1. 서 론

섬유강화 복합재료(Fiber Reinforced Composite Material) 는 비강성(Specific Stiffness)과 비강도(Specific Strength)가 높다는 재료의 특성으로 인하여 항공기, 국방, 자동차, 선박 등 다양한 분야에 사용되고 있다. 특히 복합재료 중에서도 탄소섬유 복합재는 비강성과 비강도가 월등히 우수하여 다양한 분야로의 적용이 확대되고 있다[5, 10].

이에 항공기, 자동차, 방산 등 다양한 분야에 대한 탄소 복합재 적용 연구가 진행되어 왔으나, 선박 분야는 타 분야에 비해 완제품 단위의 큰 규모, 수작업 중심의 제조 공 정, 제조 기업의 영세성 등으로 인하여 관련 연구가 거의 진행되지 않았다. 따라서 기존 타 산업 분야에 대한 연구 결과를 차용하여 활용하기가 어렵고 선박 분야 제조 공정에 특화된 별도 연구가 필요하다.

국내 소형선박은 유리섬유강화 복합재료를 적용한 선박이 약 95%를 차지하고 있어 기존의 제작 공정을 그대로 활용하여 탄소섬유복합재를 적용한 어선의 사업화가 가능 하다[4]. 또한 탄소섬유복합재 적용 시 동등 강도 기준을 맞추면서 FRP 어선의 경량화가 가능하다. 하지만 어선구조기준은 어선에 대한 최소두께, 선체 재질에 관하여 규정 되어 있어 탄소섬유복합재 적용을 위한 일부 규정의 개정과 이를 위한 실증 연구가 필요한 상황이다. 이에 정부 주도로 산학연관 협력체계를 구성하고 규정 개정을 위한 규제자유특구 지정과 관련 연구가 추진되고 있다[1].

본 연구에서는 어선 선체의 탄소섬유복합재 적용을 위한 기존 유리섬유와 탄소섬유를 활용한 선체 적층 시편과 조인트 구조에 대한 실증적 비교연구와 분석을 최초로 수행하였다. 이를 통해 어선 선체의 선체와 조인트 구조에 대한 탄소섬유복합재 적용을 위한 구조 특성 기준안에 대하여 제안하고자 하였다.

2. 관련 규정과 선행연구 고찰

2.1 어선구조기준

국내 운항 어선은 ^｢어선법_｣에 따른 어선구조기준[3]에 의거, 선체구조 등이 공공기관(KOMSA 등)에 의해 관리· 감독이 되고 있다.

어선구조기준은 강선, 섬유강화플라스틱(FRP)선, 알류 미늄선, 목선에 관하여 규정하고 있으며, 섬유강화플라스틱선의 경우 유리섬유를 기준으로 규정되어 있다. 아울러 유리섬유복합재를 기준으로 강도(인장강도 100 MPa 이상, 굽힘강도 150 MPa 이상)와 선체 최소두께를 규정하고 있다. 탄소섬유는 유리섬유에 비해 비강도와 비강성이 높기 때문에 기존 최소두께 기준에 맞춰 탄소섬유복합재 적용 시 어선 선체는 필요 이상의 강도를 보유하게 된다. 따라서 탄소섬유복합재에 대한 강도를 기준으로 어선구조기준의 최소두께 규정을 개정하게 된다면 기존 어선 선체 대비 상대적으로 보다 얇은 두께의 어선 제작이 가능하다. 또한 이를 통해 어선의 경량화와 연비 절감이 가능하다.

어선구조기준에는 선박의 판재와 판재가 연결되는 조인트 부분에 대한 규정도 명시되어 있다. 세부적으로는 T 형 조인트와 L형 조인트로 구분하여 제시하고 있다. 하지만, 어선의 설계와 제작 현장에서는 어선 선체의 강도와 내구성의 문제로 L형 판재 접합부에도 T형 조인트를 사용하여 어선의 강도와 내구성을 확보하고 있다. 따라서 본 연구에서는 어선에 거의 사용되지 않는 L형 조인트를 제외한 T형 조인트에 대한 탄소섬유복합재 적용 특성을 살펴보았다. T형 조인트 주요 형상은 어선구조기준에서 <Figure 1>과 같이 규정되어 있으며, 특히 적층된 샌드위치 구조부재의 T형 조인트에서는 판두께(T)는 FRP 내층과 외판층의 합계두께를 사용하고 t'는 겹침부의 두께로서 t 2 이상으로 규정하고 있다. 이때 기준은 구조부재 중 두께가 얇은 부재를 기준으로 겹침부에 대한 길이와 두께 등이 적용된다. 제1층의 길이는 40 mm 또는 6t 중 큰 쪽의 값 이상으로 규정하고 있고, 제2층 이상의 적층으로 발생하는 겹침부의 길이는 8t 이상으로 규정하고 있다.

T형 조인트의 적층 형상은 <Figure 2>와 같이 춉스트렌 드매트(Chopped Strand Mat)와 로빙클로스(Woven Roving Clothes)를 함께 사용하는 경우와 춉스트렌드매트만 사용하는 경우가 있으며, 춉스트렌드매트층과 로빙 로빙클로스층의 병용 시 서로 겹치지 않도록 하며 최초층과 최종층은 춉스트렌드매트층으로 구성되도록 한다. 조인트부의 크기는 제1층은 130 mm 이상의 길이로 제작되어야 하며 제2층 이후부터는 25 mm의 크기로 구성하도록 규정하고 있다.

본 연구의 조인트 시험 시편의 기본적인 구조와 제작 방법은 상기 제시된 어선구조기준에 의해 제작되며, 상대 적인 특성 비교를 위하여 기존 어선에 범용적으로 사용되던 유리섬유를 시험 조건에 따라 탄소섬유로 대체하여 비교 시편을 제작하였다.

2.2 선행연구

Sridharan[11]과 Chermoshentseva et al.[2]은 복합재료 구조물의 안전성을 저하시키며 균열전파와 파괴의 원인이 되는 복합재료의 박리에 대하여 연구하였다. 해당 연구에서 적층복합재료의 행태는 섬유층과 섬유층 사이의 기지재(Matrix)를 통한 결합 구조로 인하여 횡 방향의 외력에 취약하며, 고하중, 반복하중 및 충격하중에 의한 층간 분리나 박리(Delamination) 등이 발생할 수 있음을 지적하였다. 해당 연구 결과는 소형 섬유복합재 제품의 박리 현상 에 관하여 진행된 연구로 대형 섬유복합재 제품에 대한 이론 적용에는 제한적인 한계를 가진다.

Minguet and O’Brien[7]은 주부재와 보강재 사이의 특성을 연구하였으며, 조인트 시험의 특성 분석을 위한 시편의 형상과 시험방법을 제시하였다.

Kwon[6]은 복합재료 T-조인트의 구조 강도를 연구하였으며, Minguet의 시험방법을 활용한 시험적 분석과 유한 요소해석을 통해 구조 강도 특성을 제시하였다. 또한 직접 인장시험(Pull-off joint Test)과 빔 굽힘시험(Bean Bending Test)을 통해 하중 형태에 따른 복합소재 조인트 구조물의 특성을 보고하였다.

Park[9]은 복합재료 조인트 구조물에 대한 구조해석과 시험을 통해 직조 패턴에 따른 복합재료 구조물의 구조적 특징을 분석하여 발표하였다.

Oh et al.[8]은 선체 경량화에 따른 사회· 환경적 영향을 연구하였다. 연료사용량 추정과 지구 온난화 부하를 분석 해 선체 경량화에 따른 사회적 편익을 제시하였다.

선행연구를 종합하여 살펴보면 Minguet, Kwon, Park의 연구는 복합재가 적용된 소형 시편의 연구로 비교적 규모화된 선박 분야 복합재 구조 특성을 반영하지 못한 한계를 가지고 있다. Oh et al. 등의 연구는 선체 경량화에 따른 사회적 편익은 제시하였으나, 경량화를 위한 구체적인 실 행 방안은 제시하지 못한 한계점을 나타내었다.

이에 본 연구는 선행연구에서 검증된 시험 방법을 활용 하고, 상기 제시된 한계점을 보완하여 어선 선체에의 탄소 복합재 적용 가능성을 실증하고자 하였다.

3. 시편 제작과 시험 설계

3.1 어선 선체의 탄소섬유복합재 적용

본 연구는 탄소섬유복합재의 선체 적용을 위해 현 어선 구조기준의 개정안을 제안하는 것을 목표로 진행되는 연구 중의 하나이다. 어선구조기준 개정을 위해서는 탄소섬 유복합재로 제작된 어선이 기존 유리섬유복합재로 제작된 어선 대비 동등 이상의 성능을 갖추었다는 실증이 필요하다. 이를 위해 어선구조기준 개정을 위한 구조 공학적 탄소섬유복합재 특성을 분석하고 새로운 구조기준안의 마련과 보완 방안을 제시하고자 한다.

<Figure 3>에 어선의 탄소섬유복합재 적용을 위한 순차적인 실증 과정을 나타내었다. 먼저 어선구조기준에서 제시하고 있는 선체 강도 동등성 검증을 수행하였다. 이를 통해 선체의 두께는 감소시키나 강도는 기존 유리섬유복 합재 적용 어선 대비 동등 이상의 성능을 유지하는 것을 확인하였다.

둘째, 어선구조기준에 규정된 선체의 조인트 관련규정과 탄소섬유복합재 시편의 기준 부합 여부를 검증하였다. 이를 통해 탄소섬유복합재 어선 선체에의 신규 적용을 위한 조인트 구조 특성 기준안을 제시하고자 하였다.

3.2 선체 강도 동등성 검증 시험

선체 강도 동등성 검증을 위해서 어선구조기준 제380조 (유리섬유재 등의 재료시험 등)에 따라 인장강도시험과 굽 힘강도시험을 수행하였다. 시험을 위한 인장강도 시편은 어선구조기준 [별표 3] 유리섬유재의 재료시험 항목과 방법의 4항에 따라 <Figure 4>와 같이 도그본(Dog-bone) 형상으로 제작하였다. 중심부 폭 25~30 mm, 길이 60 mm, 곡면의 반지름은 60 mm 이상으로 시편을 제작하였다. 굽힘강도 시편은 어선구조기준에 따라 직사각형 형태로 두께는 원두께로 하고 길이는 두께의 20배 이상, 너비는 50 mm로 제작하였다.

선체 강도 동등성 검증 시험은 어선의 탄소섬유복합재 적용을 위한 시험임을 감안하여 어선의 제작 공정과 동일 한 제작 공정을 유지하였다. 핸드레이업(Hand layup) 방식을 통해 시편을 제작하였고, 적층 패턴은 <Table 1>과 같으며 시편은 크게 기존 어선 제작 재료인 유리 촙스트랜드 매트-유리 로빙클로스 그룹과 유리 촙스트랜드매트-탄소 로빙클로스 그룹으로 구분된다.

어선구조기준에 따라 ① 최초, 최종층은 촙스트랜드매 트로 제작해야한다는 규정을 준수하여 시편을 제작하고, ② 로빙클로스와 로빙클로스 사이에는 춉스트랜드매트를 적층해야하는 규정을 적용하였고, ③ 적층패턴은 5, 7, 9, 11층으로 촙스트랜드매트와 로빙클로스를 교차하여 적층 하였다. 어선 선체 검사 절차의 준수와 시험 결과의 신뢰 도 제고를 위하여 시편 수량은 인장강도시험시편과 굽힘 강도시험시편 각각 5개씩 제작하였다.

시편 제작에는 유리 춉스트렌드매트는 오웬스코닝社의 M723-450을 사용하고, 수지는 세원社의 R 110 불포화 폴리에스테르 수지를 사용하였다. 탄소로빙클로스는 효성社 의 H2550 섬유를 사용하였고, 유리로빙클로스는 오웬스 코닝社의 WR570-100을 사용하여 각각 0° 각도로 적층하였다.

복합재 제작에 사용한 세원 R 110 불포화 폴리에스테르 수지의 경우 제작사에서 권장하는 경화 조건은 상온 기준 최소 25~70분이며, 후경화(Post-cure) 조건으로 겔화 후 70C°, 6시간 유지를 권장하고 있다. 하지만 실제 어선 제작 현장에서는 어선의 크기(길이, 10~30m)로 인하여 후경화가 어려운 경우가 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 현장의 상황과 동일한 조건으로 시험을 진행하기 위해 시편 제작에 있어서 후경화 없이 자연경화로 시편을 제작하였다.

제작과정 중 두께 편차의 최소화를 위해 제작에 사용되는 수지량을 조절하여 시험 시편을 제작하였다.

선체 최소두께 검증에는 <Figure 5>와 같은INSTRON 5985 만능시험기를 이용하였다. 규정에 따라 인장강도시험의 이송속도는 5 mm/min으로 진행하였으며, 굽힘강도시험 의 이송속도는 두께의 1/2 mm/min 속도로 진행하였다.

시편의 고정은 <Figure 6>과 같이 진행하였다. 인장강도시험의 시편 고정에 사용된 그립(Grip)의 압력은 50 bar 로 설정하였으며, 굽힘강도시험은 3점 지지로 굽힘 지지 부 간 거리는 두께의 15~17배로 진행하였다.

3.3 선체 조인트 검증 시험

조인트는 어선에서 선체-격벽, 선체-갑판, 갑판-선실 등 에 주로 사용되는 T형 조인트 형상을 기준으로 설계하였다.

T형 조인트는 실제 어선과 동일한 크기와 형상으로 시험 모델을 설계하였다. 구조부재의 T형 조인트 이음의 겹 침부 크기는 어선구조기준 제392조(접착이음)의 기준을 따라 설계하였다. 겹침부와 시험 지그의 결합부를 고려하여 구조부재의 크기는 이음부를 중심으로 각각 500 mm의 크기로 설계하였다. 시험 모델의 크기와 형상은 <Figure 7>과 같으며, 전체 크기는 길이 1,000 mm 높이 500 mm 폭 100 mm이다.

Park[9]은 직접인장강도시험과 빔 굽힘강도시험을 설계하고 시험을 통해 복합재료 T형 조인트의 구조 안전성을 연구하였다. 해당 연구에서 직접인장강도시험 대비 빔 굽힘강도시험의 조건이 T형 조인트에 대하여 가혹 시험 조 건임을 제시한 바 있다. 본 연구에서는 해당 연구를 참고 하여 재료(유리/탄소섬유)의 변경에 따른 T형 조인트의 구 조 특성을 연구하기 위하여 가혹 조건인 빔 굽힘시험 조건으로 시험을 실시하였다.

설계된 모델 형상에 대한 하중과 고정 조건은 <Figure 8>과 같다. 길이 방향 양 끝단을 고정 기구를 활용하여 고정하였으며, 높이 방향의 끝단에 조인트 구조 검증을 위한 하중을 부가하였다.

T형 조인트 시험을 위해 <Figure 9>와 같은 형상의 시험편 고정용 지그를 설계하였으며, 강도 시험을 위한 만능시험기의 형상, 설치 공간 및 T형 조인트 시험 모델의 형상을 고려하여 설계하였다.

설계된 고정 지그(Jig)는 T형 조인트의 시험에 영향을 주지 않는 수준의 강성을 보유해야 한다. 따라서 설계된 고정 지그에 대하여 상용 구조해석 소프트웨어인 ANSYS Mechanical 2022R2 통한 구조 안정성 검증을 수행하였다. <Figure 10>은 구조해석을 통해 검증한 지그의 응력분포 결과이다. T형 조인트 구조 강도 평가 시험 중 지그에 발생하는 응력은 허용치 이하이며, 조인트 시험 중 지그의 변형 등의 외부 요인은 발생하지 않는 것으로 분석되었다.

설계와 검증이 완료된 지그는 <Figure 11>과 같이 구조 강(Mild Steel)과 용접 공정을 통해 제작하였다. 조인트 시험에는 Instron 5582 만능시험기가 사용되었다. 만능시험기와 고정용 지그는 만능시험기 하부 베이스에 위치한 볼트홀을 통해 고정하였다. 만능시험기와 바닥면의 고정을 위해 고정 지그에 별도의 높이 조절용 조절좌를 설치하여 시험 지그가 바닥에 안정적으로 고정되어 시험 중에 발생 할 수 있는 외부 영향을 최소화하였다.

T형 조인트 시험을 위한 조인트 제작에는 강도 동등성 검증 시험 시편과 동일하게 어선 건조에 사용되는 핸드레이업 방식으로 제작하였으며, 동일한 작업자에 의한 제작으로 작업자의 숙련도에 의한 조인트 제작 품질 변화를 최소화하였다.

구조 원판의 적층은 총 7층이었으며, 탄소섬유복합재와 유리섬유복합재 시편 모두 동일하게 적용하였다. 어선 제작 공정과 동일한 조건으로 T형 조인트 제작하기 위해 유리춉스트랜트매트를 혼용한 구조로 제작하였다.

T형 조인트 제작을 위한 탄소섬유복합재(CFRP)/유리섬 유복합재(GFRP)의 적층 패턴은 <Table 2>와 같다. 춉스트 렌드매트, 수지, 탄소로빙클로스와 유리로빙클로스는 인장 / 굽힘강도시험 시편과 동일한 재료를 사용하였으며, 제작 환경 또한 인장/굽힘시험 시편 제작 환경과 동일한 조건에서 제작하였다.

T형 조인트 시험을 위해 <Table 3>과 같이 재료와 조인트의 두께를 변수로 7개의 조건을 설계하였다. 보다 정밀한 시험을 위하여 각 조건별 5개의 T형 조인트를 제작하여 구조 강도 동등성 분석을 진행하였다.

Sridharan과 Chermoshentseva, Pokrovskiy 등은 기존 선행연구 결과 중 유리섬유 대비 상대적으로 박리가 쉽게 발생하는 탄소섬유의 특성을 반영하여 접합이음부 보강조 건(t)을 조합한 시험을 설계하였다.

7개의 조건은 구조 원판의 재료에 대한 변형과 기존 연구 결과 중 상대적으로 박리가 쉽게 발생하는 탄소섬유의 특성을 반영한 접합부/이음부/보강(t)조건을 조합하여 시험 조건을 선정하였다.

상기 조건의 세부 사항은 (1) 기존의 어선 선체에서 활용하고 있는 수직, 수평 원판 모두 유리섬유를 적용하고 접합이음부 두께 t 2 , (2-1) 수직, 수평 원판 모두 탄소섬유를 적용하고 접합이음부 두께 t 2 , (2-2) 수직, 수평 원판 모두 탄소섬유를 적용하고 접합이음부 두께 t, (3-1) 탄소 섬유를 적용한 수직 원판, 유리섬유룰 적용한 수평 원판, 접합이음부 두께 t 2 , (3-2) 탄소섬유를 적용한 수직 원판, 유리섬유를 적용한 수평 원판, 접합이음부 두께 t, (4-1) 유리섬유를 적용한 수직 원판, 탄소섬유를 적용한 수평 원 판, 접합이음부 두께 t 2 , (4-2) 유리섬유를 적용한 수직 원 판, 탄소섬유를 적용한 수평 원판, 접합이음부 두께 t이다.

4. 시험 결과와 분석

4.1 선체 강도 동등성 검증 시험 결과

<Table 4>는 선체 강도 동등성 검증을 위한 인장강도시험 결과이다. 이중 유리섬유복합재 시험 시편 1-1부터 1-4 의 시험 결과를 살펴보면, 평균 두께는 5.22 mm에서 9.69 mm이었으며, 인장강도는 평균 89.59 MPa에서 134.36 MPa이었다. 탄소섬유복합재 시험 시편 2-1부터 2-4의 평 균 두께는 6.94 mm에서 9.35 mm이었으며, 평균 인장강도는 155.54 MPa에서 176.57 MPa이었다.

<Table 5>는 굽힘강도시험의 결과로 유리섬유복합재 시편 1-1부터 1-4의 평균 두께는 5.41 mm에서 9.81 mm이 었으며, 평균 굽힘강도는 154.63 MPa에서 221.57 MPa이었다. 탄소섬유복합재 시험 시편 2-1부터 2-4의 평균 두께는 5.26 mm에서 9.66 mm이었으며, 평균 굽힘강도는 197.11 MPa에서 226.58 MPa이었다.

<Table 4>의 인장강도시험 결과를 살펴보면 동일 적층 수를 기준으로 유리섬유복합재 대비 탄소섬유복합재를 적용했을 때 현저하게 높은 인장강도를 보여준다. 반면, <Table 5>의 굽힘강도시험 결과를 살펴보면 인장강도(평균차 54.22 MPa) 대비 굽힘강도가 상대적으로 차이(평균 차 14.82 MPa)가 작게 발생하였다. <Table 4>, <Table 5> 는 유사한 강도를 가지는 유리섬유복합재와 탄소섬유복합재를 같은 행에 배치하여 두께 저감 정도와 비율을 계산하였다. 어선 사용 환경에서는 인장하중과 굽힘하중이 동시에 작용하므로 보다 작은 편차를 보이는 굽힘강도의 동등성을 기준으로 2개 적층 정도의 저감이 가능함을 알 수 있다.

예를 들어 1-2는 2-1에 상응하며, 1-3은 2-2에 1-4는 2-3 에 상응한다. 이를 정량적으로 분석하면 최소 12.6%에서 최대 26.9%, 평균 약 20%(인장 20.9%, 굽힘 19%)의 두께 저감률로 추정된다.

유리섬유복합재 대비 탄소섬유복합재의 굽힘강도 비교에서 약간 낮은 강도 수치를 보이고 있으나 어선구조기준에서 제시하고 있는 기준 강도(인장 100 MPa, 굽힘 150 MPa) 이상의 값으로 해당 수치는 무시할 수 있는 수준으로 판단된다.

4.2 선체 조인트 검증 시험 결과

<Table 6>은 선체 조인트 검증을 위한 시험 결과를 보여주고 있다. 7개의 시험 조건 중 접합이음부 두께 t 2 를 가지는 시편 1, 2-1, 3-1, 4-1의 경우 하중 작용 방향의 수평 부재와 접하는 접합이음부 한쪽에서만 박리가 발생하였으나, 두께 t인 접합이음부를 가지는 시편 2-2, 3-2, 4-2의 경우 양쪽에서 박리가 발생하였다.

선체 조인트 검증 시험에 따른 수치적인 결과는 탄소섬 유복합재를 사용하고 접합이음부 두께 t 2 를 가지는 조건 인 시편 2-1, 3-1, 4-1의 경우 평균 파단 하중이 199.6 N, 214.4 N, 207.8 N이다. 이는 기존 어선 선체에서 활용하고 있는 시편 1의 417.8 N의 절반 수준이다. 반면 접합이음부 두께 t 조건인 2-2, 3-2, 4-2는 450.1 N, 432.5 N, 412 N으로 시편 1의 평균 파단 하중값과 유사한 수준이다.

통상적으로 T형 조인트 구조는 중심부에서 국부적인 응력이 발행한다. 해당 응력에 대한 구조 안정성 확보를 위해 접합이음부는 일정 강도를 확보하여 국부적으로 발생하는 응력을 분산시킬 필요가 있다. 접합이음부 두께 t 의 경우 접합이음부 강성의 증가로 수직부재 90° 방향으로 작용하는 하중에 대하여 접합이음부가 높은 강도를 보이며 상대적으로 박리에 취약한 탄소섬유복합재의 단점에도 불구하고 유리섬유복합재와 동등한 수준의 T형 조인트 강도를 확보한 것으로 분석된다.

접합이음부를 두께 t 이상으로 한다면 기존의 유리섬유 복합재를 대체하여 탄소섬유복합재를 적용한 T형 조인트의 사용이 가능할 것으로 분석된다.

5. 결 론

5.1 결 론

섬유강화 복합재료는 비강성과 비강도가 높아 다양한 분야로의 적용이 확대되고 있다. 본 연구는 어선 선체의 탄소섬유복합재 적용을 위한 기존 유리섬유와 탄소섬유를 활용한 선체 적층 시편과 조인트 구조에 대한 실증적 비교 연구이다. 이를 통해 선체와 조인트 구조에 대한 탄소섬유 복합재 적용을 위한 구조 특성 기준안에 대하여 제안하고 자 하였다.

선체에 탄소섬유복합재 적용을 위해서는「어선법」에 따른 어선구조기준을 따라 탄소섬유복합재로 제작된 어선 이 기존 유리섬유복합재로 제작된 어선 대비 동등 이상의 성능을 갖추었다는 실증이 필요하다. 이를 위해 어선구조기준 개정을 위한 구조 공학적 특성을 분석하고 새로운 구조기준안의 근거 마련과 보완 방안을 제시하고자 하였다. 이에 어선구조기준에서 제시하고 있는 선체의 자체 강도와 선체의 조인트 강도 규정에 대한 동등성 검증을 수행하였다.

선체의 자체 강도의 동등성 검증 시험에 있어서, 인장강도시험 결과 동일 적층수를 기준으로 유리섬유복합재 대비 탄소섬유복합재를 적용했을 때 현저하게 높은 인장강도를 나타내었다. 반면, 굽힘강도시험 결과 인장강도(평균 차 54.22 MPa)대비 굽힘강도가 상대적으로 차이(평균차 14.82 MPa)가 작게 발생하였다. 굽힘강도의 동등성을 기준으로 탄소섬유복합재 선체 적용할 때 약 2개층(저감률 20% 수준) 정도의 저감이 가능하다.

선체의 조인트 강도 동등성 시험에 있어서, 현행 어선구 조기준에 따른 접합이음부 두께 t 2 가 아닌 두께 t 이상으로 한다면 기존의 유리섬유복합재를 대체하여 탄소섬유복합재를 적용한 T형 조인트의 사용이 가능할 것으로 분석 되었다.

5.2 연구의 한계와 후속 연구

본 연구는 실증을 위한 시편 단위의 예비 연구로 실제 선체에의 적용을 온전히 반영하지 못하는 한계가 존재한다. 이에 탄소섬유복합재를 적용한 어선 선체의 건조와 실제 운항을 통한 후속 연구가 추진 중에 있다. 이들 연구를 통해 어선 선체에 있어서 유리섬유복합재를 대체한 탄소섬유복합재 적용이 가능해질 것으로 기대된다.