KR102117781B1 - 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법 및 이를 이용해 제작된 다인승 보트 - Google Patents

복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법 및 이를 이용해 제작된 다인승 보트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 방법에 있어서, (a) 보강부재를 제작하는 단계 및 (b) 선체부에 보강부재를 배치하고 접합하여 보강부를 형성하는 단계를 포함하는 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법을 이용해 제작된 다인승 보트에 있어서, 바닥면 및 측면을 포함하는 선체부 및 상기 선체부의 강도를 보강하는 보강부를 포함하되, 상기 보강부는 복합소재로 제작되고, '＋'자 형태로 형성되어 상기 바닥면에 배치되는 다수의 보강부재를 포함하는 다인승 보트를 제공할 수 있다.

Description

복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법 및 이를 이용해 제작된 다인승 보트{Reinforcing method to reinforce hull through reinforcing member to which the composite material is applied, and a multi-passenger boat made using it}
본 발명은 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법 및 이를 이용해 제작된 다인승 보트에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 복합소재로 제조되고 아치형 형상이 적용된 보강부재를 통해 선체의 강도가 효과적으로 보강되며, 작업이 간소화되어 작업효율이 향상된 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법 및 이를 이용해 제작된 다인승 보트에 관한 것이다.
해양레저기기란 레저를 목적으로 운항하는 선박을 통칭하는 용어로, 우리나라에서는 이외에도 레저보트(Leisure Boat), 플레저보트(Pleasure Boat), 레저보트, 수상레저기구 등을 혼용하여 사용하고 있다.
이러한 해양레저기기 분야는 세계 조선 산업 시장과 상응하는 세계 요트산업 시장을 보유하고 있으며, 소득과 비례하여 성장하는 분야로 세계 매년 70만 척의 신규 수요가 발생하고 있다.
최근, 해양관·광레저활동에 대한 국민 수요가 급속히 확대됨에 따라 수상레저사업장, 레저기구 및 조종면허 취득자가 꾸준히 증가하고 있는 등 시장이 활발히 커져가고 있다.
또한 레저산업은 국내 침체된 중소형 조선 및 조선기자재산업의 새로운 먹거리 산업으로, 국내 중소형 조선 및 조선기자재산업의 구조의 전환·활로개척 분야로 주목받고 있다.
하지만, 레저선박과 관련된 국내 기술수준은 선진국 대비 50~60% 수준에 불과하며 제품개발, 기본설계, 가공기술개발에 치중되어 마리나 관련기술 개발은 유럽 및 일본에 비해 미미한 수준이다.
또한, 레저산업은 첨단 부품기술을 비롯한 다양한 고급기술이 결집된 종합산업이나, 국내기술은 진입기 단계로 국내 레저선박 완성품 및 부품소재 생산업체는 대다수가 해외기술 및 수입기자재에 의존하고 있는 상황이다.
한편, 선박의 강도를 보강하기 위한 방법으로 종래에는 각목을 이용하여 선체를 보강하였으나, 각목을 이용할 경우 선체에 접합 시 각목이 수지를 흡수해서 무거워질 뿐 아니라, 각목과 섬유 사이의 공백을 채우기 위해 성형 작업, 탈크 도포 작업이 별도로 필요하며 종방향 및 횡방향으로 설치되는 부분을 나누어 작업해야 하기 때문에 작업시간이 길고 작업효율이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 교차되는 부분에 틈이 발생하여 틈 사이에 물이 들어가 무거워지는 단점이 있었다.
이를 해결하기 위하여, 각목 대신 우레탄 폼을 사용하여 선체를 보강하는 방법으로 접합 시 수지를 흡수하는 문제는 해결하였으나, 여전히 성형 작업 및 탈크 도포 작업 필요, 종방향 및 횡방향 나누어 작업하는 등에 의해 작업시간이 길고 작업효율이 낮으며, 교차되는 부분에 틈이 발생하여 물이 들어가고 강도가 저하되는 문제가 여전히 존재하였다.
따라서, 작업 단순화로 작업시간이 단축되고 작업효율이 우수하며, 선체의 강도를 효과적으로 보강하여, 해상 안전사고 예방과 조업 능률 향상을 위한 선박의 개발이 필요하다.
상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 복합소재로 제조되고 아치형 형상이 적용된 보강부재를 통해 선체의 강도가 효과적으로 보강되며, 작업이 간소화되어 작업효율이 향상된 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법 및 이를 이용해 제작된 다인승 보트를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법은, 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 방법에 있어서, (a) 보강부재를 제작하는 단계 및 (b) 선체부에 보강부재를 배치하고 접합하여 보강부를 형성하는 단계를 포함하는 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 (a) 단계는 제작몰드에 하나 이상의 적층체를 적층시키는 제1 적층단계; 상기 제작몰드에 적층된 적층체를 롤러로 압착하는 제1 압착단계; 상기 압착 후 경화시키는 제1 경화단계 및 상기 경화가 완료된 보강부재를 상기 제작몰드에서 탈형시켜 원하는 형상으로 절단하는 절단단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 적층체는 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 유리섬유 로빈, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것이거나, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 탄소섬유 매트릭스, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것이며, 열경화성 수지가 함침된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보강부재는 하면이 관통되게 형성되어 단면이 아치형으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보강부재의 높이는 원주에 따른 지름(R)에 대해 100: 35 내지 45의 비율로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b) 단계는 선체부에 보강부재를 글루건을 이용해 배치하는 배치단계; 보강부재 상측에 열경화성 수지가 함침된 섬유를 적층시키는 제2 적층단계; 상기 보강부재 상측에 적층된 섬유를 롤러로 압착하는 제2 압착단계 및 상기 압착 후 경화시키는 제2 경화단계를 포함할 수 있다.
또한, 배치단계는 보강부재를 선체부의 돌기부에 끼워 배치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법을 이용해 제작된 다인승 보트에 있어서, 바닥면 및 측면을 포함하는 선체부 및 상기 선체부의 강도를 보강하는 보강부를 포함하되, 상기 보강부는 복합소재로 제작되고, '＋'자 형태로 형성되어 상기 바닥면에 배치되는 다수의 보강부재를 포함하는 다인승 보트를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 보강부재는 하면이 관통되게 형성되어 단면이 아치형으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보강부재의 높이는 원주에 따른 지름(R)에 대해 100: 35 내지 45의 비율로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이러한 상기 보강부재는 제작몰드에 하나 이상의 적층체를 적층시킨 후 롤러로 함침시키고 경화시켜 제작된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 적층체는 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 유리섬유 로빈, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것이거나, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 탄소섬유 매트릭스, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것이며, 열경화성 수지가 함침된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선체부는 상기 보강부재 하면측으로 삽입되어, 상기 보강부재 내부 양측면에 접하는 돌기부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 돌기부는 2개가 평행으로 대칭되게 형성되되, 선체부에서 횡방향으로 일정간격 이격되어 형성된 다수의 횡 돌기를 포함하는 횡 돌기부 및 2개가 평행으로 대칭되게 형성되되, 선체부에서 종방향으로 일정간격 이격되어 다수의 종 돌기를 포함하는 종 돌기부를 포함할 수 있다.
또한, 횡 돌기 및 종 돌기는 상측으로 수직되게 돌출되어 형성되되, 양측면이 보강부재 내측면과 대응되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법 및 이를 이용해 제작된 다인승 보트는 복합소재로 제조되고 아치형 형상이 적용된 보강부재를 통해 선체의 강도가 효과적으로 보강되며, 작업이 간소화되어 작업효율이 향상될 수 있다.
즉, 선체부에 유리섬유 또는 탄소섬유 복합소재로 제작된 보강부재가 배치되어 보강부가 형성됨으로써 강도가 향상되어 파랑에 의한 충격을 버티도록 할 수 있다.
또한, 가볍고, 내구성, 내충격성, 내마모성 등이 우수하며 녹슬지 않고, 열에 변형되지 않으며 가공하기 쉬운 특징을 가지는 유리섬유 또는 탄소섬유 복합소재를 사용함으로써, 해상 환경문제와 해상 화재에 취약한 문제에 대응할 수 있는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 보강부재의 단면이 아치형으로 형성되고 일체형으로 형성됨으로써 강도를 유지하되 최대한 경량화시킬 수 있으며, 종방향 및 횡방향으로 설치되는 부분을 나누어 작업하지 않아도 되어 보트의 제작 공정을 간소화시키고 제작시간 및 재료비용을 감축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 도 1의 S100 단계를 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 3의 (a) 및 (b)는 도 1의 S100 단계에서 제작된 보강부재를 도시한 사시도 및 단면도.
도 4는 도 1의 S200 단계를 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법을 이용해 제작된 다인승 보트를 도시한 사시도.
도 6은 도 5의 일부 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법을 이용해 제작된 다인승 보트에 돌기부를 더 포함한 모습을 도시한 일부 단면도.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 도 1의 S100 단계를 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 3의 (a) 및 (b)는 도 1의 S100 단계에서 제작된 보강부재를 도시한 사시도 및 단면도이며, 도 4는 도 1의 S200 단계를 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법은 보강부재를 제작하는 단계(S100) 및 선체부에 보강부재를 배치하고 접하여 보강부를 형성하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.
먼저, 보강부재를 제작하는 단계(S100)는 선체부(2)의 강도를 효과적으로 보강하기 위한 형태를 가진 보강부재(10)를 제작할 수 있다.
도 2를 참조하면, S100 단계는 제1 적층단계(S110), 제1 압착단계(S120), 제1 경화단계(S130) 및 절단단계(S140)를 포함할 수 있다.
제1 적층단계(S110)는 제작몰드에 이형제를 도포한 후, 하나 이상의 적층체를 적층시킬 수 있다.
이때, 이형제를 도포하는 것은 보강부재를 제작몰드에서 탈형시킬 때 탈형이 용이하도록 하며, 매우 얇은 두께로 제작몰드에 코팅됨과 동시에 우수한 내열성으로 안정된 표면을 형성할 수 있다.
또한, 불순물 없이 이형되므로 공정비용을 효과적으로 절감할 수 있다.
여기서 사용되는 이형제는 불소계 이형제일 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과하므로, 실리콘 이형제 등 다양한 이형제들이 사용될 수 있다.
불소계 이형제는 불소화합물 특유의 비점착성과 윤활성을 이용해, 고무나 플라스틱의 성형 시에 도포함으로써 보강부재(10)를 제작몰드에서 추출하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 매우 얇은 건성 도막을 형성해 이형시키기 때문에 성형품으로 이형제의 전이가 적고 지속성도 뛰어날 수 있다.
또한, S100 단계에서 적층되는 적층체는 유리섬유 로빈 및 유리섬유 매트릭스를 사용하여 형성되거나, 탄소섬유 매트릭스 및 유리섬유 매트릭스를 사용하여 형성될 수 있다.
이때, 적층체는 열가소성 수지로 함침된 상태일 수 있으며, 열가소성 수지는 폴리에스테르 수지가 바람직하나, 탄소섬유 매트릭스를 사용할 시 에폭시 수지 등도 적용될 수 있다.
일 예로, 적층체는 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 유리섬유 로빈, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것일 수 있는데, 이는 제작되는 보강부재(10)의 강도적인 측면이나 종방향 및 횡방향의 충격에 대한 버팀성의 측면으로 바람직하며, 이와 같이 적층체가 구성되지 않을 경우 보강부재(10)의 물성이 저하될 수 있다.
이때, 적층체는 두개의 유리섬유 매트릭스, 유리섬유 로빈, 두개의 유리섬유 매트릭스 순으로 적층시킨 것이 보다 바람직하나, 보강부재(10)의 형성 두께에 따라 유리섬유 로빈 양측에 하나의 유리섬유 매트릭스를 적층시킬 수 있는 것이다.
여기서, 유리섬유 로빈은 방향성이 있는 직조형태의 섬유로 적층체 내측에 위치하게 되어 보강부재(10)가 파랑에 의해 종방향 및 횡방향으로 가해지는 충격을 버틸 수 있게 한다.
이와 같은 유리섬유 로빈 없이 적층체를 형성하여 보강부재(10)를 제작할 경우 보강부재(10)는 종방향 및 횡방향으로 가해지는 충격을 버티지 못할 수 있으며, 유리섬유 로빈이 적층체 외측에 위치될 경우 선체부(2)와의 접합성이 저하되며 결이 나타나 제품성이 떨어질 수 있다.
또한, 유리섬유 매트릭스는 방향성이 없는 형태의 섬유로 적층체 외측에 위치하게 되어 보강부재(10)의 두께를 형성하고, 선체부(2)와의 접합성이 우수하도록 한다.
이와 같은 유리섬유 매트릭스 없이 적층체를 형성할 경우 적층체간에 결합이 저하되어 보강부재(10)의 물성이 저하될 수 있으며, 접합성이 저하될 수 있다.
또 다른 예로, 적층체는 유리섬유 로빈 대신 탄소섬유 매트릭스를 사용하여 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 탄소섬유 매트릭스, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것일 수 있는데, 이는 제작되는 보강부재(10)의 강도적인 측면이나 종방향 및 횡방향의 충격에 대한 버팀성의 측면으로 바람직하며, 이와 같이 적층체가 구성되지 않을 경우 보강부재(10)의 물성이 저하될 수 있다.
탄소섬유 매트릭스 또한 유리섬유 로빈과 같이 보강부재(10)의 형상의 틀을 잡아주고 우수한 강도를 가지도록 할 수 있다.
S110 단계는 이러한 적층체를 제작몰드에 보강부재(10)의 제작하고자 하는 두께에 따라 하나 이상의 적층체를 적층시킬 수 있다.
제1 압착단계(S120)는 S110 단계에서 제작몰드에 적층된 적층체를 롤러로 압착하여 존재할 수 있는 기포를 제거할 수 있다.
제1 경화단계(S130)는 S120 단계에서 롤러로 압착시킨 후 20 내지 50℃에서 12 내지 24시간동안 경화시킬 수 있다.
이때, 경화온도가 20℃ 미만일 경우 경화가 잘 이루어지지 않을 수 있으며, 50℃를 초과할 경우 크랙 등이 발생할 수 있고, 물성에 영향을 줄 수 있다.
또한, 경화시간이 12시간 미만일 경우 충분한 경화가 이루어지지 않으며, 24시간을 초과할 경우 이미 충분한 경화가 이루어져 비효율적이다.
절단단계(S140)는 S130 단계에서 경화가 완료된 보강부재(10)를 제작몰드에서 탈형시켜 원하는 형상으로 절단하여 최종적인 형상의 보강부재(10)를 얻을 수 있다.
이와 같이 제조된 보강부재(10)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 제작될 수 있다.
이러한 보강부재(10)는 ‘＋’자 형태로 형성되고, 하면이 관통되게 형성되어 단면이 아치형으로 형성될 수 있다.
이와 같이 보강부재(10)가 ‘＋’자 형태로 일체형으로 형성되어 선체부(2)에 배치될 시 보강부재(10)에 틈이 발생하지 않아 강도가 저하되지 않을 수 있고, 종방향 및 횡방향으로 설치되는 부분을 나누어 작업하지 않아도 되어 작업을 간소화시키고 시간을 절감시킬 수 있다.
또한, 보강부재(10)의 단면이 아치형으로 형성됨으로써, 중량을 최소화시킬 수 있고, 선체부(2)에 보강부재(10)를 접합할 시 적층되는 섬유와 보강부재(10) 사이에 공백이 많지 않아 접합성이 향상될 수 있으며 별도의 탈크 도포 작업이 필요치 않아 공정을 감축시키고 재료 비용을 감소시킬 수 있다.
이를 위해, 보강부재(10)의 높이(h)는 원주에 따른 지름(R)에 대해 100: 35 내지 45의 비율로 형성되는 것이 보다 바람직하다(도 3의 (b)).
이는 보강부재(10)의 높이(h)가 지름 100에 대해 45보다 크게 형성될 경우 보강부재(10)와 적층되는 섬유 사이에 많은 공백이 발생하여 다량의 수지가 소요되고 접합성이 저하될 수 있기 때문이다.
또한, 보강부재(10)의 높이(h)가 지름 100에 대해 35보다 작게 형성될 경우 보강부재(10)를 통해 선체부(2)의 강도가 보강되는 효과가 저하될 수 있다.
선체부에 보강부재를 배치하고 접하여 보강부를 형성하는 단계(S200)는 선체부(2)를 보강하기 위해 S100 단계에서 제작된 보강부재(10)를 배치하고 접하여 보강부(1)를 형성할 수 있다.
도 4를 참조하면, S200 단계는 배치단계(S210), 제2 적층단계(S220), 제2 압착단계(S230) 및 제2 경화단계(S240)를 포함할 수 있다.
배치단계(S210)는 선체부(2)에 보강부재(10)를 글루건을 이용해 배치할 수 있다.
즉, S210 단계는 보강부재(10) 하면에 글루건을 도포한 후, 선체부(2)의 바닥면(20)에 부착하는 것으로 다수의 보강부재(10)를 배치할 수 있다.
또한, S210 단계는 보강부재(10) 배치 시, 보강부재(10)를 선체부(2)의 바닥면(20)에 형성된 돌기부(200)에 끼워 배치할 수 있다.
이에 배치된 보강부재(10)는 경사가 있는 바닥면(20)에서도 배치된 위치에서 이탈되지 않고 견고하게 위치될 수 있다.
또한, 돌기부(200)가 보강부재(10)를 내측에서 받쳐줌으로써, 파랑에 의해 가해지는 충격에도 보다 잘 버틸 수 있어 강도가 더욱 향상될 수 있다.
제2 적층단계(S220)는 S210 단계에서 배치된 보강부재(10) 상측에 열경화성 수지가 함침된 섬유를 적층시킬 수 있다.
열가소성 수지는 폴리에스테르 수지가 바람직하나, 탄소섬유 매트릭스를 사용할 시 에폭시 수지 등도 적용될 수 있다.
이때, 섬유는 유리섬유 로빈 및 유리섬유 매트릭스를 포함하거나, 탄소섬유 매트릭스 및 유리섬유 매트릭스를 포함할 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 보트 제작에 따라 유리섬유 매트릭스만을 사용하는 등 변경될 수 있다.
일 예로, 섬유는 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 유리섬유 로빈, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 순으로 적층될 수 있고, 두개의 유리섬유 매트릭스, 유리섬유 로빈, 두개의 유리섬유 매트릭스 순으로 적층시킨 것이 보다 바람직하나, 보강부재(10)의 형성 두께에 따라 유리섬유 로빈 양측 중 하나 이상에 하나의 유리섬유 매트릭스가 적층될 수 있다.
또 다른 예로, 섬유는 유리섬유 로빈 대신 탄소섬유 매트릭스를 사용하여 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 탄소섬유 매트릭스, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 순으로 적층될 수 있고, 두개의 유리섬유 매트릭스, 탄소섬유 매트릭스, 두개의 유리섬유 매트릭스 순으로 적층시킨 것이 보다 바람직하나, 보강부재(10)의 형성 두께에 따라 유리섬유 로빈 양측 중 하나 이상에 하나의 유리섬유 매트릭스가 적층될 수 있다.
제2 압착단계(S230)는 S220 단계에서 보강부재(10) 상측에 적층된 섬유를 롤러로 압착하여 존재할 수 있는 기포를 제거할 수 있다.
제2 경화단계(S240)는 S230 단계에서 롤러로 압착시킨 후 20 내지 50℃에서 12 내지 24시간동안 경화시킬 수 있다.
이때, 경화온도가 20℃ 미만일 경우 경화가 잘 이루어지지 않을 수 있으며, 50℃를 초과할 경우 크랙 등이 발생할 수 있고, 물성에 영향을 줄 수 있다.
또한, 경화시간이 12시간 미만일 경우 충분한 경화가 이루어지지 않으며, 24시간을 초과할 경우 이미 충분한 경화가 이루어져 비효율적이다.
상기에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재(10)를 통해 선체부(2)를 보강하는 보강방법을 이용해 제작된 다인승 보트에 대하여 하기에서 자세하게 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법을 이용해 제작된 다인승 보트를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 일부 단면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법을 이용해 제작된 다인승 보트에 돌기부를 더 포함한 모습을 도시한 일부 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법을 이용해 제작된 다인승 보트는 선체부(2) 및 보강부(1)를 포함할 수 있다.
먼저, 선체부(2)는 선체의 몸체를 이루는 부분으로, 바닥면(20) 및 측면(21)을 포함할 수 있다.
바닥면(20)은 선체의 바닥을 이루는 것으로, 보강부재(10)가 설치되어 보강부(1)가 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 바닥면(20)은 돌기부(200)를 포함할 수 있다.
돌기부(200)는 바닥면(20)에 형성되고, 보강부재(10) 하면측으로 삽입되어 보강부재(10) 내부 양측면에 접할 수 있다.
이러한 돌기부(200)는 횡 돌기부 및 종 돌기부를 포함할 수 있다.
횡 돌기부는 2개가 평행으로 대칭되게 형성되되, 선체부(2)에서 횡방향으로 일정간격 이격되어 형성된 다수의 횡 돌기를 포함할 수 있다.
종 돌기부는 2개가 평행으로 대칭되게 형성되되, 선체부(2)에서 종방향으로 일정간격 이격되어 다수의 종 돌기를 포함할 수 있다.
이에 횡 돌기부 및 종 돌기부가 격자 형상을 이룰 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이때, 횡 돌기 및 종 돌기는 상측으로 수직되게 돌출되어 형성되되, 양측면이 보강부재(10) 내측면과 대응되게 형성될 수 있다. 이에 따라, 보강부재(10)에 보다 밀착되게 받칠 수 있어 강도를 좀더 보완할 수 있다.
이와 같이 형성되어 돌기부(200)에 보강부재(10)가 끼워져 용이하게 배치될 수 있으며, 보강부재(10) 외측에서 가해지는 충격의 힘방향과 반대측에 위치하여 보강부재(10)를 받쳐줌으로써 보강부재(10)의 강도를 좀더 향상시킬 수 있고, 보강부재(10)와 선체부(2)간의 접합성을 보다 향상시킬 수 있다.
측면(21)은 바닥면(20) 둘레를 따라 연결되어 선체의 측면을 이루는 것으로, 바닥면(20)과 용접에 의해 고정될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이러한 측면(21)은 바닥면(20)의 양측에 각각 고정되는 양측면, 바닥면(20)의 전측에 고정되는 전측면 및 바닥면(20)의 후측에 고정되는 후측면을 포함할 수 있다.
보강부(1)는 선체부(2)의 강도를 보강하기 위해 선체부(2)의 바닥면(20)에 형성되고 측면(21)을 지지하는 것으로, 다수개의 보강부재(10)를 포함할 수 있다.
보강부재(10)는 '＋'자 형태로 형성되어 바닥면(20)에 도 5에 도시된 바와 같이 일정 패턴으로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 보강부재(10)는 하면이 관통되게 형성되어 단면이 아치형으로 형성될 수 있다.
이에 보강부재(10)는 도 6에 도시된 바와 같이 바닥면(20)에 설치됨으로써, 6자유 파랑 하중 응력을 버틸 수 있어 강도가 효과적으로 보강될 수 있다.
이뿐만 아니라 강도를 효과적으로 보강하면서도 내부는 비워져 있어 선체에 더해지는 하중을 최소화 시킬 수 있다.
이와 같이 형성된 보강부재(10)의 높이는 원주에 따른 지름(R)에 대해 100: 35 내지 45의 비율로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 보강부재(10)를 선체부(2)에 접합시켜 고정시기에 바람직하기 때문이다.
즉, 보강부재(10)는 바닥면(20)에 배치될 시 글루건을 통해 선체부(2)의 바닥면(20)에 부착되고, 이후 보강부재(10) 상측에 열경화성 수지가 함침된 섬유가 적층되고 롤러를 통해 압착시킨 후 경화되는 것으로 선체부(2)에 접합되는데, 상기와 같은 형상으로 보강부재(10)가 형성되면 상기와 같은 접합공정에서 접합성이 우수하기 때문이다.
이러한 보강부재(10)는 복합소재로 제작될 수 있는데, 구체적으로 설명하자면 제작몰드에 하나 이상의 적층체를 적층시킨 후 롤러로 함침시키고 경화시켜 제작될 수 있다. 이때, 경화 후 제작몰드에서 탈형하여 원하는 형상으로 절단하는 과정을 더 거칠 수 있다.
여기서, 적층체는 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 유리섬유 로빈, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것이거나, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 탄소섬유 매트릭스, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것이며, 열경화성 수지가 함침된 것일 수 있다.
또한, 보강부재(10)는 선체부(2)의 돌기부(200)에 끼워져 배치되어, 내부에 돌기부(200)가 삽입되고 내부 양측면에 돌기부(200)가 접할 수 있다.
이에 보강부재(10) 배치 시 위치 고정력이 우수하여 접합 공정 시 작업성이 향상되고, 내부에서 돌기부(200)가 보강부재(10)를 바쳐주어 파랑에 의해 가해지는 충격에 대한 버팀성이 보다 더 향상될 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법 및 이를 이용해 제작된 다인승 보트는 복합소재로 제조되고 아치형 형상이 적용된 보강부재를 통해 선체의 강도가 효과적으로 보강되며, 작업이 간소화되어 작업효율이 향상될 수 있다.
즉, 선체부에 유리섬유 또는 탄소섬유 복합소재로 제작된 보강부재가 배치되어 보강부가 형성됨으로써 강도가 향상되어 파랑에 의한 충격을 버티도록 할 수 있다.
또한, 가볍고, 내구성, 내충격성, 내마모성 등이 우수하며 녹슬지 않고, 열에 변형되지 않으며 가공하기 쉬운 특징을 가지는 유리섬유 또는 탄소섬유 복합소재를 사용함으로써, 해상 환경문제와 해상 화재에 취약한 문제에 대응할 수 있는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 보강부재의 단면이 아치형으로 형성되고 일체형으로 형성됨으로써 강도를 유지하되 최대한 경량화시킬 수 있으며, 종방향 및 횡방향으로 설치되는 부분을 나누어 작업하지 않아도 되어 보트의 제작 공정을 간소화시키고 제작시간 및 재료비용을 감축시킬 수 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
1: 보강부
10: 보강부재
2: 선체부
20: 바닥면
200: 돌기부
21: 측면

Claims (9)

  1. 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 방법에 있어서,
    (a) 보강부재를 제작하는 단계 및
    (b) 선체부에 보강부재를 배치하고 접합하여 보강부를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 (a) 단계는,
    제작몰드에 하나 이상의 적층체를 적층시키는 제1 적층단계;
    상기 제작몰드에 적층된 적층체를 롤러로 압착하는 제1 압착단계;
    상기 압착 후 경화시키는 제1 경화단계 및
    상기 경화가 완료된 보강부재를 상기 제작몰드에서 탈형시켜 원하는 형상으로 절단하는 절단단계를 포함하고,
    상기 제1 적층단계는,
    하나 이상의 적층체 적층시 제작몰드에 불소계 이형제를 도포한 후 적층시키며,
    상기 제1 경화단계는,
    20 내지 50℃에서 12 내지 24시간동안 경화시키고,
    상기 보강부재는,
    단면이 아치형으로 형성되되 ‘+’자로 일체화 되며 반복된 패턴을 이루어 격자 형태로 형성되며, 높이(h)는 원주에 따른 지름에 대해 100: 35 내지 45의 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적층체는,
    하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 유리섬유 로빈, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것이거나,
    하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 탄소섬유 매트릭스, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것이며,
    열경화성 수지가 함침된 것을 특징으로 하는 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    선체부에 보강부재를 글루건을 이용해 배치하는 배치단계;
    보강부재 상측에 열경화성 수지가 함침된 섬유를 적층시키는 제2 적층단계;
    상기 보강부재 상측에 적층된 섬유를 롤러로 압착하는 제2 압착단계 및
    상기 압착 후 경화시키는 제2 경화단계를 포함하는 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법.
  5. 바닥면 및 측면을 포함하는 선체부 및
    상기 선체부의 강도를 보강하는 보강부를 포함하되,
    상기 보강부는,
    복합소재로 제작되고, '＋'자 형태로 형성되어 상기 바닥면에 배치되는 다수의 보강부재를 포함하며,
    상기 보강부재는,
    제작몰드에 불소계 이형제를 도포 후 하나 이상의 적층체를 적층시킨 후 롤러로 함침시키고 20 내지 50℃에서 12 내지 24시간 동안 경화시켜 제작되며,
    상기 보강부재는,
    하면이 관통되게 형성되어 단면이 아치형으로 형성되되, ‘+’자 형태를 일체화 되며 반복된 패턴을 이루어 격자 형태로 형성되며, 높이(h)는 원주에 따른 지름에 대해 100: 35 내지 45의 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 다인승 보트.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 적층체는,
    하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 유리섬유 로빈, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것이거나,
    하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스, 탄소섬유 매트릭스, 하나 또는 두개의 유리섬유 매트릭스를 적층시킨 것이며,
    열경화성 수지가 함침된 것을 특징으로 하는 다인승 보트.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 선체부는,
    상기 보강부재 하면측으로 삽입되어, 상기 보강부재 내부 양측면에 접하는 돌기부를 포함하는 다인승 보트.
KR1020190028934A 2019-03-13 2019-03-13 복합소재가 적용된 보강부재를 통해 선체부를 보강하는 보강방법 및 이를 이용해 제작된 다인승 보트 KR102117781B1 (ko)

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