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유리섬유 강화 폴리머(GFRP)강화재로 유리 섬유와 매트릭스로 고분자 수지를 특수 공정을 통해 합성한 고성능 소재입니다. 핵심 구조는 유리 섬유(예:전자 유리, S-유리 또는 고강도 AR-유리) 직경 5∼25μm 및 에폭시 수지, 폴리에스터 수지 또는 비닐 에스터와 같은 열경화성 매트릭스로 구성되며 섬유 부피 분율은 일반적으로 30%∼70%에 이릅니다[1-3].GFRP는 500MPa/(g/cm3)를 초과하는 비강도 및 25GPa/(g/cm3)를 초과하는 비탄성률과 같은 우수한 특성을 나타내며 내식성, 피로 저항성, 낮은 열팽창 계수[(7∼12)×10−6 °C−1] 및 전자기적 투명성과 같은 특성도 가지고 있습니다.

항공우주 분야에서 GFRP의 적용은 1950년대에 시작되었으며 현재는 구조적 질량을 줄이고 연료 효율을 개선하는 핵심 소재가 되었습니다.보잉 787을 예로 들면, GFRP는 페어링과 윙렛과 같은 구성 요소에 사용되는 비주요 하중 지지 구조의 15%를 차지하여 기존 알루미늄 합금에 비해 20%~30%의 중량 감소를 달성했습니다.에어버스 A320의 객실 바닥 빔을 GFRP로 교체한 후 단일 구성 요소의 질량이 40% 감소했고 습한 환경에서의 성능이 크게 향상되었습니다.헬리콥터 부문에서 시코르스키 S-92의 객실 내부 패널은 GFRP 허니컴 샌드위치 구조를 사용하여 충격 저항성과 난연성 간의 균형을 달성했습니다(FAR 25.853 표준 준수). 탄소섬유강화폴리머(CFRP)에 비해 GFRP는 원자재 비용이 50~70% 절감되어 비주요 하중 지지 부품에 상당한 경제적 이점을 제공합니다. 현재 GFRP는 탄소섬유와 함께 재료 경사 적용 시스템을 형성하여 항공우주 장비의 경량화, 장수명, 저비용화를 위한 반복적 개발을 촉진하고 있습니다.

물리적 속성의 관점에서 보면,GFRP또한 경량화, 열적 특성, 내식성 및 기능화 측면에서 뛰어난 장점을 가지고 있습니다. 경량화와 관련하여 유리 섬유의 밀도는 1.8∼2.1 g/cm3로 강철의 1/4, 알루미늄 합금의 2/3에 불과합니다. 고온 노화 실험에서 180°C에서 1,000시간 후 강도 유지율은 85%를 초과했습니다. 또한 3.5% NaCl 용액에 1년 동안 침지한 GFRP는 강도 손실이 5% 미만인 반면 Q235 강철은 부식 중량 손실이 12%였습니다. 10% HCl 용액에서 30일 후 질량 변화율이 0.3% 미만이고 부피 팽창률이 0.15% 미만으로 내산성이 뛰어납니다. 실란 처리된 GFRP 시편은 3,000시간 후 90%를 초과하는 굽힘 강도 유지율을 유지했습니다.

요약하자면, GFRP는 고유한 특성의 조합으로 인해 항공기 설계 및 제조에 고성능 핵심 항공우주 소재로 널리 적용되고 있으며, 현대 항공우주 산업과 기술 개발에 있어 상당한 전략적 중요성을 지니고 있습니다.