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소재강국을 실현하는 글로벌 종합 소재연구기관

복합재료연구본부

복합재료구조시스템연구실

실장 장홍규
실장 장홍규

연구실 소개

복합재료구조시스템연구실은 풍력, 자동차, 선박/항공/방산 등을 주력산업 분야로 국가적 현안인 에너지, 친환경, 국방 관련 국가 전략적 기술 개발을 위해, 섬유강화 복합재료 및 구조에 대한 설계/해석 및 시험평가/인증 기술을 기반으로 고성능, 고기능성 신경량 구조 요소 부품 및 시스템에 대한 전주기적 실용화 연구개발을 수행하고 있다.

055-280-3153

주요 실적

  • 세계 최고 수준 8MW급 (길이 100m) 초대형 해상풍력터빈 블레이드 시험 설비 구축 및 정하중 인증시험 성공
  • 탄소장섬유 부직포 활용 고함량 (30 vol% 이상) 열가소성 (PA6 수지 기반) 복합재 개발
  • 고속 인젝션 인발 공법 적용 탄소섬유 복합재 시트크로스 멤버 (S/Cross MBR) 개발
  • 항공용 스텔스 중간재 및 스텔스 기체구조 개발 완료

주요 연구분야

  • 대용량 풍력 블레이드 설계/해석/시험평가/인증 핵심기술 및 전주기 상용화 개발
  • 탄소섬유 복합재 기반 다종소재 및 경량구조의 「설계/해석-부품개발-시험/평가」 전주기 기술 개발
  • 민수용/군수용 안테나 및 전파흡수/차폐재 설계/해석/제조/평가 핵심기술 개발 및 응용

향후 연구계획

  • 국내 대규모 해상풍력단지 공급을 목표로 8MW급 풍력터빈 블레이드 상용화 개발
  • 육상 풍력 운송 한계 돌파를 위한 70m급 분리형 블레이드 개발
  • 해상풍력 블레이드 품질보증/안전 기술 및 신뢰성 향상 기술 개발
  • 탄소 복합재 기반 구조 충돌 설계/해석-시험/평가 기술 개발 및 이를 활용한 미래 모빌리티 적용 경량 차체/부품의 상용화 수준 개발
  • 스텔스 항공기용/선박용 전파흡수 복합재 구조 상용화, 5G 통신용 흡수체 상용화
  • 스텔스 안테나 설계 및 제작 기술 확보

연구개발 추진실적

세계 최고 수준의 8MW급 (길이 100m) 해상용 풍력 블레이드 개발 및 시험 설비 구축

[과제 소개]

  • 길이 100m급 모델 상용화 세계 최초 달성을 목표로, 8MW급 초대형 풍력터빈 블레이드 개발 및 시험설비 구축

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 8MW급 초대형 풍력터빈 블레이드(길이 100m)를 두산중공업, 휴먼컴퍼지트와 함께 개발 중
    - ‘21년 8MW 블레이드 정하중 인증시험 수행 완료, ‘22년 블레이드 피로하중 및 피로후정하중 인증 시험 수행 예정
  • 세계 최대 규모의 8MW(길이 100m)급 시험설비로 확장 구축 완료
    - 동시제어 수직정하중시험기술 및 다점가진 피로시험기술 세계 최초 달성 목표로, 초대형 블레이드 시험기술 개발 완료
    ※ 상기 8MW급 초대형 풍력터빈은 국내 대규모 해상풍력단지 보급을 위한 주력 모델임
부안 풍력시험동 8MW급 확장 완료 (좌: 5MW급, 우: 8MW급)
8MW 블레이드 정하중 인증시험 장면

(재활용) 탄소장섬유 열가소성 복합재를 응용한 충돌흡수 일체형 구조 기술 개발

[과제 소개]

  • (재활용) 탄소장섬유를 활용하여 우수한 충돌 성능을 갖는 탄소장섬유 열가소성 복합재의 「설계/해석-부품개발-시험/평가」 전주기 기술개발을 통해 역량을 확보하고, 이를 활용하여 미래 친환경 모빌리티 적용 경량 플랫폼을 위한 우수한 충돌 성능을 갖는 충돌흡수 일체형 구조 상용화 개발

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 탄소장섬유 부직포를 활용한 고함량 (섬유 부피분율 30 vol% 이상)의 열가소성 PA6 수지 기반) 복합재 중간재 개발
    - 섬유 부피분율 33.2 vol%, 인장강성 27.1 GPa, 인장강도 335 MPa, 충격강도 9.2 kJ/m2의 우수한 기초물성 확보
  • 열가소성 탄소섬유 복합재의 파손모드 구현 및 충돌 에너지 흡수를 고려한 재료물성 모델링 기법 및 충돌해석 기술 확보
    - 고속 충돌 시 열가소성 복합재의 Lamina bending에 의한 Splaying 파손 모드 구현을 위한 해석기법 개발
탄소장섬유 열가소성 (PA6 수지) 복합재 중간재
열가소성 복합재 재료물성 모델링 및 충돌해석

전자파 흡수구조 설계/제조/평가 기술 개발

[과제 소개]

  • 전자파 흡수구조의 설계/해석/제조/평가 핵심기술 및 실증을 통한 항공기/선박 및 풍력 블레이드용 스텔스 기술 확보
  • 5G 통신 어플리케이션용 전자파 흡수/차폐 구조의 설계/해석/제조/평가 핵심기술

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 전자파 흡수구조용 중간재 개발 및 시제 적용 기술 확보
  • 전자파 흡수 성능 및 항공용 인증소재 수준 기계적 물성, 내환경성 적용
  • 전자파 흡수 성능 예측 및 자유공간 측정 장비를 이용한 검증
  • 5G 통신 어플리케이션용 전자파 흡수/차폐 중간재 및 구조 개발
항공기 적용 가능한 전파흡수구조 핵심기술 개발