소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

복합재료연구본부

복합재료연구본부

실장 김진봉

연구실 소개

복합재료구조시스템연구실은 풍력, 자동차 항공/방산을 주력산업 분야로 국가적 현안인 에너지, 친환경, 국방 관련 국가 전략적 기술개발을 위해, 고성능 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.

055-280-3317

주요 실적

33MW 65m 급 세계 최초 탄소섬유 적용 TBC 풍력 블레이드 개발 및 국제인증 획득
5.5MW 68m 급 대용량 풍력 블레이드 설계 개발
반응중합 열가소성 복합재 적용 경량차체 핵심부품 개발: Side sill 시제품 설계 개발 및 제조 공정 개발
탄소섬유복합재 기반 다종소재 경량차체 사이드 프레임 핵심 부품 개발: CFRPSteel 하이브리드 B-pillar 설계 개발 및 시제작
다종소재 기반 전주기 통합설계기술 및 체계 개발: 자동차 Roof cross beam개발에 필요한 통합설계기술 개발 및 시제작

주요 연구분야

대용량 풍력 블레이드 설계/해석 시험평가/인증 핵심기술 및 전주기 상용화 개발
탄소섬유복합재 기반 다종소재 경량차체 통합설계 핵심기술 및 전주기 상용화 개발
전파흡수 복합재 구조 설계/해석/제조/평가 핵심기술 개발

향후 연구계획

  • 해상용 대용량 풍력 블레이드 5.5MW 68m 급 인증시험, 국제인증 획득 및 상용화
  • +7MW급 대용량 풍력 블레이드 설계 개발 및 인증시험설비 구축
  • 반응중합 열가소성 복합재 공정 기술 적용 경량 차체 핵심 부품 센터 플로어 모듈 개발 및 상용화
  • 탄소섬유복합재-금속재 하이브리드 경량 차체 핵심 부품 사이드 바디 프레임 모듈 개발 및 상용화

연구개발 추진실적

3MW급 탄소섬유 적용 세계 최초 TBC (Torsion-Bending Coupling) 풍력 블레이드 개발 및 국제인증 획득

[과제 소개]

  • 저풍속 지역에 적합한 3MW급 풍력터빈에 적용하기 위한 구조 경량화와 하중 저감 기술을 적용한 세계 최고 수준의 혁신적 구조의 풍력 터빈 블레이드를 개발하는 것을 목표로 소재개발/설계 및 해석/구조시험/인증/양산/상용화를 아우르는 전주기적 기술을 100% 국내기술로 개발 및 이를 활용한 TBC적용 카본 블레이드를 개발함

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 풍력 블레이드의 무게 절감을 위해 카본섬유 강화 복합재료를 개발 및 적용
  • 블레이드의 공기역학적 하중 저감을 위한 TBC 기술을 적용한 블레이드의 구조 설계/해석 및 시험평가 기술 개발
  • TBC 적용 블레이드의 정하중/피로/피로후정하중 시험을 모두 성공적으로 수행함으로서 세계 최초로 TBC 블레이드 개발 성공
  • 개발된 블레이드 장착 터빈의 국내 서남해 해상 풍력 실증단지에의 보급을 달성함으로서 성공적인 상용화 달성
진보된 설계 기술(BIMS-CASA)을 적용하여,
혁신적 구조의 TBC 블레이드 설계
탄소섬유 복합재 TBC 블레이드 인증시험
(DEWI-OCC 국제인증 획득)

다종소재 기반 전주기 통합설계기술 및 체계 개발

[과제 소개]

  • 경량 차체 구조를 위해 각광받고 있는 탄소섬유복합재료를 활용한 부품개발에 있어 기존의 공정기술 중심의 기술 개발 전략에서 벗어나 전주기적 부품 개발에 필요한 통합 설계 및 요소기술, 체계를 개발함으로써 완성도 높은 부품 개발 전략을 수립할 수 있도록 유도함. 또한 개발 프로세스에 대한 가이드라인을 통해 국내 기술 발전의 기준을 제시함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 차체/부품 요구도에서 기반한 소재, 공정, 설계, 시험/평가, 양산/품질 분석에 필요한 요소기술 개발 및 체계 완성
  • 차제 부품중 Roof cross beam 부품 개발 및 시제작을 통해 통합설계기술에 관한 검증 완료
  • 기존 스틸 부품에 대비 등가의 성능을 만족하면서 50% 감량화 된 부품 개발
  • 개발된 통합설계기술을 바탕으로 다수의 기술이전 (3년간 1.7억원) 성과 달성
탄소섬유복합재료 적용 차체 부품 통합설계 기술
탄소섬유복합재료 적용 차체 부품 구조 설계 및 시제품 제작

전자파 흡수구조 및 전자파 흡수 소재 설계/제조/평가 기술 개발

[과제 소개]

  • 전자파 흡수구조 및 전자파 흡수 소재의 설계/해석/제조/평가 핵심기술 및 실증을 통해 항공기 및 풍력 블레이드용 스텔스 기술 확보

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 전자파 흡수구조 및 전자파 흡수 소재 원소재/중간재 개발 및 시제 적용 기술 확보
  • 전자파 흡수 성능 (수직입사: X-band 전영역 포함 –10dB 이하 반사손실률 90% 흡수율 확보, 경사입사에서 우수한 흡수성능) 및 기존 복합재 소재 대비 90% 이상의 기계적 물성, 내환경성 적용
전자파 흡수구조 핵심기술