FRP 생산을 위한 주요 원자재는 무엇인가요?

유리섬유: FRP의 핵심 보강재

유리섬유는 FRP에서 주요 보강재 역할을 하며 FRP 제품의 품질에 직접적인 영향을 미친다. 다양한 장점 중에서도 뛰어난 강도 대 중량 비율을 갖추고 있어 강철과 같은 재료보다 훨씬 가볍지만 유사한 구조적 강도를 제공한다. 강도와 경량성 외에도 유리섬유는 부식에 매우 강한 특성을 지닌다.

FRP 제조 과정에서 유리섬유는 다양한 방식으로 사용된다. 수조나 교량 부품과 같은 인프라에 사용되는 대형 FRP 층을 완성할 때는 두껍고 강도가 높은 Woven Rovings를 사용한다. 스포츠 레저 제품이나 건축 자재처럼 복잡한 형태의 경우 성형이 쉬운 Chopped Strands 및 Chopped Strand Mat이 활용된다. Milled Glass Fiber는 미세한 입자를 지니고 있으며, FRP의 노출된 표면 품질을 향상시키기 위해 수지에 첨가된다.

폴리머: FRP의 결합제

접착 폴리머와 FRP의 수지가 형태와 구조적 결합을 제공합니다. "최고급 유리섬유"라도 "저품질의 수지"를 사용해 FRP 제품을 제작하면 무용지물입니다. 각 가닥은 둘러싸이고 통합되며 밀도 있게 경화되어 각 가닥에 결합된 후, 추가로 경화됩니다.

FRP 제품의 특정 용도에 따라 다양한 종류의 폴리머 수지가 선택됩니다. 항공우주 부품이나 고정밀 전기 부품과 같은 고품질 용도에는 강한 접착력과 높은 기계적 강도를 지닌 에폭시 수지가 가장 적합합니다. 건축 자재, 운송 부품, 스포츠 및 레저 용품의 경우 비용이 저렴하고 가공이 쉬운 폴리에스터 수지로 충분합니다. 화학 용도의 장비처럼 혹독한 조건을 견뎌야 하는 경우에는 우수한 내식성과 기계적 강도를 갖춘 비닐 에스터 수지가 가장 적합합니다. 이 수지는 또한 에폭시와 폴리에스터의 복합 특성을 지닙니다.

FRP의 장기적 성능은 수지의 품질에도 영향을 받는다. 인프라 구조물이나 건물 외장재 등과 같이 실외에서 사용되는 FRP 제품은 기상 조건에 노출되기 때문에 태양광, 비, 온도 변화로 인한 열화가 일어나지 않도록 내후성 수지가 필요하다. 에너지 절약 장비와 같이 고온 환경에서 사용되는 FRP 부품의 경우 내열성 수지가 요구된다.

첨가제는 FRP 제조 시 필수적이지만 종종 간과되는 원자재이다. 이들은 특정 용도의 요구사항을 충족하도록 FRP의 성능을 향상시킨다. 첨가제가 없다면 FRP 제품은 기능적으로 경직되어 다양한 환경적 및 기능적 요구에 적응할 수 없게 된다.

경화제는 복합재 제조 시 사용되는 가장 일반적인 첨가제 중 하나이다. 특성에 맞게 설계된 경화제는 수지의 경화 과정을 원하는 속도와 온도에서 조절하여 복합재의 원하는 마감 품질을 달성할 수 있도록 한다. 또한 적절한 경화제는 FRP 제품 제조 시간이 너무 길거나 너무 짧아지는 것을 방지함으로써 과도한 경화나 불균일한 경화로 인한 균열을 예방한다. 자외선 안정제(UV stabilizers) 또한 중요한 첨가제이다. 이들은 FRP 제품이 자외선에 장기간 노출됨에 따라 색이 바래거나 취약해지고 구조적 무결성을 잃는 것을 방지한다. 이러한 특성은 예를 들어 운송 기기 부품이나 건축 자재와 같은 실외용 FRP 제품에 매우 유용하다.

공공 건물에서 사용되는 FRP 제품과 전기 응용 분야에서 사용하기 위해 제작된 제품에는 난연제가 추가로 포함된다. 이러한 첨가제는 화재 발생 시 안전성을 확보하기 위해 FRP의 가연성을 줄여준다. 화학 분야에서 사용하는 FRP의 경우, 부식 억제제를 첨가하여 화학 물질에 대한 내성을 향상시키고 극심한 화학 환경에서도 제품 수명을 연장한다. 충전재(fillers)의 사용을 통해 비용 절감도 가능하며, 이 충전재 역시 일종의 첨가제이다. 예를 들어, 탄산칼슘 또는 활석(talc)과 같은 충전재를 사용하면 복합재의 강성을 개선할 수 있으며, 복합재의 강도는 약간 감소할 수 있지만 일부 경우에서 이러한 특성이 오히려 바람직할 수 있다.