섬유체적비 (Fiber Volume Fraction)
한 줄 정의: 섬유강화 복합재에서 섬유가 차지하는 부피의 비율이에요.
쉽게 풀면
탄소섬유 복합재 같은 재료는 가는 섬유를 수지로 굳혀 만들어요. 전체 부피 가운데 섬유가 얼마나 들어 있는지를 나타낸 값이 섬유체적비예요. 섬유가 많을수록 보통 더 강하고 단단해져요.
왜 중요한가
복합재의 강성과 강도를 예측하는 가장 기본적인 변수라 설계, 제조 공정 평가, 품질 관리 논문에서 거의 항상 보고돼요. 제조 방법에 따라 달성 가능한 값이 달라 공정 비교의 기준으로도 쓰여요.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"진공보조 수지주입 공정으로 제작한 시편의 섬유체적비는 약 55%로 측정되었다."
제조된 복합재의 품질을 섬유체적비로 나타낸 문장이에요.
조금 더 깊게 보면
한 방향 복합재의 섬유 방향 탄성계수는 혼합법칙에 따라 대략 섬유와 기지의 탄성계수를 각 체적비로 가중평균한 값으로 예측해요. 섬유체적비는 연소법이나 산 분해법으로 기지를 제거해 무게를 재거나, 단면 사진을 분석해 구해요. 실제 복합재는 기공도 포함하므로 섬유·기지·기공의 비율을 함께 보고하는 것이 좋아요. 섬유가 너무 많으면 수지가 섬유를 제대로 적시지 못해 오히려 성능이 떨어져요.
주의할 점
섬유강화 복합재 적층판은 재료와 구조 자체를 말하고, 섬유체적비는 그 재료를 설명하는 하나의 수치 변수예요. 질량으로 계산한 섬유 무게분율과는 값이 다르니 어느 쪽인지 확인해야 해요.