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유리섬유 강화 폴리머(GFRP)특수 공정을 통해 유리 섬유를 보강재로, 고분자 수지를 기질로 사용하여 제조된 고성능 소재입니다. 핵심 구조는 유리 섬유(예:E-유리GFRP는 직경이 5~25μm인 S-유리 또는 고강도 AR-유리와 같은 섬유와 에폭시 수지, 폴리에스터 수지 또는 비닐 에스테르와 같은 열경화성 매트릭스로 구성되며, 섬유 부피 분율은 일반적으로 30%~70%에 이릅니다[1-3]. GFRP는 500 MPa/(g/cm3)를 초과하는 비강도와 25 GPa/(g/cm3)를 초과하는 비탄성률과 같은 우수한 특성을 나타내는 동시에 내식성, 내피로성, 낮은 열팽창 계수[(7~12)×10⁻⁶ °C⁻¹] 및 전자기 투과성과 같은 특성도 가지고 있습니다.

항공우주 분야에서 유리섬유강화플라스틱(GFRP)의 적용은 1950년대부터 시작되었으며, 현재는 구조물의 질량을 줄이고 연료 효율을 향상시키는 핵심 소재로 자리 잡았습니다. 보잉 787을 예로 들면, 페어링과 윙렛과 같은 주요 하중을 ​​지지하지 않는 구조물의 15%가 GFRP로 제작되어 기존 알루미늄 합금 대비 20~30%의 무게 감소를 달성했습니다. 에어버스 A320의 객실 바닥 빔을 GFRP로 교체한 후, 단일 부품의 질량이 40% 감소했으며 습한 환경에서의 성능도 크게 향상되었습니다. 헬리콥터 분야에서는 시코르스키 S-92의 객실 내부 패널에 GFRP 허니콤 샌드위치 구조가 사용되어 충격 저항성과 난연성(FAR 25.853 기준 충족)의 균형을 이루었습니다. 탄소섬유강화폴리머(CFRP)와 비교했을 때, 유리섬유강화폴리머(GFRP)는 원자재 비용이 50~70% 절감되어 주요 하중을 ​​지지하지 않는 부품에 상당한 경제적 이점을 제공합니다. 현재 GFRP는 탄소섬유와 함께 소재 경사 응용 시스템을 구축하여 항공우주 장비의 경량화, 수명 연장 및 저비용화를 향한 단계적 개발을 촉진하고 있습니다.

물리적 성질의 관점에서 보면,GFRP또한, GFRP는 경량화, 열적 특성, 내식성 및 기능성 측면에서 탁월한 장점을 지니고 있습니다. 경량화 측면에서, 유리섬유의 밀도는 1.8~2.1 g/cm³로 강철의 1/4, 알루미늄 합금의 2/3에 불과합니다. 고온 노화 실험에서 180°C에서 1,000시간 후에도 강도 유지율이 85%를 초과했습니다. 더욱이, 3.5% NaCl 용액에 1년간 침지한 GFRP는 강도 손실이 5% 미만인 반면, Q235 강철은 부식으로 인해 무게 손실이 12%에 달했습니다. 내산성 또한 우수하여 10% HCl 용액에서 30일 후에도 질량 변화율이 0.3% 미만, 부피 팽창률이 0.15% 미만이었습니다. 실란 처리된 GFRP 시편은 3,000시간 후에도 굽힘 강도 유지율이 90%를 넘었습니다.

요약하자면, GFRP는 고유한 특성 조합으로 인해 항공기 설계 및 제조에 고성능 핵심 항공우주 소재로 널리 적용되고 있으며, 현대 항공우주 산업 및 기술 개발에 있어 전략적으로 매우 중요한 위치를 차지하고 있습니다.