composites Part B: Engineering’ 저널 311권에 게재되었다. (IF: 14.2, JCR Top 0.3% in Engineering, Multidisciplinary).
논문명: Nano-engineered permeation barriers for composite laminates: Polyamide nanofiber interlayers for cryogenic cycling durability and gas-barrier performance
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.113219