과학 공학
탄소섬유관련 산업분석보고서
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| 듣기기능 | 미지원 | 파일정보 | |
|---|---|---|---|
| 총 용량 | 4.4 MB | 이용기기 | |
| ISBN | 9791124352120 | ||
책 소개
지구온난화의 주범인 온실가스Green Gas 배출량을 줄이기 위해 1997년 12월 교토의정서 “기후변동조약 제3회 조약국회의COP3”를 채택한 이후, 생산 및 제조, 운송등에서 발생되는 이산화탄소를 절감하기위한 노력이 이루어지고 있다.
특히 운송기기등에서 발생되는 이산화탄소 절감과 연료효율을 위해 무게절감을 위한 경량소재의 적용이 기하급수적으로 증가하고 있는데, 그 중 탄소섬유복합재CFRP는 중요한 소재부품으로 자동차, 항공기, 재생에너지, 고압용기등에 적용 각광받고 있으며, 점점 더 많은 수의 기존 소재를 대체하고 있다.
탄소섬유는 1969년에 미국의 R. Bacon과 W. A. Schlamon에 의해 최초로 문헌상에서 정의되었다. 이들은 “탄소섬유는 최고 1,000∼1,500℃의 온도에서 열처리한 섬유로서 전구체의 많은 잔류물을 가지고 있으나 흑연섬유는 2,500℃ 이상으로 가열한 것으로 99% 이상의 탄소함량으로 되어 있다”고 정의하였다.
탄소섬유는 성능, 형태, 제조방법 및 출발원료에 따라 다양한 제품이 있다. 탄소섬유 제품도 공업규모로 생산되고 있는 것에서부터 실험실 단계의 것에 이르기까지 매우 다양하다. 또한 고성능 탄소섬유의 섬유다발 굵기는 과거에 필라멘트 수가1,000∼12,000개인 스몰 토우Small Tow, 혹은 Regular Tow가 주류를 이루었으나 최근에는 48,000∼320,000인 라지 토우Large Tow의 중요성이 증가하고 있다.
탄소섬유는 복합재료의 보강섬유로 발전해왔기 때문에 기계적 성질, 특히 인장강도와 인장탄성률을 이용하여 분류하는 경우가 많다. 일반적으로는 역학적 특성을 토대로 한 분류와 원료에 기초한 분류가 병용되고 있다.
본 2024개정판 보고서에서는 탄소복합재를 포함하여 탄소섬유관련 산업에 대해 전반적인 기술 시장동향을 업데이트 분석하였다.
특히 운송기기등에서 발생되는 이산화탄소 절감과 연료효율을 위해 무게절감을 위한 경량소재의 적용이 기하급수적으로 증가하고 있는데, 그 중 탄소섬유복합재CFRP는 중요한 소재부품으로 자동차, 항공기, 재생에너지, 고압용기등에 적용 각광받고 있으며, 점점 더 많은 수의 기존 소재를 대체하고 있다.
탄소섬유는 1969년에 미국의 R. Bacon과 W. A. Schlamon에 의해 최초로 문헌상에서 정의되었다. 이들은 “탄소섬유는 최고 1,000∼1,500℃의 온도에서 열처리한 섬유로서 전구체의 많은 잔류물을 가지고 있으나 흑연섬유는 2,500℃ 이상으로 가열한 것으로 99% 이상의 탄소함량으로 되어 있다”고 정의하였다.
탄소섬유는 성능, 형태, 제조방법 및 출발원료에 따라 다양한 제품이 있다. 탄소섬유 제품도 공업규모로 생산되고 있는 것에서부터 실험실 단계의 것에 이르기까지 매우 다양하다. 또한 고성능 탄소섬유의 섬유다발 굵기는 과거에 필라멘트 수가1,000∼12,000개인 스몰 토우Small Tow, 혹은 Regular Tow가 주류를 이루었으나 최근에는 48,000∼320,000인 라지 토우Large Tow의 중요성이 증가하고 있다.
탄소섬유는 복합재료의 보강섬유로 발전해왔기 때문에 기계적 성질, 특히 인장강도와 인장탄성률을 이용하여 분류하는 경우가 많다. 일반적으로는 역학적 특성을 토대로 한 분류와 원료에 기초한 분류가 병용되고 있다.
본 2024개정판 보고서에서는 탄소복합재를 포함하여 탄소섬유관련 산업에 대해 전반적인 기술 시장동향을 업데이트 분석하였다.
목차
1. 서론 1
2. 탄소섬유 2
가. 탄소섬유 정의 2
나. 탄소섬유의 분류 4
1 탄소화 온도에 의한 분류 4
2 탄소섬유의 원료물질에 의한 분류 4
3 탄소섬유의 관용적 분류 5
다. 탄소섬유의 형태 6
1 연속섬유 6
2 스테이플 섬유Staple Fibers 7
3 직물류Fabric 7
라. 탄소섬유의 특성 8
1 탄소섬유의 구조 8
2 탄소섬유의 화학적 조성 9
3 열적 특성 10
4 전기적 특성 10
마. 탄소섬유 제조기술 12
1 PAN계 탄소섬유 13
2 피치Pitch계 탄소섬유 15
3 레이온계 탄소섬유 17
4 탄소섬유 소재 최근동향 18
바. 탄소섬유 시장동향 19
사. 탄소섬유 정책동향 24
1 미국 24
2 유럽 24
3 일본 25
4 중국 25
5 한국 25
3. 탄소복합재 24
가. 복합재료 정의 24
나. 복합재료의 종류 26
1 입자강화 복합재료 26
2 섬유강화 복합재료 27
3 고분자 복합재료 28
4 금속 복합재료 29
5 세라믹 복합재료 30
다. 탄소복합재 열가소성수지 제조기술 31
1 수지 기준 탄소복합재 분류 31
2 세대별 열가소성 수지 34
가 2세대 수지 36
나 3세대 수지 36
3 제조기술에 따른 열가소성 복합재 37
4. 항공기와 열가소성 복합재 41
가. 항공기 기체와 열가소성 복합재 41
나. 복잡재료 적용 분류 45
1 재료 특성에 따른 분류 45
2 섬유 매트릭스 수지 측면에서 검토 46
3 성형 설비 측면 46
4 이차 가공 측면에서의 검토 47
다. 적용 사례 49
1 에어버스Airbus 49
가 열가소성 수지 복합 재료의 적용 현황 49
나 열가소성 수지 복합 재료의 장점 및 단점 49
다 향후 방향 50
2 보잉 51
가 열가소성 수지 복합 재료의 적용 현황 51
나 향후방향 52
라. 기술동향 53
1 글로벌 기술동향 53
가 탄소섬유 소재의 기술개발 동향 53
나 저가 탄소섬유 기술개발 동향 53
다 고성능 탄소섬유 기술개발 동향 55
2 DINAMIT 59
가 세부연구결과 61
3 ALCASAdvanced Low Cost Aircraft Structures 78
가 성형 법의 연구 85
나 주익 외판의 설계와 시제제작 88
4 기업의 열가소성 복합재 기술동향 92
가 Toray 도레이 92
나 Hexcel 헥셀 92
다 Premium Aerotec 프리미엄 에어로 테크 92
라 Solvay 솔베이 92
마 Teijin 테진 93
마. 제조 기술 94
1 현재의 제조 기술 94
가 열간 성형 기술 97
2 미래의 제조 방법 111
가 자동 적층 기술 111
나 자동 제조 기술 114
5. 결론 115
6. 참고문헌 116
2. 탄소섬유 2
가. 탄소섬유 정의 2
나. 탄소섬유의 분류 4
1 탄소화 온도에 의한 분류 4
2 탄소섬유의 원료물질에 의한 분류 4
3 탄소섬유의 관용적 분류 5
다. 탄소섬유의 형태 6
1 연속섬유 6
2 스테이플 섬유Staple Fibers 7
3 직물류Fabric 7
라. 탄소섬유의 특성 8
1 탄소섬유의 구조 8
2 탄소섬유의 화학적 조성 9
3 열적 특성 10
4 전기적 특성 10
마. 탄소섬유 제조기술 12
1 PAN계 탄소섬유 13
2 피치Pitch계 탄소섬유 15
3 레이온계 탄소섬유 17
4 탄소섬유 소재 최근동향 18
바. 탄소섬유 시장동향 19
사. 탄소섬유 정책동향 24
1 미국 24
2 유럽 24
3 일본 25
4 중국 25
5 한국 25
3. 탄소복합재 24
가. 복합재료 정의 24
나. 복합재료의 종류 26
1 입자강화 복합재료 26
2 섬유강화 복합재료 27
3 고분자 복합재료 28
4 금속 복합재료 29
5 세라믹 복합재료 30
다. 탄소복합재 열가소성수지 제조기술 31
1 수지 기준 탄소복합재 분류 31
2 세대별 열가소성 수지 34
가 2세대 수지 36
나 3세대 수지 36
3 제조기술에 따른 열가소성 복합재 37
4. 항공기와 열가소성 복합재 41
가. 항공기 기체와 열가소성 복합재 41
나. 복잡재료 적용 분류 45
1 재료 특성에 따른 분류 45
2 섬유 매트릭스 수지 측면에서 검토 46
3 성형 설비 측면 46
4 이차 가공 측면에서의 검토 47
다. 적용 사례 49
1 에어버스Airbus 49
가 열가소성 수지 복합 재료의 적용 현황 49
나 열가소성 수지 복합 재료의 장점 및 단점 49
다 향후 방향 50
2 보잉 51
가 열가소성 수지 복합 재료의 적용 현황 51
나 향후방향 52
라. 기술동향 53
1 글로벌 기술동향 53
가 탄소섬유 소재의 기술개발 동향 53
나 저가 탄소섬유 기술개발 동향 53
다 고성능 탄소섬유 기술개발 동향 55
2 DINAMIT 59
가 세부연구결과 61
3 ALCASAdvanced Low Cost Aircraft Structures 78
가 성형 법의 연구 85
나 주익 외판의 설계와 시제제작 88
4 기업의 열가소성 복합재 기술동향 92
가 Toray 도레이 92
나 Hexcel 헥셀 92
다 Premium Aerotec 프리미엄 에어로 테크 92
라 Solvay 솔베이 92
마 Teijin 테진 93
마. 제조 기술 94
1 현재의 제조 기술 94
가 열간 성형 기술 97
2 미래의 제조 방법 111
가 자동 적층 기술 111
나 자동 제조 기술 114
5. 결론 115
6. 참고문헌 116