탄소섬유 토우 원사 및 프리프레그의 인장시편 변수에 따른 물리적 특성 연구

A Study on the Physical Properties According to the Tensile Specimen Variables of Carbon Fiber Tow Yarn and Prepreg

Abstract

This study analyzes the tensile properties of T700-12K Tow Yarn and T700-24K Tow Prepreg under various specimen preparation conditions. The tensile test results indicate that as the number of twists in Tow Yarn increases, fiber misalignment and localized stress concentration become more pronounced, leading to greater cross-sectional loss and a decrease in tensile strength conversion rate to 29-40%. Conversely, for Tow Prepreg, fixation methods significantly influenced strength retention, with clamp fixation achieving a higher tensile strength conversion rate (up to 108.26%) than tape fixation, ensuring more stable mechanical performance. The adhesive type (Adhesive vs. Adhesive Film) had minimal direct impact on tensile strength but introduced variability when uniform adhesion was not maintained during the bonding process. Additionally, a strong correlation between tensile strength conversion rate and cross-sectional loss was observed, with increasing cross-sectional degradation leading to a noticeable decline in tensile strength. This suggests that minimizing cross-sectional loss during specimen preparation can significantly enhance strength retention in carbon fiber composites. The findings of this study provide fundamental data for optimizing fabrication conditions and minimizing strength loss in the manufacturing and evaluation processes of carbon fiber-reinforced composites.

1. 서론

복합재료(Composite Material)는 성분이나 형태가 다른 두 가지 이상의 재료를 조합하여 기존 소재의 단점을 보완하고, 새로운 구조적 특성을 부여함으로써 기능을 극대화하는 소재이다. 이 중에서도 섬유 강화 복합재료(Fiber Reinforced Composite, FRC)는 강화 섬유(Reinforced Fiber)와 고분자 기지재(Polymer Matrix, Resin)로 구성되며, 높은 강도와 내구성을 바탕으로 스포츠⋅레저, 항공⋅우주, 방산, 자동차, 신재생 에너지 산업 등 다양한 분야에서 핵심 소재로 사용되고 있다. 특히, 탄소섬유 강화 복합소재(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)는 높은 비강도(Specific Strength)와 비탄성(Specific Modulus)을 갖추고 있어 경량성과 높은 기계적 강도가 요구되는 분야에서 그 적용이 점차 확대되고 있다.[1]

최근 우크라이나-러시아 전쟁, 이스라엘-하마스 전쟁 등의 군사적 충돌을 통해 군사력과 이를 뒷받침하는 첨단 국방과학기술의 중요성이 더욱 부각되고 있다.[2] 이에 따라, 전차, 항공기, 함정, 로봇 무기체계 등에서 복합재료를 적용한 구조 개발이 활발히 진행되고 있으며, 특히 해양 방위산업에서도 경량화와 스텔스 성능 향상을 목적으로 복합재료의 활용이 증가하고 있다. 복합재료는 전자기파 차폐 성능을 제공하는 소재로도 주목받고 있으며[3], 특히 함정 분야에서 군함, 잠수함, 수중무인기(Unmanned Underwater Vehicle, UUV) 등의 구조물에 적용될 경우, 위협 무기 공격 시 선체 구조, 주요 장비, 인원 보호를 통해 함정의 생존 가능성을 확보하고 전투 지속 능력을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.[4] 그러나 탄소섬유 복합재료의 실제 적용 과정에서는 여러 가지 문제점이 존재한다. 첫째, 복합재료의 기계적 성질이 제작 공정에 따라 크게 달라질 수 있다는 점이다. 섬유 배열, 프리프레그 (Prepreg) 제조 방식, 적층(Lamination) 방법, 경화(Curing) 공정 등 다양한 변수가 기계적 성질을 결정하는데, 이들 변수에 따라 인장강도가 크게 변할 수 있다. 둘째, 탄소섬유 복합재료의 적층 과정에서 발생하는 손실률(Reduction Rate)이 문제로 지적된다. 적층 과정에서 섬유의 꼬임(Twist), 이중 적층(DoubleLamination), 빈 공간(Void) 등의 변수가 발생하면 인장강도가 저하될 가능성이 커진다. 셋째, 해양 및 국방 산업에서 복합재료의 적용을 극대화하기 위해서는 신뢰성 높은 소재 물성 데이터베이스(DB) 구축이 필수적이나, 현재까지 이에 대한 연구가 부족한 상황이다.

2. 본론

탄소섬유 강화 복합재료는 선박, 항공기, 방산 및 다양한 첨단 산업 분야에서 널리 활용되고 있지만, 복합재료의 인장강도 손실률을 최소화하는 최적의 제작 공정에 대한 연구는 아직 부족한 상황이다. 복합재료의 성형 과정에서 발생하는 기계적 특성의 변화는 제작 후 구조적 안정성과 직결되며, 특히 하중을 받는 방향에 따른 층간 박리(Delamination) 문제는 제품 신뢰성을 저하시킬 수 있는 주요 요소이다. 따라서, 인장강도에 영향을 미치는 다양한 변수를 정량적으로 분석하고, 기존 연구에서 고려되지 않았던 제작 변수들을 실험적으로 규명할 필요성이 있다. 본 연구는 탄소섬유 복합재료의 인장강도 변화를 유발하는 주요 변수들을 규명하고, 제작 공정 중 발생하는 손실률을 최소화하기 위한 최적화 방안을 제시하는 데 그 목적이 있다. 구체적으로, T700-12K 토우 원사(Tow Yarn)와 T700-24K 토우 프리프레그(Tow Prepreg)의 인장특성을 비교 분석하여 소재 별 기계적 특성의 차이를 평가한다. 인장시편 제작 변수(섬유 꼬임, 고정 방식, 접착제 유형)가 복합재료의 인장강도에 미치는 영향을 실험적으로 검증한다. 특히, 토우 원사의 꼬임 횟수 증가에 따른 섬유 정렬 변화 및 단면 손실률(Cross-Sectional Area Loss)을 예측하고 인장강도에 미치는 영향, 토우 프리프레그 시편 제작 시 고정 방식(Clamp Fixation vs Tape Fixation)이 인장강도 전환율에 미치는 영향, 접착제 유형(Adhesive vs Adhesive Film)의 기계적 특성 변화에 대한 영향성을 중점적으로 평가하였다. 이를 통해, 인장강도 감소의 주요 요인을 규명하고 복합재료 설계 및 제조 공정에서의 강도 손실 최소화 방안을 제시하기 위한 목적으로 탄소섬유 토우 원사 및 프리프레그의 인장시편 변수에 따른 물리적 특성 연구를 수행한다. 본 연구 결과는 탄소섬유 복합재료의 제작 공정 최적화 및 기계적 성능 향상을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

2.1 탄소섬유 토우 원사

T700-12K 소재는 T사의 고성능 탄소섬유로 하나의 토우(Tow)내에 12,000개의 개별 섬유 필라멘트로 구성되어 있으며, 높은 강도와 우수한 기계적 특성으로 인해 항공 항공우주, 자동차, 스포츠용품 등 다양한 산업 분야에서 복합재료의 보강재로 사용된다. 특히, 고성능이 요구되는 구조 부품에 적합하다. 탄소섬유는 사전 처리(Treatment)와 표면 코팅 여부에 따라 기계적 특성이 달라질 수 있는데, 필요에 의해 표면에 얇은 보호 층(코팅)을 형성하는 공정을 거치게 되며 이를 사이징(Sizing) 처리라고 한다. 이는 섬유와 수지 간 접착력 향상, 섬유의 취급성 개선, 기계적 특성 최적화를 목적으로 한다. 본 연구에서 사용한 T700-12K토우 원사는 수지가 함침되지 않는 건조한 섬유이며, 제조 과정에서 특수 사이징 처리가 되어 있는 인장강도 5,300 Mpa인 소재로 실험하고자 한다. Fig. 1은 PAN계 탄소섬유의 제조 공정을 간략하게 나타낸 것으로 사이징 처리 단계를 확인할 수 있다.

Fig. 1. Manufacturing Process of PAN-Based Carbon Fiber[5]

2.2 탄소섬유 토우 프리프레그

T700-24K 에폭시 함침 토우 프리프레그는 E사 제품으로, T사의 T700-24K 탄소섬유에 에폭시 수지를 함침하여 제작한 프리프레그이다. 여기서 24K는 하나의 토우 내에 24,000개의 필라멘트가 있음을 의미한다. 수지가 함침 된 프리프레그의 특성은 사용된 수지 시스템에 따라 달라질 수 있으며, 고강도와 경량화가 요구되는 항공우주, 자동차, 스포츠 장비 등 다양한 분야에서 사용된다. 특히 복잡한 형상의 부품 제작 시 우수한 성형성을 가진다. 2.1의 토우 원사에 얇게 코팅된 사이징 처리와 수지의 함침은 엄연히 다르다. 본 연구에서는 T700-24K 토우 프리프레그는 에폭시 수지 함량(RC%, Resin Content) 32%, 인장강도 4,700 Mpa의 소재로 실험하고자 한다. Fig. 2는 핫-멜트 토우 프리프레그 제조 공정 예시로 수지 함침 과정을 살펴볼 수 있다.

Fig. 2. Exampleof hor-melt towprepregmanufacturing Process[6]

2.3 물리적 특성 분석을 위한 변수 설정

각 시편별로 다음과 같은 변수를 설정하였다. 토우 원사 및 프리프레그의 경우, 보빈에서 시료를 채취하기 위한 과정에서 필라멘트의 손실과 원사의 꼬임이 쉽게 발생함에 따라 토우 원사는 꼬임(Twist) 횟수(0회, 2회, 5회)를 변화시켜 기계적 특성을 평가한다. 토우 프리프레그는 소재의 고정방식과 접착제 유형, 탭 부착 방식과 경화(Curing) 조건이 인장강도에 미치는 영향을 비교하고자 하였다. 토우 원사 및 프리프레그는 단독 섬유 형태로 자유도가 높아 변형이 쉬운 특성이 있다. 따라서 시편 제작 시 형상을 일정하게 유지하기 위해 고정 방식을 최적화해야 한다. 토우 프리프레그는 125˚C에서 90분 동안 드라이 오븐 경화하였다.

Fig. 3은 토우 인장시편을 제작하는 형상을 나타내며, 지그(JIG)의 양측 부착부에 이형 처리(Release Treatment)를 진행하여 소재가 변형되지 않도록 한다. 한쪽 끝단을 고온용 테이프로 고정하여 섬유가 풀리는 것을 방지한다. 반대쪽 끝을 pushpull Gauge로 1∼2 kg_f의 장력으로 당겨 지그의 반대쪽 하단에 고온용 테이프 부착한다. 지그 양끝의 부착 부분이 끝나는 지점에 Glass/Epoxy Tab을 부착한다. 시편 형상 및 치수는 전체 길이 300 mm, 소재 부 길이 200 mm로 제작하였고, Glass/Epoxy Plate 탭(50×15×1.5 mm)을 사용하였다.

Fig. 3. Reference for specimen fabrication shape

3. 실험 및 고찰

3.1 실험 조건 및 방법

실험은 ASTM D4018-17 표준을 준수하여 진행되었으며, 시편 제작 과정에서 발생하는 단면적 손실과 인장강도의 관계를 분석하기 위한 기초 데이터를 확보하고자 하였다. 인장시험은 SHIMADZU AG-100kNX Plus 만능 재료시험기를 사용하여 수행하였다. 시험 속도는 2 mm/min이며, 모든 시편에 동일한 장력을 적용하여 실험 변수 외의 영향을 최소화한다. 탭 부착 접착제 유형에 따른 변수의 설정은 접착제 EA9460 및 접착필름 AF163-2K 을 사용하였다. 실험에 앞서 인장강도는 이론적으로 최대 하중을 단면적으로 나눈 값으로 정의된다. 이에 따라 T700-12K는 지름 7㎛, 12,000개의 필라멘트로 이루어져 있으므로 아래의 식(1)과 같이 나타낼 수 있다.

A = πR² × 12000 = π × 3.5² × 10^-6 × 12000 = 0.462mm²       (1)

같은 공식에 따라 T700-24K는 지름 7㎛, 24,000개의 필라멘트로 이루어져 있으므로 아래의 식(2)과 같이 나타낼 수 있다.

A = πR² × 24000 = π × 3.5² × 10^-6 × 24000 = 0.923mm²       (2)

단면적은 프리프레그의 취급 과정에서 손실발생 시 토우의 단면적이 인장시편 제작 과정에서 손실된 필라멘트의 수에 비례하여 강도 또한 감소하게 되므로 3.2 결과 고찰에서 단면적 손실률을 분석하고, 강도 전환율(Tensile Strength Conversion Rate)과의 관계를 다음과 같이 분석한다.

3.2 결과 고찰

본 절에서는 탄소섬유 토우 원사 및 프리프레그의 인장시험을 수행하고, 제작 변수에 따른 단면적 손실 및 기계적 거동을 분석하였다. 토우 원사 시편의 경우, 섬유 꼬임 횟수, 토우 프리프레그의 경우, 고정 방식과 접착제 유형 등의 변수가 인장강도에 미치는 영향을 분석한다. 토우 원사 및 프리프레그의 시편 제작 변수에 따른 강도 전환율(η) 및 단면적 손실률(λ)에 미치는 영향을 분석하여 물리적 특성 거동을 고찰해보고자 한다. 각 소재의 제조업체 제공 기준 강도(ReferenceStrength)는 다음과 같다.

⋅T700-12K : 5,300 Mpa (A: 0.462 ㎟)

⋅T700-24K : 4,700 Mpa (A: 0.923 ㎟)

강도 전환율은 다음의 (3)식, 단면적 손실률은 (4)식으로 정의한다. 이를 기반으로 실험 결과를 분석하면 다음과 같다.

\(\begin{align}\eta=\left(\frac{\sigma_{\text {measured }}}{\sigma_{\text {ref }}}\right) \times 100\end{align}\)       (3)

σ_measured : 실험 후 인장강도

σ_ref : 제공된 인장강도

\(\begin{align}\lambda=\left(1-\frac{A_{\text {effective }}}{A_{\text {ref }}}\right) \times 100\end{align}\)       (4)

A_effective : 실험 후 유효 단면적

A_ref : 이론적으로 계산한 단면적

3.3 토우원사(T700-12K)의 인장시험

Table. 1은 T700-12K 실험결과로 인장강도 변환율 및 단면적 손실률을 나타낸다. 먼저, 인장강도를 살펴보면 T사에서 제공한 토우 원사의 인장강도는 5,300 Mpa이다.

Table 1. Analysis of Tensile Strength Conversion Rate & Cross-Sectional Area Loss In T700-12K Tensile Test Results

※ DT : 하부 탭 TT : 상부 탭

Fig. 4는 다양한 변수로 시험된 토우 원사의 인장강도와 Ref 값의 수준을 비교하기 위한 그래프이다. 꼬임 횟수에 의한 인장강도는 Ref 강도의 30% 수준에 불가하다. 소재의 꼬임 횟수가 0회에서 2회로 증가할 때, 섬유 간의 응력 분산 효과가 증가하여 강도가 일정 수준 상승하였지만 과도한 꼬임 횟수 5회일 경우 국부적인 응력 집중으로 인해 강도가 다시 감소하는 경향을 보였다. 특히, 꼬임 횟수 5회 적용 시 단면적 손실이 7%를 초과하면서 인장강도가 369 Mpa까지 감소하는 현상이 관찰되었다. 이는 섬유 내부에서 미세균열(Micro-Cracks)이 발생하여 강도 저하를 유발한 것으로 판단된다. 이를 통해 토우 원사의 최적 꼬임 횟수는 2회 수준이 적절하며 5회 이상의 꼬임은 구조적 취약성을 증가시키므로 피해야 한다는 결론을 도출할 수 있다. 따라서 적절한 꼬임을 적용하는 것이 인장강도에 중요한 요인임을 확인하였다.

Fig. 4. Tensile Strength of Tow Yarn Tested with Various Variables

강도 전환율은 평균적으로 29∼40% 수준으로 형성되었으며, 이는 소재 제조업체 제공 인장강도인 5,300 Mpa 대비 상당한 손실을 나타낸다. 0회 꼬임의 경우, 접착력 부족과 슬립(Slip) 발생으로 인해 강도 전환율 29∼38%, 단면적 손실률 61∼71% 범위에서 나타났다. 꼬임이 2회 적용된 시편에서는 강도 전환율 34∼39%로 유지되며, 단면적 손실률 60∼66%로 감소하는 경향을 보인다. 꼬임이 5회 적용된 시편에서는 강도 전환율이 7∼25%로 급격히 감소하는 경향을 보였으며, 단면적 손실률 74∼93% 수준으로 증가하는 경향을 보인다.

인장강도, 강도 전환율, 단면적 손실률을 살펴보면 과도한 꼬임이 섬유배열을 불규칙하게 만들어 유효단면적이 감소하였으며, 국부적인 응력 집중이 발생했기 때문으로 해석할 수 있다. 최적의 강도 전환율을 확보하려면 꼬임 횟수 2회 수준으로 조정하는 것이 바람직하며, 5회 이상의 꼬임은 오히려 인장강도를 크게 저하시킬 가능성이 있는 것을 확인하였다. Fig. 5는 T700-12K 토우 원사의 파단 형상을 나타낸다.

Fig. 5. Tensile Fracture of Tow Filament: Experimental Results(T700-12K)

3.4 토우 프리프레그(T700-24K)의 인장 시험

Table. 2는 T700-24K 실험 결과로 인장강도 변환율 및 단면적 손실률을 나타낸다. 추가로 Table. 3의 ASTM D4018-17 규격을 참조하여 파단 Code를 적용하였다.

Table 2. Analysis of Tensile Strength Conversion Rate & Cross-Sectional Area Loss In T700-24K Tensile Test Results

Table 3. Three-Part Failure Mode Code[7]

Fig. 6은 다양한 변수로 시험된 토우 프리프레그의 인장강도와 Ref 값의 수준을 비교하기 위한 그래프이다.

Fig. 6. Tensile Strength of Tow Prepreg Tested with Various Variables

고정 방식 및 접착제 유형에 따른 물리적 거동을 살펴보면 Clamp방식이 Tape방식보다 강도 전환율이 10%이상 높다. 접착제의 종류는 토우 프리프레그의 인장강도에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 접착필름의 인장강도는 48.3 Mpa이며, 접착제의 인장강도는 30.3 Mpa이다. 소재의 인장강도가 약 3,980∼5,088 Mpa 범위에 있는 반면, 접착제의 인장강도는 30∼48 Mpa로 매우 낮은 수준이다. 즉 접착제의 자체 강도가 소재의 인장강도 보다 100배 이상 낮고, 접착제의 강도가 인장시험 결과에 직접적인 영향을 미칠 가능성은 거의 없다는 것을 알 수 있다. 단, T-2, 3, 5번의 결과를 살펴보면 접착필름보다 접착제가 인장강도 손실률이 낮은 것을 알 수 있다. T-4의 시편 제작 시 접착필름의 접착 과정에서 토우 프리프레그가 균일하게 접착되지 않아 결과 값의 차이가 큰 것으로 예측할 수 있다. T-4 (접착필름+테이프+비일체 성형)에서 강도 전환율이 84.68%로 가장 낮으며, 단면적 손실률도 15.32%로 가장 높게 나타났다. 접착필름 사용 시 접착 면이 균일하지 않으면 강도가 감소할 가능성이 있음을 확인하였다. 접착필름은 프리프레그의 수지가 완전 경화된 상태가 아니므로 접착 과정에서 균일하게 접착해야 하는데, 이 과정이 또 다른 변수로 작용했음을 알 수 있다.

탭의 접착 및 프리프레그의 경화를 위한 고정방식 및 성형 방식의 변수를 살펴보면, 일체 성형과 비일체 성형의 차이는 미미한 수준이었으나 비일체 성형 방식이 다소 우수한 인장강도를 보이는 경향이 나타났다. 고정 방식에서는 Clamp 방식이 테이프 방식보다 안정적인 강도 확보에 효과적임이 관찰되었다. 강도 전환율은 Ref 4,700 Mpa 대비 Clamp 방식이 테이프 방식보다 10%이상 높게 측정되었고, 단면적 유지율이 높음을 알 수 있다. 이는 Clamp방식이 더 균일한 응력 분포를 제공하기 때문이다. 비일체 성형이 적용된 T-3, 5의 시편의 경우, 강도 전환율이 가장 높게 측정된다. 이는 비일체 성형 과정에서 내부 응력이 효과적으로 분산되었기 때문이다. 특히, T-5 (접착제+Clamp+비일체 성형)은 강도 전환율을 108.26%로 가장 높았으며, 단면적 손실률도 음(-)의 값으로 전환되어 가장 손실률을 줄일 수 있는 방식임을 알 수 있다. 이는 적절한 접착방법 및 성형 공정을 적용하면 인장강도를 이론적 강도보다 증가시킬 수 있음을 의미한다.

결과적으로 인장강도의 손실을 최소화하기 위한 최적 조건을 도출하면 토우 원사는 섬유 꼬임횟수가 기계적 특성에 결정적인 영향을 미친다. 2회 꼬임에서 강도 전환율이 최적이었으며, 5회 이상 꼬임 시 급격한 강도 저하가 발생한다. 국부적인 응력집중과 섬유 정렬 불균형이 주요 원인이다. 토우 프리프레그는 고정 방식과 성형 방법이 강도유지율에 중요한 역할을 한다. Clamp 방식이 테이프 방식보다 강도 유지율이 우수하고, 비일체 성형이 강도 유지율을 높이는 효과가 있다. 이를 통해 최적의 토우 원사 및 프리프레그의 시편 제조 변수를 제안한다면, 토우 원사의 최적 꼬임 횟수는 2회, 토우 프리프레그의 Clamp방식, 비일체 성형이 인장강도 전환율 측면에서 유리함을 알 수 있다.

4. 결론

본 연구는 탄소섬유 복합재료의 인장강도 변화를 유발하는 주요 변수들을 규명하고, 제작 공정중 발생하는 손실률을 최소화하기 위해 T700-12K 토우 원사와 T700-24K 토우 프리프레그의 인장특성을 비교 분석하여 물리적 특성 거동을 살펴보았다. 인장시편 제작 변수(섬유 꼬임, 고정 방식, 접착제 유형)를 특정하여 인장강도의 손실경향을 확인하였다.

먼저 토우원사의 시편 제작 시 실의 꼬임에 대한 결과는 원사시험 파단 형상을 분석해볼 때,

1. 꼬임 횟수 0회일 때, 실의 섬유 방향이 정렬되어 있고 내부 응력이 적어 기본적이 인장강도는 유지하나 탭에서 슬립이 발생하여 인장 강도가 낮게 나오는 것을 확인했다.

2. 꼬임 횟수 2회일 때, 적절한 꼬임이 들어가면 섬유 간 마찰력이 증가하여 하중을 분산하는 효과가 발생한다. 이에 따라 꼬임이 섬유의 미세한 정렬을 돕거나 섬유 간의 결합력을 증가시켜 인장강도가 증가한 것으로 확인된다.

3. 꼬임 횟수 5회일 때, 꼬임이 많아지면 섬유가 일정한 방향으로 정렬되지 못하고, 국부적인 응력집중이 발생한다. 또한 섬유가 뒤틀려 변형되면서 F-4와 같이 인장방향과 수직한 요소가 증가하여 실제 인장강도가 감소하였다.

프리프레그를 채취할 때, Tension을 주기 위한 고정 방법, Tab 접착제의 종류 및 접착 방법에 대한 결과를 분석해보면,

1. T-2, 3과 T-5의 인장강도 결과가 평균 155 Mpa 차이가 발생했다. 이는 테이프 고정보다 Clamp 고정이 적합하다는 것을 알 수 있다.

2. 탭 부착시 접착제 및 접착필름의 종류에는 관계없이 시편 제작에 따른 인장강도 손실에 미치는 영향이 낮다. T-2, 3과 같은 인장강도의 차이에는 접착 필름 부착시 접착면의 표면 영향이 더 큰 영향이 발생함을 예측할 수 있다.

토우 원사 및 프리프레그 모두 강도 전환율이 낮아질수록 단면적 손실이 증가하는 경향을 보였다. T700-12K의 경우, 꼬임이 많을수록 단면적 손실이 커졌으며 이에 따라 강도전환율도 감소하는 경향을 보인다. T700-24K의 경우, 접착 및 고정 방식에 따라 단면적 손실률이 달라졌으며, 강도 전환율이 상대적으로 높게 나올수록 단면적 유지율이 높게 나타남을 확인하였다.

본 연구를 통해 확보된 실험 데이터는 해양 및 국방 산업의 복합재료 적용 초기 단계에서의 손실률을 예측하고, 최적의 제조 공정을 수립하는 데 활용될 수 있다. 복합재료 설계 및 제조 과정에서 강도 손실률을 최소화하는 기준을 마련하고 이를 보완하는 방식으로 강도 전환율을 최적화 할 수 있음을 확인하였다. 향후 연구에서는 단면적 변화에 따른 추가적인 미세구조 분석을 통해 강도 저하의 원인을 보다 정밀하게 연구할 필요가 있다. 특히, 국방 및 해양산업 분야에서 복합재료 기반의 선박 및 방위산업 제품의 내구성 향상에 기여할 것으로 기대되며, 선박 및 방위산업 제품의 내구성을 향상시키고, 장기적인 유지보수 비용의 절감 및 효율성 증대에도 기여할 것으로 판단된다.