유리 섬유 vs 탄소 섬유: 궁극의 대결!

유리 섬유 천과 탄소 섬유 천은 복합 재료 분야에서 널리 사용되는 두 가지 일반적인 고성능 보강재입니다. 그 차이점은 주로 다음과 같은 측면에서 나타납니다.

1. 재료 구성

   • 유리 섬유 천: 주로 이산화규소(유리)로 구성되며, 용융 유리를 섬유로 뽑아 만듭니다. 무기 비금속 재료입니다.

   • 탄소 섬유 천: 폴리아크릴로나이트릴(PAN) 또는 피치 기반 전구체 섬유를 고온 탄화 과정을 거쳐 만듭니다. 주성분은 탄소(90% 이상)로, 유기 고분자 유래 재료입니다.

2. 기계적 특성

   • 강도 및 탄성 계수:

     • 탄소 섬유 천은 유리 섬유보다 강도와 탄성 계수가 훨씬 높습니다(탄소 섬유 인장 강도: 3000~7000 MPa; 유리 섬유: 1000~3000 MPa).

     • 탄소 섬유는 더 가벼워서 고하중 응용 분야(예: 항공 우주, 경주용 자동차)에 적합합니다.

   • 인성:

     • 유리 섬유는 연성과 충격 저항성이 더 뛰어나서 취성 파괴가 덜 발생합니다.

     • 탄소 섬유는 더 단단하지만 더 취성이 있으며 극한 하중에서 파괴될 수 있습니다.

3. 무게

   • 탄소 섬유 천은 유리 섬유(~2.4~2.6 g/cm³)에 비해 밀도가 낮습니다(~1.5~1.8 g/cm³). 따라서 무게에 민감한 응용 분야에 이상적입니다.

4. 내열성

   • 유리 섬유 천: 약 500~600°C의 온도를 견딥니다(고온 변형은 1000°C를 초과할 수 있습니다).

   • 탄소 섬유 천: 불활성 환경에서는 최대 2000°C까지 견딜 수 있지만, 공기 중에서는 400°C 이상에서 산화 및 분해되기 시작합니다.

5. 전기 및 전자기적 특성

   • 탄소 섬유 천: 전도성이 뛰어나 전자기 차폐 또는 전도성 복합 재료에 적합하지만, 전자 장치에 간섭을 일으킬 수 있습니다.

   • 유리 섬유 천: 우수한 절연 특성을 가지고 있어 전기 절연(예: PCB 기판)에 이상적입니다.

6. 비용

   • 유리 섬유 천: 저렴한 비용(탄소 섬유 가격의 약 1/10)으로 높은 비용 효율성을 제공합니다.

   • 탄소 섬유 천: 높은 생산 비용으로 인해 비싸며, 일반적으로 고급 응용 분야에 사용됩니다.

7. 화학적 안정성

   • 유리 섬유 천: 산 및 알칼리에 강하지만, 강산/강염기에 장기간 노출되면 부식될 수 있습니다.

   • 탄소 섬유 천: 화학적 저항성이 더 높지만 산화되기 쉽습니다(보호 코팅이 필요합니다).

8. 일반적인 응용 분야

   • 유리 섬유 천:
     건축 보강(예: GFRP), 선체, 파이프라인, 단열재, 자동차 부품.

   • 탄소 섬유 천:
     항공 우주 구조물, 고성능 경주용 자동차, 스포츠 장비(골프 클럽, 자전거), 정밀 기기, 군사 장치.

9. 가공 및 취급

   • 유리 섬유 천: 절단이 쉽고 복잡한 표면에 잘 맞으며 수지 습윤성이 좋습니다.

   • 탄소 섬유 천: 가공이 더 어렵고 특수 도구(예: 다이아몬드 커터)가 필요하며 수지 습윤성이 약간 떨어집니다.

선택 요약:

• 유리 섬유 천 선택: 예산 제약, 전기 절연, 충격 저항 또는 고온(비산화) 환경에 적합합니다.

• 탄소 섬유 천 선택: 극도의 경량화, 높은 강도/강성 또는 전도성/EM 차폐가 필요한 응용 분야에 적합합니다.