사우스다코타 마인즈 학생들, 경량 복합재 교량으로 전국 대회 2위 입상

사우스다코타 마인즈 공과대학(South Dakota School of Mines and Technology, 미국 사우스다코타주 래피드시티)이 8월 14일 발표: 학생들이 소재 및 공정 엔지니어링 발전 협회(SAMPE, 미국 캘리포니아주 다이아몬드바) 2018 학생 교량 대회에서 12.5온스(약 354g) 무게로 2,000파운드(약 907kg) 하중 지지 교량 설계로 2위 차지.

학생들은 마인즈 복합재·나노복합재 첨단 제조 센터(CNAM) 및 복합재·폴리머 엔지니어링(CAPE) 연구소 연구진이 개발한 독자적 복합재 시트 소재로 교량 설계. 이 'DiFTS(Discontinuous Fiber Thermoplastic Sheet, 불연속 섬유 열가소성 시트)' 소재를 적정 두께 비율로 경량 허니컴 코어 상하에 본딩해 라미네이트 샌드위치 구조물 물성 엔지니어링, 대회 하중 요구 충족하면서 전체 밀도 낮게 유지.

DiFTS 소재는 단절된 재활용 탄소섬유를 열가소성 매트릭스에 임베드, 균일한 섬유 분포, 상당한 섬유 배향, 효과적 섬유 길이 유지, 철저한 섬유 캡슐화로 저비용 공정으로 고성능 물성 구현.

"CNAM이 슈퍼 소재 개발한 게 아닙니다. 요구되는 하중 지지 조건 충족하도록 명백히 엔지니어링 가능하고, 기존 고가 탄소섬유 복합재 대비 매우 유리하게 경쟁하는 저비용, 고성능, 환경 지속가능한 복합재 개발한 것입니다."라고 팀 지도교수 데이비드 살렘(David Salem) 박사, CNAM 센터장 겸 CAPE 연구소장.

SD 마인즈 교량 팀: 수학·기계공학 시니어 매튜 필립스(Matthew Phillips), 나노 과학·공학 프로그램 박사과정 슈미드(Schmid), 재료공학·과학 프로그램 박사과정 크리슈난 벨루스와미(Krishnan Veluswamy, 2018 SAMPE 국제 대학 리더십 체험상 수상). "이 교량이 마인즈 내부 개발 소재로 만들어졌다는 게 흥분됩니다."라고 벨루스와미. "이 소재는 스포츠용품부터 자동차, 비행기까지 산업 전반에 응용 가능. 강하고 가볍고 제조비 저렴하니까요."

자매 센터 CNAM 바이오머티리얼즈 센터(CNAM-Bio) 최근 마인즈에 출범, 식물 기반 생분해성 플라스틱, 천연 바이오섬유, 생체복합재 연구 진행 중. 향후 이 기술과 결합해 DiFTS 환경 지속가능성 더욱 높일 전망.