KR102516090B1 - 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면의 결정화도를 높임으로써 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재 및 그 제조방법은 열가소성 소재로 항공기 외피를 구성하고, 열가소성 소재의 외면에 낙뢰 보호 기능이 있는 프리프레그인 열경화성 필름을 부착함으로써 항공기의 무게를 경량화 함과 동시에 낙뢰로부터 항공기 외피 전체를 보호 할 수 있는 효과가 있다.

Description

낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재 및 그 제조방법{Lightning Protected composites and the method thereof}
본 발명은 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열가소성 복합재 구조물에 낙뢰보호기능을 추가한 복합재 및 열가소성 복합재 구조물에 낙뢰 보호기능을 추가하여 제작하는 방법에 관한 것이다.
열가소성 소재는 인성이 높아 항공기 부품의 소재로써 사용되어 왔으나, 고온에서 형상 유지가 어렵고 상온에서 접착성이 낮아 낙뢰 보호를 위한 전도성 코팅이 어렵다는 문제점이 있어 항공기의 외피를 구성할 시에는 적용이 어려웠다. 이에 종래의 항공기의 외피는 고온에서 형상을 유지할 수 있고 상온에서 접착성이 우수하여 전도성 코팅이 쉬운 열경화성 소재를 채택하였으나, 열경화성 소재는 열가소성 소재에 비해 인성이 떨어져 항공기 전체의 무게를 높인다는 문제점이 있었다.
이에 따라 열가소성 복합재를 동체 구조물에 적용하기 위해 여러 가지 시도가 있어 왔다. 그 중의 하나로, 프랑스 등록특허 3061070호“METHOD FOR PRODUCING A PANEL MADE OF COMPOSITE MATERIALS AND SELF STIFFENED PANEL OBTAINED BY SAID METHOD(복합 재료로 제조된 패널의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 얻어진 자기 보강 패널)”(이하 종래기술)가 있다. 종래기술에서는 AFP(Automated Fiber Placement) 장비를 이용하여 슬릿 테이프 형태로 가공한 소재를 적층함으로써 구조물을 제작하여 열가소성 소재에 ECF(Expanded Copper Foil)를 적용하였으나, 각 ECF 끼리 전기적으로 원활이 연결되지 않아 동체의 낙뢰 보호 효율이 감소한다는 문제점이 있었다.
즉, AFP 기술을 도입하여 전도성 물질과 하나의 부품으로 제작하더라도, 전도성 물질이 짧은 슬릿 테이프 형태로 분리되어 제작되기 때문에 슬릿 테이프 간의 틈으로 인해 전류흐름이 원활하지 않아 낙뢰 보호 기능이 원활히 수행될 수 없다는 문제점이 있었다.
프랑스 등록특허 3061070호“METHOD FOR PRODUCING A PANEL MADE OF COMPOSITE MATERIALS AND SELF STIFFENED PANEL OBTAINED BY SAID METHOD”
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 열가소성 소재로 항공기 외피를 구성하고, 열가소성 소재의 외면에 낙뢰 보호 기능이 있는 프리프레그인 열경화성 필름을 부착함으로써 항공기의 무게를 경량화 함과 동시에 낙뢰로부터 항공기 외피 전체를 보호 할 수 있는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법은, (a) 외피 구조물과 외피 구조물의 외면에 부착되는 보호 필름의 자재를 결정하는 단계, (b) 상기 외피 구조물을 제작하는 단계, (c) 상기 보호 필름을 제작하는 단계 및 (d) 상기 외피 구조물의 외면에 보호 필름을 부착하여 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재를 제작하는 단계를 포함하고, 상기 (a) 단계는, (a1) 상기 외피 구조물 및 상기 보호 필름의 자재를 2개 이상씩 선별하는 단계, (a2) 선별된 자재 중 하나로 외피 구조물 시편과 보호 필름 시편을 제작하는 단계, (a3) 상기 외피 구조물 시편의 일면을 연마하는 단계, (a4) 상기 외피 구조물 시편의 일면 중 분리 영역에 분리 필름을 위치시키는 단계, (a5) 상기 보호 필름 시편을 상기 외피 구조물 시편의 일면에 부착하는 단계, (a6) 상기 보호 필름 시편이 부착된 상기 외피 구조물 시편을 열처리하는 단계, (a7) 상기 분리 필름을 제거하고, 상기 보호 필름 시편의 일면에 롤러의 측면을 부착하는 단계, (a8) 상기 롤러의 측면에 수직인 방향으로 상기 롤러에 힘을 가하여 구름운동시키는 단계를 포함하며, 상기 (a8) 단계는, 상기 롤러에 힘을 인가한 후, 상기 롤러에 가해진 힘과 상기 롤러의 이동 여부를 토대로, 상기 보호 필름 시편의 강도 및 접착력을 판단하여 상기 보호 필름의 자재를 결정하고, 상기 보호필름은 열경화성 소재에 ECF(Expanded Copper Foil) 또는 금속재의 매쉬를 첨가한 프리프레그 형태인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외피 구조물은 열가소성 소재를 포함하고, 상기 보호 필름은 열경화성 소재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 보호필름은 열경화성 소재에 ECF(Expanded Copper Foil) 또는 금속재의 매쉬를 첨가한 프리프레그 형태로 제작되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계의 사이에, (e) 상기 외피 구조물의 외면의 표면을 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (d) 단계에 후행되어, (f) 상기 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재를 열처리하는 단계;를 더 포함하며, 상기 (f) 단계는, (f1) 상기 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재를 진공 백의 내부에 포장하고 상기 진공 백의 내부를 진공 상태로 형성하는 단계, (f2) 상기 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재에 소정의 열을 가하여 경화하는 단계, (f3) 상기 진공 백의 내부의 진공을 파기하고 상기 진공 백과 상기 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한,상기 (f2) 단계는, 시간에 따라 열처리 온도가 변화되며, 상기 열처리 온도의 범위는 섭씨 150도 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (d) 단계에 후행되어, (g) 상기 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재를 타 부품과 용접하여 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a) 단계는, (a1) 상기 외피 구조물 및 상기 보호 필름의 자재를 2개 이상씩 선별하는 단계, (a2) 선별된 자재 중 하나로 외피 구조물 시편과 보호 필름 시편을 제작하는 단계, (a3) 상기 외피 구조물 시편의 일면을 연마하는 단계, (a4) 상기 외피 구조물 시편의 일면 중 분리 영역에 분리 필름을 위치시키는 단계, (a5) 상기 보호 필름 시편을 상기 외피 구조물 시편의 일면에 부착하는 단계, (a6) 상기 보호 필름 시편이 부착된 상기 외피 구조물 시편을 열처리하는 단계, (a7) 상기 분리 필름을 제거하고, 상기 보호 필름 시편의 일면에 롤러의 측면을 부착하는 단계 및 (a8) 상기 롤러의 측면에 수직인 방향으로 상기 롤러에 힘을 가하여 구름운동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a4) 단계에서, 상기 분리 필름은 상기 외피 구조물 시편 및 상기 보호 필름 시편에 부착되었을 시, 상기 외피 구조물 시편과 상기 보호 필름 시편 각각으로부터의 분리강도가, 0 초과이되, 상기 외피 구조물 시편과 상기 보호 필름 시편 간에 발생하는 분리강도보다 같거나 낮은 물성을 가지는 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 (a8) 단계는, 상기 롤러에 소정의 힘을 가하여 이동시키되, 상기 롤러가 이동하거나, 상기 외피 구조물 시편 또는 상기 보호 필름 시편에 파단이 발생할 때 까지 상기 롤러에 가해지는 힘을 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a8) 단계에서, 상기 롤러에 기준 힘 미만을 가했을 때, 상기 롤러가 이동하면, 상기 외피 구조물 시편 및 상기 보호 필름 시편의 자재를 변경하여 상기(a2) 단계부터 상기 (a8) 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a8) 단계에서, 상기 롤러에 기준 힘 이상을 가하였고, 상기 롤러가 이동한 경우, 상기 보호 필름 시편과 상기 외피 구조물 시편이 분리되면, 상기 외피 구조물 시편 및 상기 보호 필름 시편의 자재를 변경하여 상기(a2) 단계부터 상기 (a8) 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a8) 단계에서, 상기 롤러에 기준 힘 이상을 가하였고, 상기 롤러가 이동한 경우, 상기 롤러에 부착된 부분의 상기 보호 필름 시편이 파단되면, 상기 외피 구조물 시편 및 상기 보호 필름 시편의 자재를 채택하고, 이후에 상기 (b)단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재는, 열가소성 소재를 포함하는 상기 외피 구조물 및 상기 외피 구조물의 외면에 부착되며, 열경화성 소재를 포함하는 상기 보호 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호 필름은, 열경화성 소재에 ECF 또는 금속재의 매쉬 중 적어도 어느 하나를 첨가한 프리프레그인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외피 구조물과 상기 보호 필름은, 소정의 온도에서 열처리되어 결정 구조 및 부착력이 개선된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재 및 그 제조방법은 열가소성 소재로 항공기 외피를 구성하고, 열가소성 소재의 외면에 낙뢰 보호 기능이 있는 프리프레그인 열경화성 필름을 부착함으로써 항공기의 무게를 경량화 함과 동시에 낙뢰로부터 항공기 외피 전체를 보호 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 열처리 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 4는 열처리 단계를 수행하는 시스템의 개략도이다.
도 5는 자재 결정 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 6은 자재 결정 단계 중 분리 필름 적층 단계를 도시한 개략도이다.
도 7은 자재 결정 단계 중 열처리 단계를 수행하는 시스템의 개략도이다.
도 8은 자재 결정 단계 중 접착력 검사 단계를 도시한 개략도이다.
도 9는 자재 결정 단계 중 접착력 검사 단계의 알고리즘을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하로, 도 1을 참조하여 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)에 대해 설명한다.
본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)는, 열가소성 소재를 포함하는 외피 구조물(110)과 및 외피 구조물(110)의 외면에 부착되며 열경화성 소재를 포함하는 보호 필름(120)을 포함할 수 있다. 외피 구조물(110)이 열가소성 소재로 이루어짐에 따라 기존의 열경화성으로 이루어지는 외피 구조물(110)에 비해 더 적은 두께로 동일한 강도를 가질 수 있어 항공기 전체의 경량화가 이루어질 수 있다. 또한, 항공기의 내부에 적용되는 열가소성 소재의 타 부품과 용접이 가능해짐으로써 항공기 전체의 내구도를 높일 수 있고, 생산효율을 높일 수 있다.
이에, 보호 필름(120)은, 열경화성 소재에 ECF 또는 금속재의 매쉬 중 적어도 어느 하나를 첨가한 프리프레그인 것이 바람직하다. 보호 필름(120)이 프리프레그로 이루어짐으로써 ECF 또는 금속재의 매쉬와 같은 전도성 물질이 외피 구조물(110)의 표면 전체에 적용될 수 있어 낙뢰로부터 보호되지 않는 부분이 없도록 할 수 있다. 또한 열가소성 소재가 상온에서 전도성 소재와 접착이 어렵다는 문제점을 극복할 수 있다.
또한, 외피 구조물(110)과 보호 필름(120)은, 소정의 온도에서 열처리되어 결정 구조 및 부착력이 개선될 수 있다. 이 때, 열처리는 고온의 히트 블랭킷을 진공 백(400)의 외면에 접촉시켜 간접적으로 열을 전달하는 방식으로 이루어질 수 있다. 히트 블랭킷을 통해 열처리함으로써 장비 및 장비의 운용비용을 절감할 수 있다. 열처리 온도는 섭씨 150도이하 일 수 있고, 시간에 따라 온도를 달리하여 열처리 될 수 있다. 열처리 온도는 외피 구조물(110)의 자재 및 보호 필름(120)의 자재에 따라 조정될 수 있다. 외피 구조물(110)과 보호 필름(120)에 열처리가 가해짐으로써 외피 구조물(110)의 결정화가 이루어질 수 있고, 보호 필름(120)과 외피 구조물(110) 간의 접착력 또한 강화할 수 있다.
이하로 도 2 내지 9를 참조하여 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법 및 그 세부 단계에 대해 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법은 (a) 외피 구조물(110)과 외피 구조물(110)의 외면에 부착되는 보호 필름(120)의 자재를 결정하는 자재 결정 단계, (b) 외피 구조물(110)을 제작하는 외피 구조물(110) 제작 단계, (c) 보호 필름(120)을 제작하는 보호 필름(120) 제작 단계, 및 (d) 외피 구조물(110)의 외면에 보호 필름(120)을 부착하여 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)를 제작하는 보호 필름(120) 부착 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이 때, (c) 단계에서, 보호 필름(120)은 열경화성 소재에 ECF 또는 금속재의 매쉬를 첨가한 프리프레그 형태로 제작되는 것이 바람직하다. 보호 필름(120)이 프리프레그로 이루어짐으로써 ECF 또는 금속재의 매쉬와 같은 전도성 물질이 외피 구조물(110)의 표면 전체에 적용될 수 있어 낙뢰로부터 보호되지 않는 부분이 없도록 할 수 있다.
더하여, (c) 단계와 (d) 단계의 사이에, (e) 외피 구조물(110)의 외면의 표면을 연마하는 단계를 더 포함할 수 있다. 외피 구조물(110)의 표면에 인공적인 요철을 형성시켜 보호 필름(120)과 외피 구조물(110) 간의 부착 강도를 높일 수 있다. 이는 샌드페이퍼로 연마하는 방식 또는 표면에 플라즈마 처리를 하는 방식을 채택할 수 있다.
그리고, (d) 단계에 후행되어, (g) 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)를 타 부품과 용접하여 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)는 열가소성 소재로 이루어진 외피 구조물(110)을 포함함으로써 항공기의 내부에 적용되는 열가소성 소재의 타 부품과 용접될 수 있다. 이에 따라 항공기 전체의 내구도를 높일 수 있고, 생산효율을 높일 수 있다.
또한, (d) 단계에 후행되어, (f) 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)를 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 열처리는 고온의 히트 블랭킷을 진공 백(400)의 외면에 접촉시켜 간접적으로 열을 전달하는 방식으로 이루어질 수 있다. 히트 블랭킷을 통해 열처리함으로써 장비 및 장비의 운용비용을 절감할 수 있다. 열처리 단계를 포함함으로써 외피 구조물(110)의 결정화가 이루어질 수 있고, 보호 필름(120)과 외피 구조물(110) 간의 접착력 또한 강화할 수 있다.
도 3 내지 4를 참조하여 열처리 단계(f)에 대해 보다 자세히 설명한다. (f) 단계는, (f1) 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)를 진공 백의 내부에 포장하고 진공 백의 내부를 진공 상태로 형성하는 진공 포장 단계와, (f2) 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)에 소정의 열을 가하여 경화하는 가열 단계 및 (f3) 진공 백의 내부의 진공을 파기하고 진공 백과 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)를 분리하는 진공 포장 분리 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, (f2) 단계는, 시간에 따라 열처리 온도가 변화될 수 있고, 열처리 온도의 범위는 섭씨 150도 이하인 것이 바람직하다.
보다 자세히, 도 4에 도시된 바와 같이, (f1) 단계에서 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)가 이형 필름(300)으로 포장되고, 이후 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)와 이형 필름(300)이 브리더(700)와 진공 포트(500) 및 실런트 소재의 접착부(600)가 형성된 진공 백(400)으로 포장될 수 있다. 이후에 진공 포트(500)에 진공 펌프 등을 연결하여 진공 백(400)의 내부 공간을 진공상태로 형성할 수 있다. 이에 따라 열처리 시 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)가 공기와 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 이후에 (f2) 단계를 수행하고, (f3) 단계에서 진공 포트(500)를 통해 진공 상태를 파기하며, 진공 백(400)과 이형 필름(300)에서 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)를 분리할 수 있다.
이하로, 도 5 내지 9를 참조하여 (a) 단계에 대해 보다 상세하게 설명한다.
(a) 단계는 외피 구조물(110)과 보호 필름(120)의 자재별 접착력을 실험하는 단계로써, (a) 단계는, 도 5에 도시된 바와 같이, (a1) 외피 구조물(110) 및 보호 필름(120)의 자재를 2개 이상씩 선별하는 실험 자재 선별 단계, (a2) 선별된 자재 중 하나로 외피 구조물 시편(111)과 보호 필름 시편(121)을 제작하는 시편 제작 단계, (a3) 외피 구조물 시편(111)의 일면을 연마하는 표면 연마 단계, (a4) 외피 구조물 시편(111)의 일면 중 분리 영역(S)에 분리 필름(200)을 위치시키는 분리 필름 적층 단계, (a5) 보호 필름 시편(121)을 외피 구조물 시편(111)의 일면에 부착하는 보호 필름 부착 단계, (a6) 보호 필름 시편(121)이 부착된 외피 구조물 시편(111)을 열처리하는 열처리 단계, (a7) 분리 필름(200)을 제거하고, 보호 필름 시편(121)의 일면에 롤러(800)의 측면을 부착하는 롤러 부착 단계 및 (a8) 롤러(800)의 측면에 수직인 방향으로 롤러(800)에 힘을 가하여 구름운동 시킨 후 그 결과에 따라 자재의 적합성을 판단하는 접착력 검사 단계를 포함할 수 있다.
이 때, (a1) 단계에서 외피 구조물(110)의 자재 후보는 열가소성 소재 내에서 추려질 수 있고, 보호 필름(120)의 자재 후보는 열경화성 소재 및 전도성 물질 중에서 추려지는 것이 바람직하다. 또한, (a2) 단계의 선별된 자재 중 하나로 외피 구조물 시편(111)은 외피 구조물(110)과 동일한 곡면을 갖는 형태로 제작될 수 있고, 실험의 편의성을 위해 평판으로 제작될 수 있다. 또한, 보호 필름 시편(121)은 보호 필름(120)과 동일하게 얇은 필름 형태로 제작되는 것이 바람직하다.
이 때, (a4) 단계에서, 분리 필름(200)은 외피 구조물 시편(111) 및 보호 필름 시편(121)의 자재에 부착되었을 시의 분리강도가 소정 수치 이하인 물성을 가지는 것이 바람직하다. 이에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 분리 영역(S)에 분리 필름(200)이 끼워져 (a6) 단계 이후에 분리 필름(200)이 용이하게 박리될 수 있고, 박리된 부분은 (a7) 단계에서 롤러(800)에 부착될 수 있어 접착력을 검사하는 (a8) 단계가 용이하게 수행되도록 할 수 있다.
도 7에 도시된 대로, (a6) 단계에서 본 발명의 외피 구조물 시편(111)과 보호 필름 시편(121)이 이형 필름(300)으로 포장되고, 이후 본 발명의 외피 구조물 시편(111) 및 보호 필름 시편(121)과 이형 필름(300)이 브리더(700)와 진공 포트(500) 및 접착부(600)가 형성된 진공 백(400)으로 포장될 수 있다. 이후에 진공 포트(500)에 진공 펌프 등을 연결하여 진공 백(400)의 내부 공간을 진공상태로 형성할 수 있다. 이에 따라 열처리 시 외피 구조물 시편(111) 및 보호 필름 시편(121)이 공기와 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 이후에 온도를 조절하여 열처리하고, 진공 포트(500)를 통해 진공 상태를 파기하며, 진공 백(400)과 이형 필름(300)에서 외피 구조물 시편(111) 및 보호 필름 시편(121)을 분리할 수 있다. (a6) 단계를 포함함으로써, 본 발명의 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재(100)의 열처리 이후의 성능을 검사할 수 있다.
도 8에 도시된 바 대로, (a8) 단계는, 보호 필름 시편(121)의 분리 영역(S)이 롤러(800)의 측면에 부착 및 결합되어 롤러(800)이 보호 필름 시편(121)의 일면 상을 구름운동할 수 있다. 이 때, 롤러(800)에 소정의 힘을 가하여 이동시키되, 롤러(800)에 보호 필름 시편(121)이 부착되어 외피 구조물 시편(111)과 보호 필름 시편(121)이 분리되면서 롤러(800)이 이동하거나, 또는 외피 구조물 시편(111) 또는 보호 필름 시편(121)에 파단이 발생할 때 까지 롤러(800)에 가해지는 힘을 점진적으로 증가시키는 것이 바람직하다. 이 때 정확한 결과 도출을 위해 롤러(800)과 보호 필름 시편(121)은 보호 필름 시편(121)의 강도 및 보호 필름 시편(121)과 외피 구조물 시편(111)의 접착력보다 더 강한 접착력을 가지는 접착제 등으로 접착되는 것이 바람직하다.
이와 같이 (a8) 단계를 수행할 때, 도 9에 도시된 알고리즘을 따라 외피 구조물 시편(111) 및 보호 필름 시편(121)의 자재 채택 여부를 판단할 수 있다. 보다 자세히, (a8) 단계에서, 롤러(800)에 기준 힘 미만을 가했을 때 롤러(800)이 이동하면 보호 필름 시편(121)의 강도 및 접착력이 기준치 이하인 것으로 판단하는 것이 바람직하다. 이에 따라 외피 구조물 시편(111) 및 보호 필름 시편(121)의 자재를 변경하여 (a2) 단계부터 (a8) 단계를 반복 수행하는 것이 바람직하다. 이때 롤러(800)에 가하는 기준 힘은 항공기가 항공 시에 발생하는 항공기 외피 구조물(110)에 작용하는 평균 전단력에 소정의 안전계수를 적용함으로써 도출되는 것이 바람직하다.
또한, (a8) 단계에서, 롤러(800)에 기준 힘 이상을 가하였고 롤러(800)이 이동한 경우, 롤러(800)의 이동이 보호 필름 시편(121)과 외피 구조물 시편(111)이 분리됨으로써 발생한 것일 경우에, 보호 필름 시편(121)의 접착력이 보호 필름(120) 강도보다 낮은 것으로 보고 외피 구조물 시편(111) 및 보호 필름 시편(121)의 자재를 변경하여 (a2) 단계부터 (a8) 단계를 반복 수행하는 것이 바람직하다.
보호 필름 시편(121)의 접착력이 보호 필름(120) 강도보다 낮으면 항공기에 기준 힘 이상의 힘 또는 응력이 가해졌을 때, 충격이 가해진 위치의 보호 필름(120)이 파단 되면서 일부분의 코팅이 탈리되는 것이 아니라, 충격이 가해진 위치로부터 보호 필름(120) 자체의 박리가 발생할 수 있다. 이에, 상술한 문단의 알고리즘을 적용함으로써 이러한 현상을 방지할 수 있다.
또한, (a8) 단계에서, 롤러(800)에 기준 힘 이상을 가하였고 롤러(800)이 이동한 경우, 롤러(800)에 부착된 부분의 보호 필름 시편(121)이 파단되면, 외피 구조물 시편(111) 및 보호 필름 시편(121)의 자재를 채택하고, 이후에 (b)단계를 수행하는 것이 바람직하다.
100 : 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재
110 : 외피 구조물
111 : 외피 구조물 시편
120 : 보호 필름
121 : 보호 필름 시편
200 : 분리 필름
300 : 이형 필름
400 : 진공 백
500 : 진공 포트
600 : 접착부
700 : 브리더
800 : 롤러
S : 분리 영역

Claims (16)

  1. (a) 외피 구조물과 외피 구조물의 외면에 부착되는 보호 필름의 자재를 결정하는 단계;
    (b) 상기 외피 구조물을 제작하는 단계;
    (c) 상기 보호 필름을 제작하는 단계; 및
    (d) 상기 외피 구조물의 외면에 보호 필름을 부착하여 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재를 제작하는 단계; 를 포함하고,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 상기 외피 구조물 및 상기 보호 필름의 자재를 2개 이상씩 선별하는 단계,
    (a2) 선별된 자재 중 하나로 외피 구조물 시편과 보호 필름 시편을 제작하는 단계,
    (a3) 상기 외피 구조물 시편의 일면을 연마하는 단계,
    (a4) 상기 외피 구조물 시편의 일면 중 분리 영역에 분리 필름을 위치시키는 단계,
    (a5) 상기 보호 필름 시편을 상기 외피 구조물 시편의 일면에 부착하는 단계,
    (a6) 상기 보호 필름 시편이 부착된 상기 외피 구조물 시편을 열처리하는 단계,
    (a7) 상기 분리 필름을 제거하고, 상기 보호 필름 시편의 일면에 롤러의 측면을 부착하는 단계,
    (a8) 상기 롤러의 측면에 수직인 방향으로 상기 롤러에 힘을 가하여 구름운동시키는 단계를 포함하며,
    상기 (a8) 단계는,
    상기 롤러에 힘을 인가한 후, 상기 롤러에 가해진 힘과 상기 롤러의 이동 여부를 토대로, 상기 보호 필름 시편의 강도 및 접착력을 판단하여 상기 보호 필름의 자재를 결정하고,
    상기 보호필름은 열경화성 소재에 ECF(Expanded Copper Foil) 또는 금속재의 매쉬를 첨가한 프리프레그 형태인 것을 특징으로 하는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외피 구조물은 열가소성 소재를 포함하고,
    상기 보호 필름은 열경화성 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계의 사이에,
    (e) 상기 외피 구조물의 외면의 표면을 연마하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 (d) 단계에 후행되어,
    (f) 상기 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재를 열처리하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 (f) 단계는,
    (f1) 상기 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재를 진공 백의 내부에 포장하고 상기 진공 백의 내부를 진공 상태로 형성하는 단계,
    (f2) 상기 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재에 소정의 열을 가하여 경화하는 단계,
    (f3) 상기 진공 백의 내부의 진공을 파기하고 상기 진공 백과 상기 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 (f2) 단계는,
    시간에 따라 열처리 온도가 변화되며,
    상기 열처리 온도의 범위는 섭씨 150도 이하인 것을 특징으로 하는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 (d) 단계에 후행되어,
    (g) 상기 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재를 타 부품과 용접하여 결합하는 단계;를 더 포함하는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 (a4) 단계에서,
    상기 분리 필름은 상기 외피 구조물 시편 및 상기 보호 필름 시편에 부착되었을 시
    상기 외피 구조물 시편과 상기 보호 필름 시편 각각으로부터의 분리강도가,
    0 초과이되,
    상기 외피 구조물 시편과 상기 보호 필름 시편 간에 발생하는 분리강도보다 같거나 낮은 물성을 가지는 것을 특징으로 하는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 (a8) 단계는,
    상기 롤러에 소정의 힘을 가하여 이동시키되,
    상기 롤러가 이동하거나, 상기 외피 구조물 시편 또는 상기 보호 필름 시편에 파단이 발생할 때 까지 상기 롤러에 가해지는 힘을 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 (a8) 단계에서,
    상기 롤러에 기준 힘 미만을 가했을 때, 상기 롤러가 이동하면, 상기 외피 구조물 시편 및 상기 보호 필름 시편의 자재를 변경하여 상기(a2) 단계부터 상기 (a8) 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 (a8) 단계에서,
    상기 롤러에 기준 힘 이상을 가하였고, 상기 롤러가 이동한 경우,
    상기 보호 필름 시편과 상기 외피 구조물 시편이 분리되면, 상기 외피 구조물 시편 및 상기 보호 필름 시편의 자재를 변경하여 상기(a2) 단계부터 상기 (a8) 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 (a8) 단계에서,
    상기 롤러에 기준 힘 이상을 가하였고, 상기 롤러가 이동한 경우,
    상기 롤러에 부착된 부분의 상기 보호 필름 시편이 파단되면, 상기 외피 구조물 시편 및 상기 보호 필름 시편의 자재를 채택하고,
    이후에 상기 (b)단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 낙뢰 보호 기능이 적용된 복합재의 제조 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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