이 文書는 炭素 纖維로 이루어진 織物 形態의 素材에 對한 것입니다. 硬化된 形態의 炭素 纖維 素材에 關해서는  炭素 纖維 强化 플라스틱 文書를 參考하십시오.

炭素 纖維 (炭素纖維, 英語 : carbon fibers 또는 carbon fibres ) 또는 그라파이트 纖維 , 炭素 그라파이트 , CF 는 炭素 가 主成分인 0.005~0.010mm 굵기의 매우 가는 纖維이다. 炭素 纖維를 構成하는 炭素 原子들은 纖維의 길이 方向을 따라 六角 고리 結晶의 形態로 붙어 있으며, 이러한 分子 配列 構造로 인해 剛한 物理的 屬性을 띠게 된다. 한 가닥의 실은 數 千 가닥의 炭素 纖維가 꼬여져 만들어진다. 炭素 纖維는 다양한 패턴으로 직조될 수 있으며, 플라스틱 等과 함께 使用되어 炭素 纖維 强化 플라스틱 (Carbon-fiber-reinforced polymer)과 같이 가볍고도 强한 複合 材料 를 만들어내기도 한다. 炭素 纖維의 密度는 철보다 훨씬 낮기 때문에, 輕量化가 必須的인 條件일 때 使用하기에 적합하다. 炭素 纖維는 높은 引張 强度, 가벼운 무게, 낮은 熱膨脹率 等의 特性으로 인해 航空宇宙産業, 土木建築, 軍事, 自動車 및 各種 스포츠 分野의 素材로 매우 널리 쓰인다. 이런 長點에 反面, 價格面에서는 類似한 素材인 纖維 琉璃나 플라스틱보다 相對的으로 비싸고, 당기거나 구부리는 힘에 매우 剛하며, 壓縮하는 힘이나 瞬間的인 衝擊에는 弱하다. 例를 들어, 炭素 纖維로 만들어진 막대는 구부리기 매우 어렵지만 망치와 같은 道具로 쉽게 깨뜨릴 수 있다.

開發 歷史 [ 編輯 ]

炭素 纖維가 처음 알려진 것은 19世紀 末 에디슨이 白熱 電球用 炭素 필라멘트를 發明한 것이 契機였다. 工業化된 材料로서의 炭素纖維의 歷史는 1959年 UCC(現在 AMOCO)에 依해 레이온 을 原料로 한 GPCF(general purpose carbon fiber)가 生産되면서부터 始作되었다.

炭素 纖維의 開發 動機는 美國에서 宇宙開發과 軍需用으로 로켓모터와 노즐에 必要한 耐熱材料의 開發 要求에 따라 처음 생겨났다. 우주용 機器와 航空機 分野에서 基本으로 要求되는 輕量 및 고강성 材料의 硏究가 1950年代부터 美國에서 遂行되었는데, 이것을 可能하게 하는 材料는 高分子 複合材料 라는 結論을 내리고 補强材로서 非强盜 및 非彈性이 優秀한 炭素纖維를 開發하였던 것이다. PAN界의 炭素纖維는 日本의 오오사카 工業 試驗所의 神도 博士에 依해 開發되어 1962年에 日本 카아本社에서 GPCF의 工業化가 이루어졌다.그리고 1963年에 피치系의 炭素纖維가 日本 軍馬大學 의 오오타니 敎授에 依해서 開發되었다.

1964年에는 英國의 RAE社가 PAN(polyacrylonitrile) 界 炭素纖維의 高强度火 製造 特許를 出願, 그 後 高强度/高彈性 炭素纖維의 企業化가 이루어져 用途開發에도 英國이 매우 積極的이었지만, Rolls-Royce 社 RB211 터보팬 엔진의 버드 스트라이크 事故로 英國에서는 주춤하고 炭素纖維의 應用開發의 中心은 美國으로 옮겨갔다. 1964年에 pitch界의 HPCF(high performance carbon fiber) 가 日本에서 開發되었다. 1969年에는 日本 카이本에서 PAN界의 HPCF를 工業化하였으며, pitch界의 GPCF는 1970年에 日本의 오우화학에서 生産을 始作하였다. 1976年에 美國의 UCC(現 AMOCO)에서 pitch界의 高彈性 type를 工業化했다. 事實 PAN界의 炭素纖維의 登場으로 rayon界 炭素纖維는 經濟的인 觀點 및 性能的인 觀點에서 競爭이 어렵게 되어 活性炭素 纖維(activative carbon fiber) 等의 새로운 材料로 모습을 바꾸어 再登場하였다. 現在에 複合材料 强化用으로 主로 PAN界 및 pitch界의 炭素纖維가 使用되고 있다.

우리나라에서는 서울올림픽이 열리던 때인 1988年 8月부터 태광産業 이 ACELAN이라는 商標名으로 PAN界의 炭素纖維를 生産하기 始作했으며, 高彈性 type(acelan IZ~40)과 高强度 type(acelan TZ-307)을 生産하였다. (週)曉星에서는 2013年에 全州工場(現在는 曉星尖端素材(週) 全州工場)을 竣工하고 炭素纖維를 生産하고 있다. 日本 企業인 도레이첨단소재는 慶北 龜尾에 生産工場을 稼動하고 있다.

應用 [ 編輯 ]

複合 材料 [ 編輯 ]

炭素 纖維는 複合 材料, 特히 炭素 纖維 또는 黑鉛 强化 폴리머 로 알려진 材料의 種類를 補强하는 데 가장 많이 使用된다. 비 폴리머 材料도 炭素 纖維의 매트릭스로 使用될 수 있다. 强化 炭素 - 炭素 (RCC)는 炭素 纖維 强化 黑鉛으로 構成되며 高溫 應用 分野에서 構造的으로 使用된다.또한 이 纖維는 高溫 가스의 濾過, 높은 表面的 및 完璧한 耐蝕性을 가진 電極 및 靜電氣 防止 構成 要素로 使用된다. 高密度의 炭素 纖維 層이 熱을 效率的으로 反射하기 때문에 炭素 纖維의 얇은 層을 成型하면 高分子 또는 熱硬化性 複合材의 耐火性이 크게 向上된다. 炭素 纖維 複合 材料의 增加하는 使用은 갈바닉 腐蝕 問題 때문에 다른 金屬을 優先하여 航空 宇宙 分野에서 알루미늄 을 代替하고 있다!

纖維 [ 編輯 ]

炭素 纖維의 前段階는 폴리아크릴로니트릴, 레이온 그리고 避치 이다. 炭素 纖維 필라멘트 實은 여러 工程 技術에 쓰이는 데 主로 水枝 浸透 加工再, 필라멘트 感氣, 풀트루展, 失 짜기, 失 땋기 等에 쓰인다. 炭素 纖維 실은 善 密度나 失 個數 黨 필라멘트 數로 評價된다. 例를 들어, 3000個의 炭素 纖維 필라멘트 200 텍스는 1000個의 炭素 필라멘트 實보다 3倍 剛하지만 3倍 더 무겁다. 炭素纖維로 만든 실은 炭素 纖維 필라멘트나 옷감을 짜는 데 쓰일 수도 있다. 이 纖維의 모습은 一般的으로 실의 線密度와 選擇된 무늬에 달려 있다. 흔히 쓰이는 무늬로는 綾織, 새틴 方式 그리고 平織이 있다. 또한 炭素 필라멘트 실은 뜨개질하거나 땋을 수도 있다.

마이크로 電極 [ 編輯 ]

炭素 纖維는 炭素 纖維 마이크로 電極 製造에 使用된다. 이 工程에서는 普通 直徑 5-7 μm 의 炭素 纖維 한 가닥을 有利 纖維로 감싸서 活用한다. 팁에서 毛細管은 에폭시 로 密封되고 炭素 纖維 디스크 極 電極을 製造하기 위해 硏磨 하거나 炭素 纖維 실린더 電極을 만들기 爲해 75-150 μm 의 길이로 切斷된다.

플렉서블 暖房 [ 編輯 ]

炭素 纖維는 傳導性이 뛰어나 매우 낮은 電流라도 傳達할 수 있다. 大型 織物로 織造 될 때 柔軟性 發熱體가 必要한 應用 分野에서 赤外線 加熱을 安定的으로 傳達하는 데 使用할 수 있으며, 100C를 넘는 溫度를 쉽게 견딜 수 있는 物理的 特性을 가지고 있다. 그리고 化學的 安定性을 지니고 있어, 大部分의 織物科 材料 사이에서 相對的으로 安全하게 使用될 수 있다. 그러나, 材料 自體가 접혀서 생긴 段落으로 인해 熱 發生量이 增加하여 火災가 發生할 수 있다.

같이 보기 [ 編輯 ]

• 炭素 纖維 强化 플라스틱
• 炭素 나노튜브

外部 링크 [ 編輯 ]

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炭素纖維

• (英語) Making Carbon Fiber
• (英語) How carbon fiber is made