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복합재료(複合材料)
composite materials
근대적 의미의 복합재료는 1940년대 초에 사용되기 시작한 유리섬유강화플라스틱이 그 효시이다. 강화플라스틱의 개념은 1960년대 이후 유리섬유보다 특성이 우수한 탄소섬유의 출현과 이것이 플라스틱뿐만 아니라 금속이나 세라믹으로 확대 발전되면서 복합재료라는 보다 포괄적인 용어를 탄생시켰다. 복합재료는 강화재의 구조에 따라 섬유강화 복합재료(fibrous composite), 입자강화 복합재료(particulate composite)로 구분되며, 강화되는 기지재료(matrix)의 종류에 따라 고분자복합재료(polymer matrix composite), 금속복합재료(metal matrix composite), 세라믹복합재료(ceramic matrix composite)로 나누어진다. 이 중에서 섬유강화의 개념과 고분자기지재료를 조합한 섬유강화 고분자복합재료(fiber reinforced plastics:FRP)가 현대 복합재료의 중추적인 역할을 하고 있다. FRP의 개념은 철근콘크리트에 비유되기도 한다.고분자기지재료의 강도를 1이라 하면 유리섬유와 탄소섬유는 각각 25∼40이며, 강성(stiffness)은 고분자재료에 비해 유리섬유가 20배 이상이고 탄소섬유는 70배를 상회한다. 이와 같은 물성은 강철보다 우수하거나 필적하는 것이나 무게가 금속에 비해 가벼우므로, 더욱 가벼운 고분자기지재료와 조합되는 FRP는 '강철보다 강하고 알루미늄보다 가벼운' 이상적인 경량구조재가 된다. 유리섬유강화 고분자복합재료(GFRP)와 탄소섬유강화 고분자복합재료(CFRP)로 대표되는 이 재료들은 테니스 라켓, 골프채 등과 같은 스포츠용품과 선박, 고속전철, 항공기 등의 필수 구조재료로 이용되고 있다.금속이나 세라믹을 기지재료로 하는 복합재료에서는 재료의 경량화와 고강도화를 목적으로 탄소섬유, 실리콘 카바이드섬유, 알루미나섬유 등이 강화섬유로 이용되고 있으며, 이들은 고분자복합재료가 적용될 수 없는 고온용 특수용도에 사용된다.