Evaluation of Mechanical and Burst Performances of Type III Composite Pressure Vessels Manufactured Using Wet and Dry Filament Winding Methods

Abstract

T800 이상급 고강도 탄소섬유를 사용하여 습식 및 건식 필라멘트 와인딩 공법으로 제작한 type III 복합재 압력용기의 기계적 물성과 파열 성능을 평가하였다. 스트랜드 및 복합재 시편의 기계적 물성시험을 ASTM 규격에 따라 수행하였으며, 6.8 L 및 500 Φ 복합재 압력용기의 수압시험을 통해 파열압력, 파손 형상 및 강도 전이율을 평가하였다. 스트랜드 시험 결과, 건식 공법의 인장강도는 습식 공법보다 2.3% 높았으며, 탄성계수는 건식 공법이 습식 공법보다 1.1% 높게 나타났다. 복합재 기계적 물성은 시험항목에 따라 공법별 차이가 나타났다. 6.8 L 복합재 압력용기의 평균 파열압력은 습식 공법 39.1 MPa, 건식 공법 41.5 MPa로 건식 공법이 6.0% 높게 나타났다. 500 Φ 복합재 압력용기의 평균 파열압력은 습식 공법 15.4 MPa, 건식 공법 15.5 MPa로 두 공법 간 차이는 0.5%였다. 6.8 L 복합재 압력용기의 강도 전이율은 습식 공법 98.3%, 건식 공법 93.8%였으며, 500 Φ 복합재 압력용기는 습식 공법 87.1%, 건식 공법 85.6%로 나타났다. 모든 복합재 압력용기는 후프층에서 섬유가 파단되면서 최종 파손되었다. 이상의 결과로부터 습식 및 건식 필라멘트 와인딩 공법으로 제작한 복합재 압력용기는 유사한 파열 성능을 확보한 것으로 확인되었다.