요즘 카본 프렘이나 카본 부품들 많이 사용하시죠.

아직 우리에게 생소한 소재인 것 같아서인지 문의가 많아졌네요

저도 별 아는 것은 없지만  몇 가지만 말씀 드릴려고 합니다.

전공이 아니면 이해하기 어려운 부분이 많아서 일단 문답식으로 정리했습니다.

솔직히 뭐부터 설명해야 될지 몰라서..^^; 

왈바 쪽지나 전화로 가장 많이 주신 의문내용 입니다.

전공자들이 보면 쉬운 내용지만...

어렵게 화학 메카니즘 같은것 나열하면 서로 힘드니까^^;

보는 이들이 이해하기 쉽게 용어 선택을 하였습니다.

 

 

1. 카본이 뭔가요?

흔히 말하는 카본은 탄소를 의미합니다.

 

 

 

카본섬유 사진입니다.

아크릴로니트랄 섬유를 고온에서 태우면 탄소원자만 재배열 되어서 남고

다른 원소들은 없어지는데 이 섬유를 카본 섬유라고 하고

일반적으로 카본이라고 말하는 제품들은 카본 복합재료의 약자입니다.

복합재료는 두가지 이상의 물질이 모여서 원하는 물성을 만들어내는 소재를 말합니다.

 

 

 

 

FRP가 대표적인데..

일반적인FRP는 유리섬유에 폴리에스트 수지를 사용합니다.

카본복합재료는 카본섬유에 에폭시 수지를 많이 사용하는 편입니다.

즉 우리가 시멘트만 가지고 건물을 만들면 약하니까

철근이나 자갈을 넣는 것과 같은 의미입니다.

플라스틱..에폭시수지만 가지고 뭘 만들면 약하니까

카본섬유를 넣어서 보강하는 형태입니다.

위 그림 보시면 어떤 특성을 가지는지 알수 있습니다. 

 

 

2. 카본은 약하다는데 ?

자전거 프렘으로 카본 복합재료는 절대 약하지 않습니다.

요즘 생산되는 항공기의 60%가 카본소재를 사용할 정도로 고강도재료 입니다.

좋은 소재로 설계를 잘해서 잘 만들면 항공기의 거대한 무게와 충격을 이겨낼 정도의 소재입니다.

 

 실제로 항공기에 사용하는 예입니다.

 

그럼 카본섬유의 물성을 확인해 보겠습니다.

먼저 가장 중요한 인장강도 입니다.

 

 

그래프가 긴것은 그 영역에 해당하는 종류가 많다는 뜻입니다.

 

 

 

 

탄성률입니다.

 

 

비중입니다.

다시 말하면 가벼우면서 고강도의 소재입니다.

 

하지만 하지만 하지만...

약한 프렘이 생기는 이유는 먼저 설계가 엉망이고

가격을 낮추기 위하여 질나쁜 카본을 사용하거나

안쪽은 눈속임으로 유리섬유를 사용하여 제조상 문제가 많습니다.

당연한 이야기일 수 있으나

쉽게 말하면 가내 수공업 정도의 공장에서 대충 만들어서 그렇습니다.

버텀브라켓이나 헤드튜브에 들어가는 알루미늄부품과의 접합문제도 카본 성형전에

알루미늄 피봇을 표면처리 하든지 잘 세척하면

엄청난 강도를 유지하지만 절삭유가 묻어있는 상태에서 카본소재를 붙여서 성형하면

접착강도는 최악입니다.

 

3. 카본섬유와 같이 사용하는 에폭시 수지와 에폭시 접착제와는 어떻게 다를까요?

근본적으로 같은 겁니다.

에폭시수지는 주제와 경화제로 나누어지는데

주제는 비스페놀-A형 페놀 노블락형,변성할로겐형...여러종류가 있습니다.

그중에서 가장 많이 사용되는것이 비스페놀A형이 기본이고

무엇보다 중요한 경화온도는 경화제에 따라서 상온용,중온용,고온형 이런식으로 분류가됩니다.

즉 에폭시 수지에 경화제를 어떤것을 사용하느냐에 따라 경화온도가 구분되어지는 겁니다.

마트에 판매되는 에폭시 접착제는 상온용 경화제(아민계열)을 사용하므로 실내온도에서 배합하고

시간이 지나면 경화가 되는 원리입니다.

만약 경화제가 고온용 130도 용이라면 주제와 경화제를 섞어도 실내온도에서

오래두어도 경화가 안오고 130도라는 열이 일정시간동안 가해져야 경화가 됩니다.

 

**마트에 파는 것은 수지가 흘러내리는것과 가격을 낮출려고 탄산칼슘을 섞어놓은 것입니다.

**카본 프레임은 카본 섬유에 고온용 에폭시 수지가 함침되어 있는 프리프레그를 사용합니다.

 

4. 카본 핸들바를 절단하고 싶을때는 어떻게 하나요?

카본 복합재는 다이아몬드 휠 컷팅기로 자르고 일반 선반이나 밀링같은

공작기계에도 가공이 가능합니다.

핸들바는 스카치 테이프로 한바퀴 감은후 쇠톱으로 자르시면 됩니다.

이스턴처럼 Unidrectional(일방향)소재가 많이 들어간

카본조직은 결따라 카본섬유가 일어날 수 있으므로

 마무리 잘하시고 마트에 판매하는 에폭시 수지를 살짝 발라주시면 견고합니다.

 

5. 화이트카본은 뭘까요?

화이트 카본은 없습니다.

안장이나 프렘 흰색이나 은색이라면 유리섬유라고 보시면 됩니다.

카본섬유나 유리섬유는 무기물이기 때문에 도색이 잘안되므로

은색계통인 알루미나계 도료를 증착시켜 사용합니다. 아직 카본섬유에 증착시킨걸 보지못했고

대부분 유리섬유에 은색이나 금색 으로 증착시켜 제품으로 만들어지고 있습니다.

양심있는 회사라면 카본에 색상을 넣어서 만들었겠지만

궂이 검정색도 고급스러운(?)색상에 은색으로 만들 이유는 없다고 생각합니다.

이 답변은 논란이 될 수 있지만 제 생각엔 은색,흰색 카본이라면 90%이상은 유리섬유입니다.

유리섬유가 카본섬유보다 물성은 50%선이지만

가격은 1/10 이므로 메리트가 있다고 봅니다.

참 LP카본의 노란색 섬유는 케블라입니다.

아라미드섬유인데.. 특징은 인장강도가 좋다는것 말고는 특별히...

 

6. 왜 다운힐차는 카본 프렘임이 없을까요?

카본소재의 단점이 취성이 약합니다.

수지자체가 Brittle해서 뾰족한것에 부딪히면 인성이 큰 금속은 쿡 들어가지만 카본 소재는 깨집니다.

무조건 약한 것이 아니라 소재가 가진 강도 이상의 스트레스를 받아야 깨집니다.

카본이 깨질정도의 뾰죡함이면 알루미늄은 더 찌그러 진다는 말입니다.

그리고 다운힐차가 없는 이유는 궂이 무게 경량화도 신경안쓰고

차라리 프레임 차체가 금속으로 만드는 것이 더 효과적이라서 그런것 같습니다.

 

7. 카본프레임이 왜 잔진동에 좋을까요?

탄성률이 뛰어납니다.탄성률이 뛰어나다가는것은 스트레스에 대한 변형이 왔을때

빨리 원상태로 복원됩니다.

신률과 강도와의 관계를 알게되면 쉽게 이해 할수있습니다.

 

8. 카본프레임의 내구성은 어떻나요?

알루미늄은 5년 이라고 합니다만 제가 경험을 못해봐서 모르겠지만

피로 강도 측면에서 본다면 카본 복합재가 알루미늄 피로 강도의 거의 10배이상 입니다.

티탄늄과의 특성과는 다르지만 내구성은 많이 좋은편입니다.

쉽게 말하면 알루미늄보다 오래 타셔도 됩니다. 

 

9. 비오는날 카본프렘을 타면은 안된다는데 괜찮나요?

물 들어가도 상관없습니다.

비오는날 타면 카본프렘이 부풀어서 터진다는 이야기를 들었습니다.-.-

당황 당황

흡습율TEST에서 보면 99%의 습도에서 고압으로 일주일 동안 시험했을때

즉 찜통에서 일주일동안 끓였을때 흡습율이 10%이하 입니다.

그것도 표면으로 침투하는 것이 아니라 절단면으로 침투되는 양인데 거의 미비한 수준입니다.

따라서 한 몇 일 비맞고 타셔도 상관없습니다.

공장바닥을 에폭시처리 하는것 보면 알겠지만 방수제로 사용합니다.

모수입처에 질문란에 카본프렘은 유류나 화학약품에 반응하므로

조심하라는 답변을 봤는데 아세톤이나 MEK종류에도 절대 녹지않습니다.

표면에 투명하게 도색한 우레탄계 페인트가 지워질뿐입니다.

경화된 에폭시를 녹이는 방법은 끓는 질산뿐입니다.

그것도 10시간 이상 교반해주면 녹여야 가능합니다.

 

10.카본섬유나 조직이나 모양이 달라보이는데 왜그런가요?

카본 섬유를 일방향으로 나열해서 사용하기도 하지만 보통 제직하여 사용합니다.

제직하는 방법과 카본섬유의 굵기에 따라 모양이 달랍니다.

대표적인 제직형태입니다.

제가 한글로 해놨는데..

평직-Plain, 능직-Twill, 주자직-Satin입니다.

본인 자전거나 부품 을 자세히 보시고 밑에 물성표와 확인해 보세요.

 

 

11.자전거 프렘은 어떻게 만드나요?

플라스틱 형틀에 카본섬유에 수지가 함침된 프리프레그를 바릅니다.

물성과 두께에 따라 몇장씩 적층하여 바른 다음 플라스틱 형틀을 빼버립니다.

그리고 바깥쪽 금속 몰드에 그것을 놓고 플라스틱 형틀을 뺀자리에 풍선(비닐봉지)를 넣어서

에어를 불어주면 풍선이 부풀어 오르면서 금속몰드에 밀착되고

그 몰드를 프레스에 넣어서 1시간정도 구워냅니다.

위 성형방법을 블로워 성형이라 합니다.

이렇게 만든 카본프렘의 가장큰 특징은 용접이 없는 한덩어리의 일체 성형이 가능하고

아래와 같은 복잡한 모양도 가능 하다는 것에 있습니다.

 

 

 

 

12.왜 천재소년님은 카본 부품을 사용하지 않나요?

돈이 없어서...-,.-

일단 제가 연구하여 개발한 카본 소재가 중국이나 대만으로

수출되어 카본 프렘을 만들어 오는 것이 사실입니다.

시장점유율이 꽤 됩니다.^^;

원래 낚싯대 재료로 가장 많이 사용되었는데

재작년부터 자전거프렘쪽으로 확 늘어났습니다.

그냥 매일 보다 보니 카본 무늬가 참 지겹습니다.

그리고 소재 원가를 알다보니 구입하기가 무섭습니다.

 

13.카본 안장이 부서졌는데 고쳐줄 수 있나요?

안장뿐만 아니라 전화나 왈바쪽지로 문의 많이 옵니다.

계속 고쳐 줬는데.. 회사에서 고쳐준다는 것이 좀 미안합니다.

제가 수리하고 있어도 욕들어 먹을 위치는 아니지만

남의 회사에 일하면서 개인적인 일에 신경을 쓴다는 것이 좀 미안합니다.

그래도 어쩔수 없음 해드리는데 왠만하면 고치는 방법을 가르쳐 드릴려고 합니다.

그리고 다시 보내 드릴때 택배비도 많이 나와서..^^;

일단 문의 주시고 메일로 사진 주시면 방법을 가르쳐 드릴께요.

 

14. 천재소년은 진짜 천재인가요?

천재 아닙니다. NEVER!! -.-ㅋ

천재소년이란 인간이 도대체 뭐하는 넘인지 궁금한분이 많은것 같아서

이쯤에서 제 약력 소개 들어갑니다.

 

경남삼천포 출생

진주에서 유년생활

초등학교때 천재라는 말을 몇번 들어봄

그때 기억때문에 아이디 천재소년으로 지음

고등학교 이후 음주가무 향략산업의 희생자의 길에 빠져 타락의 길로..-,.-

대학교때 화학공 전공(적성에 안맞음)

대학원때 고분자 전공(학교가 싫어짐)

현재 복합재료 개발하는 곳에서 카본소재 담당자.

2003년 산악자전거 입문

다음카페 지역동호회 운영진(평회원에서 자수성가함ㅋㅋ)

중국공장에서 질좋은 카본 프렘 수입해서

한국시장을 점령하는 꿈을 꾸는 몽상가

 

오늘은 이정도 하고 반응 좋으면 정리했다가 또 올리겠습니다.

내용이 이해하기 쉽고 공부하는데 즐거웠음 좋겠습니다.