본 고에서는 절연재료에 대한 개괄적인 성질과 종류에 대해 간단히 설명하고 현재까지 개발되어 실용화 된 신 절연재료들을 소개하고자한다. 재료에 대한 연구는 절연재료 뿐만아니라 초전도재료, 극저온 재료등 특수한 성질을 갖거나 특수한 환경에서 특성을 유지할 수 있는 재료의 개발과 연구에 관심을 기울여야 할 시기라고 판단된다. 또한 기존의 재료에 대한 면밀한 재검토와 연구.고찰을 통해 보다 향상된 특성을 갖는 재료를 개발하는 것은 근본적으로 새로운 재료의 개발과 연구만큼이나 가치있는 일이라는 사실을 항상 명심해야 할 것이다.
최근 고분자재료의 눈부신 발전은 전기기기의 절연에도 많은 향상을 가져왔다. 전기기기의 절연재료로는 기계적, 전기적, 화학적 성능이 우수한 합성수지재료가 많이 쓰이고 있다. 전기절연재료를 대별하여 보면 박막재료와 함침재료로 나눌 수 있으며, 박막재료에는 운모, 실리콘고무, 폴리아미드필름, 폴리아미드클로즈 등이 있으며, 바니쉬류에는 내열성이 우수한 실리콘계바니쉬와 무용제함침재료가 많이 사용된다. 전기기기의 기본 구성재료이며 기기의 성능 향상과 소형화, 경량화에 중요한 인자로 작용하는 전기절연재료인 박막재료와 함침재료의 조화로 구성되는 절연시스템의 열열화와 내열수명에 영향을 미치는 절연의 신뢰성에 대하여 알아본다.
정밀가공기계 및 소음발생원의 방진재료로서 사용될 수 있는 재료는 우선 내부 및 외부진동의 흡수성과 감쇠성이 뛰어나야 하고, 시간 및 온도변화에 따라 형상 및 치수 정밀도가 안정되어야 하며, 불규칙한 외력과 운동전달기구의 변동 하중 하에서도 높은 정적, 동적 강성을 유지해야 한다. 본 연구에서 개발한 재료인 Ferrite-Resin 복합재료는 Resin-Concrete에 미세한 산화철을 filler 재료로 사용함으로써 주철 및 강의 구조재료가 갖는 강성과 비중의 값에 접근시킬 수이었다. 일반적으로 불포화 폴리에스테르 수지나 에폭시계 수지는 glass 전위점의 근처에서 진동에너지의 흡수가 큰 영역이 존재하며 이는 10 .mu.m 이내의 미세한 filler재료가 포함되었을 경우에도 그 종류에 관계없이 큰 변화가 없는 성질이다. 시험편을 통한 재료실험을 통하여 개발된 복합재료를 모델 구조물에 적용시킴으로서 그 적용성을 검토하였다. 앞으로의 수지와 Ferrite 함유량 및 제조 공정이 적절히 모색되면, 이 방진재료가 정밀기계의 구조재료로서 뿐만 아니라 냉동기, 소형선박의 기관실, 가전제품 및 기어박스 등의 케이싱 재료로 사용되는 방진재료로서 그 응용이 확대될 수 있을 것으로 본다.
각각의 구조용 재료가 가지는 특성을 상호 보완하기 위하여 이종재료를 접합하여 응용할 수 있는 새로운 개념의 재료가 하이브리드 복합재료이다. 이종재료가 접한된 하이브리드 복합재료의 기계적 특성은 하이브리드 복합재료가 가지고있는 접합구조에 크게 의존되어 이에 따른 실험의 결과는 매우 다양하게 보고되고 있으며, 접합구조를 가지는 재료에 대한 연구의 관심은 탄성계수가 상이한 재료의 접합 면에 대한 계면에서의 이론적 해석분야에 있다. (중략)
섬유강화 복합재료는 고성능 섬유와 고분자 수지를 조합하여 재료의 물성 향상 및 고기능화를 목적으로 만들어지는 재료이며, 사용되는 고분자 매트릭스의 종류에 따라 열가소성 복합재료와 열경화성 복합재료로 나뉘어진다. 이 중 열경화성 복합재료에 관한 연구 및 그의 실용화는 오래 전부터 활발히 진행되어 산업재료 및 군사, 우주용 재료로 각광을 받아 왔으나 최근 지구 환경문제가 심각해지면서 사용 후 분해 및 재활용이 가능한 열가소성 복합재료에 관한 연구에 관심을 가지게 되었다. (중략)
복합재료는 단독재료로서는 가질 수 없는 높은 비강성, 비강도 등의 우수한 재료 특성을 가지고 있으므로 산업분야가 다양해지고 경량화를 요구함에 따라 우주/항공 방위 산업, 자동차, 스포츠 등의 여러 분야에 사용되어 지고 있으며, 현재 1 차 구조재로서의 연구가 활발히 진행되어 지고 있다 그러나 복합재료 보 이론의 경우 현재까지 얇은 복합재료 보의 거동에 관한 연구는 활발히 진행되어 왔으나, 아직 두꺼운 복합재료 보의 거동에 관한 이론의 정립은 미비한 상태이며 구조재로서의 복합재료 보를 적용하기 위해서는 두꺼운 복합재료보를 적용하기 위해서는 두꺼운 복합재료 보 이론 모델의 개발이 시급한 실정이다.(중략)
최근 항공기, 자동차 등에 사용되어왔던 복합재료가 그 사용 영역을 넓혀 교량 상판, 상하수도용 관로 등에 적용되고 있다. 이러한 복합재료의 주요 장점은 고강도, 경량성, 그리고 뛰어난 내부식성으로 기존의 재료에 비해 많은 장점을 갖고 있으나, 이러한 재료의 정확한 특성 파악 및 이를 사용한 구족물의 거동의 정확한 분석의 어려움으로 복합재료의 적용이 활발히 이루어지지 못하고 있는 실정이며, 이러한 요인이 복합재료를 토목구조물에 적용하는데 가장 큰 제한요소로 작용해 왔다. 본 연구에서는 복합재료 구조물의 해석을 위한 사전 연구로서, 현재 국내에서 사용되고 있는 GFRP 관로에 대한 재료특성 실험을 수행하여, 각각의 구성 적층재료별 재료 특성 및 전체 적층판에 대한 재료특성을 제공한다.
일본에 있어서의 기술잡지등에서 생산기술은 여러 외국에 있어서의 기술잡지등에서 취급하고 있을 정도로 성장하였다. 일본의 기술자는 오랜동안 유럽, 미국으로 부터의 기술도입에 의하여 기술수준을 향상시키는데 불과했으나 그런 동안에 기초적인 학문도 많지는 않았으나 진보하였다. 그 결과, 전기전자재료가 진보하여 전기전자기기의 성능향상에 크게 기여를 하였다. 자성재료도 그중 하나이다. 잘 알고 있는 바와 같이 자성재로는 고투자율재료와 고보자력재료 이른바 자석재료로 대별되는데 고투자율재료에서는 규소강판이외에는 큰 진보는 보이지 않고 있다. 본고에서는 규소강판과 자석재료에 관한 개발동향의 개요를 기술하고저 한다.
최근 산업의 고도화에 따른 부품 소재의 고성능화에 따라 기존의 고온 세라믹의 한계를 극복하기 위한 노력으로 초고온 세라믹 재료에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 초고온 세라믹은 대부분 붕화물이나 탄화물인 비산화물 세라믹으로 3000도 이상의 녹는점을 갖으며 2000도 부근에서는 사용을 목표로 하고 있다. 이 재료는 다른 세라믹들과 마찬가지로 취성파괴 거동을 나타내며, 이를 보완하기 위한 섬유강화 복합재료화도 활발히 진행되고 있다. 본고에서는 고온용 세라믹 장섬유와 세라믹 복합재료, 그리고 초고온 세라믹의 개발 현황과 산업화 전망을 정리하였다. 또한 초고온 세라믹의 발전 방향을 전망하였으며, 재료연구소에서 수행중인 초고온 세라믹의 연구 활동에 대해 간략히 언급하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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