KR101863276B1 - 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법 및 장치 - Google Patents

용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

매트릭스 수지 및 충진 섬유를 포함하는 복합 재료의 리페어 시, 복합 재료의 리페어 대상 부분에 수지를 해중합할 수 있는 용액을 제공하여 수지를 해중합하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법 및 장치가 개시된다. 복합 재료를 구성하는 수지를 용매로 용해시켜 제거 하면서 내부의 충진 섬유를 남기면 리페어를 수행하더라도 복합 재료의 섬유 골격의 연속성을 확보할 수 있고, 리페어가 용이하며, 섬유 골격의 손상을 최소화할 수 있다.

Description

용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법 및 장치{Method and Apparatus For Repairing Compsoite Material Using Solvation Process}
본 명세서는 용해공정을 이용한 자동차, 항공기 등과 같은 복합 재료의 리페어 방법 및 장치에 관한 것이다.
탄소 섬유나 유리 섬유 등의 섬유와 플라스틱의 혼합으로 만드는 섬유 강화 플라스틱 (Fiber Reinforced Plastic, 이하 FRP라고 약칭할 수 있다), 그 중에서도 특히 탄소 섬유 강화 플라스틱(이하, CFRP라고 약칭할 수 있다) 등과 같은 복합 재료는 가벼우면서도 뛰어난 물리적 특성과 내구성을 나타내기 때문에, 자동차 분야나 우주 항공기 분야, 신에너지 분야 등에서 핵심적인 소재로 널리 사용되고 있다.
이러한 복합 재료에 사용되는 대표적인 매트릭스 고분자 수지는 에폭시 수지나 폴리우레탄 수지와 같은 열경화성 수지인데, 열경화성 수지의 특성상 이를 이용한 복합 재료는 일부 또는 넓은 부분이 파손됐을 때 수리하기 어렵다는 단점이 있다.
따라서, FRP 등과 같은 복합 재료의 리페어 (repair, 수리) 문제는, 향후 자동차 및 항공기 시장에서 FRP의 적용에 있어서 중요한 선결 문제가 될 수 있다.
한편, 현재 파손된 FRP 등의 복합 재료를 수리하기 위하여 다양한 방법들이 시행되고 있다. 예컨대, Aerospatiale Societe Nationale Industrielle, McDonnell Douglas Corporation, The Boeing Company, Airbus Operations GmbH 등 항공기 업체들의 주도로 항공기의 파손 부위를 레이저 및 그라인더 등의 물리적으로 제거 후 새로운 FRP를 메꾸는 방식의 리페어 기술이 활발히 연구되고 있다.
그러나, 본 발명자들의 연구 결과에 의하면, 종래의 물리적 제거 법을 이용하는 FRP의 리페어 기술은 물리적 제거로 인하여 FRP 내의 충진물 (예컨대 섬유 골격)의 연속성을 깨뜨릴 뿐만 아니라, 연속성이 깨진 섬유 골격을 이어주는 공정도 수반되지 않아, 리페어 후의 FRP의 물리적 특성 등이 파손 또는 손상 전의 FRP보다 현격히 떨어지는 단점이 있다.
한국특허출원공개 제2002-66046호 공보 미국특허 제6468372호 공보 미국 특허 제5958166호 공보 미국 특허 제7628879호 공보 미국 특허 제8623160호 공보 미국 특허 제8844108호 공보 미국 특허 제8945321호 공보 미국 특허 제9365282호 공보
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 일 측면에서, 섬유 강화 플라스틱(FRP)과 같은 복합 재료에서 파괴 또는 손상된 부위의 매트릭스 물질 즉, 열경화성 수지만 용액으로 용해시켜 제거함으로써 내부의 충진된 섬유 골격만을 남겨 리페어를 거치더라도 섬유 간 연속성을 확보할 수 있고, 매트릭스 물질을 재 함침시켜 리페어 후에도 원래의 복합 재료와 유사한 강도를 얻을 수 있는, 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
이에 따라, 기존의 섬유 강화 플라스틱(FRP)과 같은 복합 재료에서 파쇄 또는 손상 부위를 그라인더 등을 이용하여 전부 물리적으로 제거하고, 제거된 후의 홈 부분을 새로운 FRP로 메워주는 방식의 리페어 기술에서 나타날 수밖에 없는, 비파손 부위의 충진 섬유 골격과 새로이 메워준 부위의 충진 섬유 골격간의 연속성이 확보되지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 또 다른 일측면에서, 섬유 강화 플라스틱(FRP)과 같은 복합 재료에서 매트릭스 물질인 열경화성 수지의 일부 또는 전체를 제거하면서 내부의 충진된 섬유 골격만을 남겨 리페어함에 따라 리페어가 매우 용이하도록 할 수 있는, 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 또 다른 일측면에서, 섬유 강화 플라스틱(FRP) 등과 같은 복합 재료 리페어 시 내부의 충진 섬유 손상을 최소화할 수 있고 또한 리페어 대상 부분 외의 구조물 부분에는 크랙 등의 손상이 없도록 할 수 있는, 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 매트릭스 수지 및 충진 섬유를 포함하는 복합 재료의 리페어 방법으로서, 복합 재료의 리페어 대상 부분에 수지를 해중합할 수 있는 용액을 제공하여 수지를 해중합하는 단계;를 포함하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법을 제공한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 매트릭스 수지 및 충진 섬유를 포함하는 복합 재료의 리페어 장치로서, 수지를 해중합할 수 있는 해중합 용액을 복합 재료의 리페어 대상 부분에 제공하는 해중합 용액 제공부;를 포함하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치를 제공한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에 의하면, 섬유 강화 플라스틱(FRP)과 같은 복합 재료에서 파괴 또는 손상된 부위의 수지만 용액으로 용해시켜 제거하고 내부의 충진 섬유 (섬유 골격) 만을 남겨 리페어를 거치더라도 섬유 간 연속성을 확보할 수 있다. 이에 따라, 매트릭스 물질을 재 함침시켜 리페어 후에도 원래의 복합 재료와 유사한 강도를 얻을 수 있다. 따라서, 기존의 섬유 강화 플라스틱(FRP)과 같은 복합 재료에서 파쇄 또는 손상 부위를 물리적으로 제거하고, 제거 된 후의 홈 부분을 새로운 FRP로 메워주는 방식의 리페어 기술에서 나타날 수밖에 없는, 비파괴 부위의 충진 섬유와 새로이 메워준 부위의 충진 섬유간의 연속성이 확보되지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 구현예들에 의하면, 리페어가 매우 용이하도록 할 수 있으며, 복합 재료 리페어 시 내부의 충진 섬유 (섬유 골격) 손상을 최소화할 수 있고 또한 리페어 대상 부분 외의 구조물 부분에는 크랙 등의 손상이 없도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 구현예에 따른 섬유 강화 플라스틱 구조물 용해를 통한 파쇄 또는 손상된 섬유 강화 플라스틱의 리페어 공정 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 일 구현예에 따른 섬유 강화 플라스틱 구조물 리페어 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 일 구현예에 따른 섬유 강화 플라스틱 구조물 리페어 장치 중 용액 접촉부를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 예시적인 일 구현예에 따른 섬유 강화 플라스틱 구조물 리페어 장치를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 예시적인 일 구현예에 따른 섬유 강화 플라스틱 구조물 리페어 장치 중 진공을 이용한 용액 접촉부를 나타내는 개략도이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 예시적인 일 구현예에 따른 섬유 강화 플라스틱 구조물 리페어 장치를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 예시적인 일 구현예에 따른 섬유 강화 플라스틱 구조물 리페어 장치를 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 예시적인 일 구현예에 따른 섬유 강화 플라스틱 구조물 리페어 장치를 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 일 구현예에서의 항공기 노즈 콘의 리페어 대상 부위를 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 있어서, 12시간 부분 용해 처리 전과 후를 나타내는 사진이다.
용어 정의
본 명세서에서 복합 재료란 수지를 매트릭스 물질로 하고 이에 충진(filled) 물질인 예컨대 섬유를 포함하여 복합화한 소재를 의미한다. 이러한 복합 재료로는 예컨대 섬유 강화 플라스틱(FRP) 구조물, 특히 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)이 있다.
본 명세서에서 섬유 강화 플라스틱(FRP) 구조물이란 탄소 섬유나 유리 섬유 등의 섬유 강화 플라스틱이 적용되어 만들어진 구조물로서, 예컨대, 자동차, 항공기 등 본체를 포함할 수 있고, 항공기의 경우 특히 항공기의 앞부분 노즈 콘(nose cone)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 리페어(Repair) 대상 부분이란 복합 재료 중 리페어 하고자 하는 부분으로서, 특히 섬유 강화 플라스틱 구조물 등의 복합 재료의 두께 방향 중 일부분일 수 있다.
본 명세서에서 에폭시 수지는 경화된 에폭시 수지뿐만 아니라 또는 일부 경화된 에폭시 수지 또는 경화 반응 중 생성되는 중간물질 (이른바 에폭시 수지 프리폴리머 또는 프리프레그) 역시 포함하도록 정의된다.
에폭시 수지는 분자 내에 2개 이상의 에폭시 그룹을 가지는 에폭시 화합물과 경화제의 경화 반응으로 생성되는 것이다. 에폭시 화합물과 경화제는 특별히 제한되지 않다. 에폭시 화합물은 예컨대 다관능성 에폭시 화합물 등을 포함할 수 있다. 또한, 경화제는, 예컨대, 아로마틱 그룹이나 알리파틱 그룹을 가지는 것을 포함하고, 또한, 예컨대 분자내에 아민 그룹, 산무수물 그룹, 이미다졸 그룹, 메르캅탄 그룹 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 그룹을 1개 이상 가지는 것 등일 수 있다.
본 명세서에서 유기 용매 반응계란 열경화성 수지 해중합 반응의 주용매로서 유기 용매를 이용하는 반응 시스템을 의미한다.
본 명세서에서 H2O 반응계란 열경화성 수지 해중합 반응의 주용매로서 H2O 를 이용하는 반응 시스템을 의미한다. 이는 유기 용매 반응계와 대비되며, 해중합 반응 시 H2O 기반 반응 용매를 사용하는 것이다. H2O 기반 반응 용매는 H2O 외에 다른 용매가 포함될 수 있지만(즉, 혼합 용매로 적용 가능하지만), 이러한 혼합 용매를 사용하더라도 유전율이 적어도 65 이상, 또는 바람직하게는 70 이상, 또는 75 이상, 또는 80 이상이어야 한다. 특히 바람직한 예는 H2O 기반 반응 용매가 H2O 단독으로 구성되는 것이다(물의 유전율은 약 80.2).
본 명세서에서 해중합 시간은 해중합 반응에 제공된 에폭시 수지와 같은 열경화 수지가 모두 분해되는데 소요되는 해중합 반응 시간을 의미한다. 여기서 모두 분해된다는 것은 탄소 섬유 골격만이 존재하고 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지 (고형물)는 실질적으로 존재하지 않는 것(열경화성 수지 잔류율 5% 이하)을 의미한다. 참고로, 열경화성 수지의 분해율(%)은 다음과 같이 계산될 수 있다. 즉, 분해율(%) = [(CFRP 중 열경화성 수지 함유량 - 분해 후 열경화성 수지 잔류량) / (CFRP 중 열경화성 수지 함유량)]x100. 열경화성 수지 잔류율은 100%-분해율이다.
본 명세서에 유전율은 액체 유전율 측정기 (dielectric constant meter)를 이용하여 측정될 수 있다.
본 명세서에서 Y (Y=할로겐) 라디칼은 비공유 홀전자를 가지는 ·Y를 의미한다. 예컨대, ·F, ·Cl, ·Br, ·I를 의미한다.
본 명세서에서 전이금속을 포함하는 전이금속염을 매개로 하는 산화 반응이란 전이 금속의 산화수 변화를 통해 유기 화합물, 예컨대 에폭시 수지 경화물의 화학 결합, 예컨대 탄소-탄소 결합을 구성하는 전자의 일부가 전이 금속으로 이동하여 산화가 발생하는 산화 반응을 의미한다.
예시적인 구현예들의 설명
이하, 본 발명의 예시적인 구현예들을 상세히 설명한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 복합 재료, 예컨대 매트릭스 수지 및 충진 섬유를 포함하는 복합 재료의 리페어 방법으로서, 복합 재료의 리페어 대상 부분에 수지를 해중합할 수 있는 용액을 제공하여 수지를 해중합하는 단계;를 포함하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법을 제공한다.
이와 같이 섬유 강화 플라스틱 등의 복합 재료를 구성하는 수지의 일부 또는 전체를 용매로 용해(해중합)시켜 제거하면서 내부의 충진 섬유(섬유 골격)만을 남겨 섬유 골격의 연속성을 확보하고, 리페어가 용이하도록 하며, 섬유 골격의 손상을 최소화할 수 있도록 한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 방법은 수지의 해중합 후 남은 섬유 골격 구조에 매트릭스 수지를 재 함침하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 구현예에 따른 섬유 강화 플라스틱(이하 FRP라고 지칭할 수 있다) 구조물 용해를 통한 파쇄 또는 손상된 섬유 강화 플라스틱의 리페어 공정 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 예컨대 FRP가 부분적으로 손상을 입는 경우에, 파손된 부위의 매트릭스 수지 (에폭시 수지나 우레판탄 수지 등의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지)를 부분적으로 녹여 내어, 섬유 골격 구조만을 그대로 회복시킨 후 매트릭스 수지 물질을 재 함침 시켜 리페어를 수행한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 방법은 해중합 전 산성 물질로 복합 재료를 전처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 해당 전처리를 통해 이어지는 해중합 진행을 보다 용이하게 할 수 있다.
비제한적인 예시에서, 해중합을 위한 전처리 용액으로서 예컨대 아세트산을 사용할 수 있다. 또한, 이러한 아세트산 등의 전처리 용액을 효과적으로 담지하며, 리페어하기 위한 부분에 국소적으로 아세트산 등의 전처리의 용액을 방출할 수 있는 전처리 방출 장치를 사용할 수 있다.
상기 전처리 용액 방출 장치에서 아세트산 등의 전처리 용액을 담지하는 소재로는 수화젤, 섬유상 소재, 고분자 담지 물질, 다공성 소재 등을 포함한다. 또한, 상기 전처리 방출 장치에서 아세트산 등의 전처리 용액은 휘발을 방지하기 위한 용기 내에 포함되어 있을 수 있다.
또한, 상기 전처리 용액은 외형적으로 펜과 유사한 형태를 지닐 수 있다. 상기 전처리 방출 장치는 리페어 부위에 접촉한 후, 전처리 시간 동안 고정할 수 있어야 하며, 손상 정도에 따라 전처리 시간 (1, 2, 4, 6, 12 시간 등)을 달리하며 처리할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 방법은 섬유 골격의 파손 또는 손상이 큰 경우, 섬유 골격 일부분에 섬유를 덧대고 재봉하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 복합 재료, 예컨대 매트릭스 수지 및 충진 섬유를 포함하는 복합 재료의 리페어 장치로서, 수지를 해중합할 수 있는 해중합 용액을 복합 재료의 리페어 대상 부분에 제공하는 해중합 용액 제공부;를 포함하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치를 제공한다
예시적인 일 구현예에서, 상기 장치는 수지를 해중합할 수 있는 용액을 저장하는 해중합 용액 저장부; 및 상기 해중합 용액 저장부로부터 해중합 용액을 공급받아 복합 재료의 리페어 대상 부분에 제공하는 해중합 용액 제공부;를 포함할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 장치는 해중합 용액 저장부로서 해중합 용액 저장 탱크; 상기 해중합 용액 저장 탱크로부터 해중합 용액을 공급받아 섬유 강화 플라스틱의 리페어 대상 부분과 접촉하도록 제공하는 해중합 용액 접촉부;를 포함할 수 있다. 또한, 추가적으로 상기 리페어 대상 부분과 접촉 후 온도가 떨어진 해중합 용액을 수용하고 히팅하는 히터 탱크; 및 상기 해중합 용액 저장 탱크와 히터 탱크 간 해중합 용액이 순환하도록 하는 펌프;를 더 포함할 수 있다.
도 2, 4, 6 내지 8은 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 섬유 강화 플라스틱 구조물 리페어 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3 및 5는 본 발명의 예시적인 일 구현예에 따른 섬유 강화 플라스틱 구조물 리페어 장치 중 특히 용액 접촉부를 나타내는 개략도이다.
도 2, 4, 6에 공통적으로 도시된 바와 같이, 예시적인 구현예들의 섬유 강화 플라스틱 구조물 부분용해 장치는 섬유 강화 플라스틱 구조물의 열경화성 수지를 해중합할 수 있는 용액을 저장하는 해중합 용액 저장 탱크(10), 상기 해중합 용액 저장 탱크(10)로부터 해중합 용액을 공급받아 섬유 강화 플라스틱의 리페어 대상 부분과 접촉하도록 제공하는 해중합 용액 접촉부(40, 50, 60), 상기 리페어 대상 부분과 접촉 후 온도가 떨어진 해중합 용액을 수용하고 히팅 수단을 구비하는 히터 부(20) 및 상기 해중합 용액 저장 탱크(10)와 용액 접촉부 (40, 50, 60) 간 해중합 용액이 순환하도록 하는 펌프(30)를 포함할 수 있다. 펌프(30)는 이를 구동하는 펌프 구동부 (31)을 포함할 수 있다.
해중합 저장 탱크(10)는 섬유 강화 플라스틱을 해중합할 수 있는 용액을 저장하고 해중합 접촉부(40, 50, 60)에 제공한다.
상기 해중합 용액은 섬유 강화 플라스틱을 해중합할 수 있는 용액이면 제한되지 않지만, 낮은 온도의 마일드한 조건에서 빠르게 해중합을 시킬 수 있는 용액이 바람직하다.
비제한적인 예시에서, 예컨대, 섬유 강화 플라스틱을 구성하는 열경화성 수지가 에폭시 수지인 경우 하기 해중합 용액 예 1, 2를 사용하는 것이 바람직하다. 하기 해중합 용액 1, 2의 경우 리페어 과정에서 열경화성 수지의 잔류가 없도록 하면서 섬유 골격만을 얻어내도록 할 수 있고, 섬유 골격이나 리페어 대상 부위 외 부분의 손상 등을 최소화할 수 있다는 점에서 또한 바람직하다.
해중합 용액 예 1
해중합 용액으로서, 화학식 XOmYn (여기서, X는 수소 또는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이고, Y는 할로겐이고, m은 1 ≤ m ≤ 8을 만족하고, n은 1 ≤ n ≤ 6을 만족하는 수이다)로 표현되는 화합물 및 반응 용매를 포함하고, 상기 반응 용매는 H2O의 존재 하에 XOmYn로부터 X가 해리되고 Y라디칼이 제공될 수 있는 에폭시 수지 해중합 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
해중합 시 반응 용매(특히 H2O 기반 반응 용매)에서 X가 우선 해리되고 최종적으로 Y 라디칼이 [해당 라디칼은 비공유 홀전자를 가짐 즉, ·Y]이 생성되는 것으로 생각되며, 해당 Y 라디칼(·Y)이 에폭시 수지 경화물의 C에 결합하여 C-Y를 형성하면서 에폭시 수지 경화물을 해중합하는 것으로 생각된다. 또한, 이러한 X의 해리와 Y 라디칼 생성 및 해당 Y 라디칼의 에폭시 수지 경화물에 대한 해중합 반응을 낮은 에너지로 수행 가능하도록 하기 위하여 반응 용매의 유전율이 일정 값 이상으로 조절되어야 한다.
따라서, 반응 용매는 이온 결합을 하고 있는 XOmYn로부터 X를 해리시킬 수 있도록 선택되며, 또한, X가 해리된 다음 Y 라디칼이 효과적으로 생성될 수 있어야 한다. 이러한 반응 용매는 바람직하게는 H2O 기반 반응 용매이다. 화학식 XOmYn으로 표현되는 화합물을 이용하여 에폭시 수지를 해중합함에 있어서, 함께 사용되는 H2O 기반 반응 용매의 유전율이 에폭시 수지의 해중합 반응 효율에 영향을 미친다. H2O 기반 반응 용매의 유전율은 적어도 65 이상이어야 하고, 또는 70 이상, 또는 75 이상, 또는 80 이상이어야 한다. 유전율이 65 이상에서 반응 효율은 급격히 증가하기 시작한다. 특히 바람직한 예는 H2O 기반 반응 용매가 H2O 단독으로 구성되는 것인데(물의 유전율은 약 80.2), H2O 기반 반응 용매가 H2O 단독이 되면 에폭시 수지 경화물의 분해 효율은 비약적으로 증가한다. 이와 달리, 유기 용매 기반 반응계에서는 유기 용매를 주 용매로 하여 에폭시 수지를 직접 용해한다. 유기 용매에는 XOmYn를 넣더라도 X를 해리시킬 수 없고 Y 라디칼을 생성하여 에폭시 수지 경화물의 해중합에 제공할 수 없다. 예컨대, NMP의 경우 유전율이 32이고 XOmYn가 용해되지 않는다.
비제한적인 예시에서, 상기 XOmYn 중 X는 수소이거나, 또는 리튬, 칼륨, 나트륨 등의 알칼리 금속이거나, 또는 칼슘, 마그네슘 등의 알칼리 토금속이다. 예시적인 구현예에서, 상기 XOmYn 중 Y는 F, Cl, Br, I 등의 할로겐 원소이다.
비제한적인 예시에서 m, n은 상기 범위 내의 자연수일 수 있다. 그러나 자연수에 국한되지 않으며 예컨대 착물을 형성하는 경우 등에는 소수일 수도 있다.
비제한적인 예시에서, 상기 화합물은 HOF, HOCl, HOBr, HOI, NaOF, NaOCl, NaOBr, NaOI, LiOF, LiOCl, LiOBr, LiOI, KOF, KOCl, KOBr, KOI, HO2F, HO2Cl, HO2Br, HO2I, NaO2F, NaO2Cl, NaO2Br, NaO2I, LiO2F, LiO2Cl, LiO2Br, LiO2I, KO2F, KO2Cl, KO2Br, KO2I, Ca(OF)2, Ca(OCl)2, Ca(OBr)2, Ca(OI)2, HO3F, HO3Cl, HO3Br, HO3I, NaO3F, NaO3Cl, NaO3Br, NaO3I, LiO3F, LiO3Cl, LiO3Br, LiO3I, KO3F, KO3Cl, KO3Br, KO3I, HO4F, HO4Cl, HO4Br, HO4I, NaO4F, NaO4Cl, NaO4Br, NaO4I, LiO4F, LiO4Cl, LiO4Br, LiO4I, KO4F, KO4Cl, KO4Br, KO4I, NaOCl6, MgO6F2, MgO6Cl2, MgO6Br2, MgO6I2, CaO6F2, CaO6Cl2, CaO6Br2, CaO6I2, SrO6F2, SrO6Cl2, SrO6Br2, SrO6I2, BaO6F2, BaO6Cl2, BaO6Br2, BaO6I2, NaOCl3,NaOCl4, MgO8Cl2, CaO8Cl2, SrO8Cl2, BaO8Cl2로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
비제한적인 예시에서, 상기 H2O 기반 용매는 물 단독이 특히 바람직하다.
비제한적인 예시에서, 해중합 반응 온도는 예컨대 250℃ 미만 (예컨대 20℃ 이상 250℃ 미만), 또는 200℃ 이하(예컨대 20~200℃), 또는 100℃ 이하(예컨대 20~100℃ 또는 20~70℃)일 수 있다. 따라서, 이 온도를 유지할 수 있도록 히터 탱크(20)의 히팅 온도를 조절할 수 있다.
비제한적인 예시에서, 상기 XOmYn 화합물은 조성물 전체 (반응 용매 + XOmYn 화합물) 100 중량을 기준으로 하였을 때, 0.001~99 중량%일 수 있다. 비제한적인 예시에서, 반응 용매가 예컨대 수용액인 경우 XOmYn 화합물이 포함된 수용액 전체를 기준으로 XOmYn 화합물은 0.001~99 중량%로 포함될 수 있다.
비제한적인 예시에서, 에폭시 수지 경화물은 해중합 조성물 (반응 용매 + XOmYn 화합물)의 질량 100중량부를 기준으로 하였을 때 1~90중량부일 수 있다. 비제한적인 예시에서, 반응 용매가 수용액인 경우 XOmYn 화합물을 포함한 수용액 100 중량부에 대하여 에폭시 수지 경화물(예컨대, CFRP)은 1~90 중량부일 수 있다.
해중합 용액 예 2
해중합 용액으로서, 전이 금속(주기율표 상에서 3 ~ 12족에 속하는 금속 원소)이 포함된 전이금속염 또는 전이 금속 산화물 및 반응 용매를 포함하는 해중합 용액을 사용하는 것이 또한 바람직하다.
상술하면, 해중합 시 반응 용매 내에서 전이 금속 원소를 매개로 하는 산화 반응 즉, 전이 금속 원소의 산화수 변화를 통한 에폭시 수지 경화물의 산화 반응이 발생하는 것으로 생각되며, 이러한 산화 반응을 통해 에폭시 수지 경화물의 화학 결합 예컨대 탄소-탄소 결합이 끊어지면서 에폭시 수지 경화물을 해중합하는 것으로 생각된다. 상술하면, 산화수 +1인 알칼리 금속, 산화수 +2인 알칼리 토금속과 다르게, 전이 금속의 경우 2가지 이상의 산화 형태 (산화수)를 가질 수 있고, 이러한 2가지 이상의 산화 형태가 반응 중에 변화함(즉, 산화수의 감소) 으로 인해 산화 반응이 발생하게 된다. 예를 들어 전이금속염인 과망간산칼륨에 있는 망간의 경우, +7의 산화수 (과망간산칼륨), +6의 산화수 (망간산칼륨), +4의 산화수 (이산화망간) 의 3가지 산화 형태를 가지게 되는데, 비교적 불안정한 +7의 산화 형태가 반응 중에 안정한 +4의 산화 형태로 변화하기 위해, 유기 화합물인 에폭시 수지 경화물의 화학 결합 예컨대 탄소-탄소 결합으로부터 전자를 뺏는 형태의 산화 반응이 발생하게 되는 것이다.
한편, 이러한 산화 반응을 낮은 에너지로 수행하기 위하여 반응 용매의 유전율이 일정 값 이상으로 조절되어야 한다. 그러므로, 반응 효율을 높이기 위하여, 반응 용매의 유전율은 65 이상, 또는 70 이상, 또는 75 이상, 또는 80 이상이어야 한다.
이러한 반응 용매는 바람직하게는 H2O 기반 반응 용매이고, 특히 물 단독이 바람직하다. 전이 금속을 포함하는 전이금속염 또는 전이 금속 산화물을 포함하는 조성물을 이용하여 에폭시 수지 경화물을 해중합함에 있어서, 함께 사용되는 H2O 기반 반응 용매의 유전율이 에폭시 수지 경화물의 해중합 반응 효율에 영향을 미친다. 그 이유는, 유기 용매 반응계에서의 유기 용매와 달리, H2O 기반 반응 용매가 해당 전이금속염 또는 전이 금속 산화물의 용해 및/또는 이온 해리를 촉진할 수 있고, 전이 금속 원소를 매개로 한 에폭시 수지 중의 화학 결합 예컨대 탄소-탄소 결합의 산화 반응에 관여하며, 이에 따라 에폭시 수지 해중합 반응 효율에 관여하기 때문으로 생각된다. H2O 기반 반응 용매의 유전율은 적어도 65 이상이어야 하고, 또는 70 이상, 또는 75 이상, 또는 80 이상이어야 한다. 특히 바람직한 예는 H2O 기반 반응 용매가 H2O 단독으로 구성되는 것인데 (물의 유전율은 약 80.2), H2O 기반 반응 용매가 H2O 단독이 되면 에폭시 수지 경화물의 분해 효율이 비약적으로 증가한다. 이와 달리, 유기 용매 기반 반응 계에서는 유기 용매를 주 용매로 하여 에폭시 수지를 직접 용해하는데, 유기 용매에는 전이금속염을 넣더라도 용해 및 이온 해리도가 매우 낮아, 에폭시 수지의 해중합에 기여할 수 없다. 예컨대, NMP의 경우 유전율이 32이고 전이금속염이 잘 용해되지 않는다.
비제한적인 예시에서, 해중합 반응 온도는 예컨대 250 ℃ 미만 (예컨대 20 ~ 250 ℃), 또는 200 ℃ 이하 (예컨대 20 ~ 200 ℃), 또는 100 ℃ 이하 (예컨대 20 ~ 100 ℃ 또는 20 ~ 70 ℃) 일 수 있다. 해중합 용액 1의 경우와 마찬가지로 이 온도를 유지하도록 히터 탱크(20)의 히팅 온도를 조절할 수 있다.
비제한적인 예시에서, 상기 전이 금속 원소가 포함되는 전이금속염 또는 전이금속산화물은 예컨대, KMnO4, MnO2, K2MnO4, MnSO4, CrO3, Na2Cr2O7, K2Cr2O7, ZnCr2O7, H2CrO4, Pyridinium Chlorochromate (피리디늄 클로로크로메이트), Pyridinium Dichromate(피리디늄 디클로로메이트), V2O5, RuCl3, RuO2, Tetrapropylammonium Perruthenate(테트라프로필암모늄 페루테네이트), MoO3, K3[Fe(CN)6], FeCl3, Fe(NO3)3 Nonahydrate(노나하이드레이트), MeReO3, CuCl, Cu(ClO4)2, Cu(HCO2)2Ni(HCO2)2, Cu(OAc)2, OsO4, (NH4)2Ce(NO3)6 등일 수 있다.
비제한적인 예시에서, 상기 전이금속염 또는 전이금속산화물은 조성물 전체 (H2O 기반 반응 용매 + 전이금속염 또는 전이금속산화물)의 중량을 기준으로 하였을 때, 0.001~99 중량%일 수 있다. 비제한적인 예시에서, H2O 반응 용매가 예컨대 수용액인 경우 전이금속염 또는 전이금속산화물이 포함된 수용액 전체를 기준으로 전이금속염 또는 전이금속산화물은 0.001~99 중량%로 포함될 수 있다.
비제한적인 예시에서, 에폭시 수지 경화물은 해중합 조성물 (H2O 반응 용매 + 전이금속염 또는 전이금속산화물)의 질량 100중량부를 기준으로 하였을 때 1~90중량부일 수 있다. 비제한적인 예시에서, H2O 반응 용매가 수용액인 경우 전이금속염 또는 전이금속산화물을 포함한 수용액 100 중량부에 대하여 에폭시 수지 경화물은 1~90 중량부일 수 있다.
다음으로, 해중합 용액 접촉부(40, 50, 60)에 대하여 설명한다.
해중합 용액 접촉부(40, 50, 60)는 해중합 용액 저장 탱크(10)로부터 공급된 해중합 용액을 리페어 대상 부위에 접촉하도록 하는 것이다.
예컨대 도 2의 접촉부(40)는 리페어 대상 부분을 함침할 수 있는 함침부를 포함할 수 있다. 또한, 다른 예로서, 해중합 용액을 흡수하고 보유하는 탄성 흡수체를 포함할 수 있다. 해당 흡수체는 리페어 대상 부분과 접촉하는 한편 해중합 용액을 머금어 해중합 저장 탱크(10)로부터 공급된 용액을 지속적으로 리페어 대상 부위에 제공할 수 있다
도 3는 본 발명의 또 다른 예시적인 구현예에 따른 리페어 장치의 접촉부(40)을 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 접촉부(40)는 용액이 리페어 대상 부위 밖으로 세지 않으면서 리페어 부위만을 접촉 할 수 있도록 접촉부(40)를 FRP를 밀착 고정 시켜주는 장치(41)를 더 포함할 수 있다. 또한 접촉부(40)는 접촉부(40)가 FRP와 밀착되어 용액이 세어 나오지 않도록 유연한 재질의 곁날개 부위(42)를 포함 할 수 있다.
도 4의 접촉부(50)의 경우에는 용액이 리페어 대상 부위 밖으로 세지 않으면서 리페어 부위만을 접촉 할 수 있도록 접촉부(50)와 FRP사이에서 진공상태로 흡착 고정시키기 위한 진공 흡착기(51)를 더 포함할 수 있다. 도 4 역시 도시하지 않았지만, 아래에서 설명하는 도 5와 마찬가지로 공기를 뽑아주는 공기 유출부(52)를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 예시적인 일 구현예에 따른 리페어 장치의 접촉부(50)를 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 접촉부(50)는 용액이 리페어 대상 부위 밖으로 세지 않으면서 리페어 부위만을 접촉 할 수 있도록 접촉부(50)와 FRP 사이에서 진공상태로 흡착 고정시키는 진공흡착기(51) 부위 및 진공을 형성하도록 공기를 뽑아 줄 수 있는 공기 유출부(52)를 포함할 수 있다. 한편, 여기서도, FRP와 밀착되어 용액이 세어 나오지 않도록 유연한 재질의 곁날개 부위(42)가 접촉부(50)에 포함될 수 있다.
도 6 내지 8은 본 발명의 또 다른 예시적인 구현예들에 따른 섬유 강화 플라스틱 구조물 리페어 장치를 나타내는 개략도이다.
도 6 내지 8에 공통적으로 도시되어 있듯이, 도 6 내지 8의 접촉부(60)는 해중합 용액 저장 탱크(10)로부터 공급받은 해중합 용액을 리페어 대상인 FRP에 접촉시키기 위한 분사 노즐(61) 및 분사된 용액의 회수 관(62)을 포함한다. 도 6 및 7에서 분사 노즐은 섬유 강화 플라스틱의 리페어하고자 하는 대상 부위를 이동하도록 설치될 수 있다. 도 8에서는 접촉부(60) 자체가 FRP를 수용하는 하우징 형태로 되어 있으며, 그 내부에 분사 노즐(61)과 회수관(62)이 위치한다.
도 2, 4, 6에 도시되어 있듯이, 이상과 같은 접촉부(40, 50, 60)를 거친 해중합 용액은 해중합을 수행한 후 온도가 떨어지게 되므로, 이를 다시 히팅 수단을 구비하는 히터부(20)로 보내고 히터부(20)에서 온도를 올려 해중합 수행이 가능한 온도로 올린다. 이어서 펌프(30)를 통하여 가열된 해중합 용액을 다시 해중합 용액 저장 탱크(10)로 보낸다.
위의 순서는 하나의 구현 예일 뿐으로 용액 저장 탱크 (10), 히터부(20), 펌프(30) 및 접촉부 (40, 50, 60)의 순서나 설치 방식은 변경 될 수 있다.
예컨대, 다른 예시적인 일 구현예로서, 도 7의 경우에는 해중합 용액 저장 탱크(10)로부터 펌프(30)를 통해 해중합 용액이 접촉부(60)에 제공되고, 히터부(20)는 해중합 용액 저장 탱크(10)를 포함하는 용기 측면에 부착되는 히터일 수 있으며, 이러한 히터를 통해 해중합 용액 저장 탱크(10) 전체의 온도를 일정 온도 이상으로 유지하도록 할 수 있다. 회수관(62)으로부터 회수된 용액은 해중합 용액 저장 탱크(10)로 바로 들어갈 수 있다. 도 7에는 펌프(30)를 구동하는 구동부(31)가 더 도시되어 있다.
한편, 또 다른 예시적인 일 구현예로서, 도 8의 경우에는 해중합 용액 저장 탱크(10)로부터 펌프(30)를 통해 해중합 용액이 접촉부(60)에 제공되고, 히터부(20)는 해중합 용액 저장 탱크(10)와 접촉부(60) 사이에 위치하는 해중합 용액 이송관에 히터가 구비되는 형태일 수 있다. 즉, 해중합 용액을 접촉부(60)에 제공 시 일정한 온도를 유지한 상태로 제공하고자 하는 것이다. 회수관(62)으로부터 회수된 용액은 해중합 용액 저장 탱크(10)로 바로 들어갈 수 있다.
예시적인 구현예들에 있어서, 상기 리페어 장치는 전술한 바와 같이 리페어 대상 부위를 해중합 한 후 이에 열경화성 수지를 제공하고 경화하는 공정을 포함하여 리페어를 수행 할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 리페어 장치를 통해 수지의 일부 또는 전체가 제거된 뒤 얻어진 섬유 골격에 파손이 있을 경우 섬유골격의 일부를 덧붙이기 위한 재봉 공정을 통하여 섬유 골격의 연속성을 더한 뒤 열경화성 수지를 제공하고 경화 공정을 포함하는 리페어를 수행 할 수 있다.
파손 부위의 매트릭스 부위의 부분 용해 결과 남은 섬유 골격은 그 파손 정도에 따라 다음과 같은 방법을 수행 할 수 있다.
즉, 섬유 골격의 파손이 거의 없을 경우에는, 용해된 부분의 섬유 골격이 용해되지 않은 곳의 섬유 골격과 같이 조직체를 유지 할 수 있도록 정렬시킨 뒤 매트릭스 물질을 재 함침 할 수 있다.
섬유 골격의 파손이 있지만 크지 않을 때는, 재봉틀 등을 이용하여 섬유 골격의 연속성을 향상 시킨 후 매트릭스 물질을 재 함침할 수 있다.
한편, 섬유 골격의 파손이 큰 경우에는, FRP를 구성하고 있는 원 섬유 골격과 같은 조직을 갖는 조직체를 덧대고 재볼틀 등을 이용하여 기존 골격과 연결 시켜 복구 시킨 뒤 매트릭스 물질을 재 함침할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 리페어 대상 부위는 구조물의 두께 방향의 일부분에 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 예시적인 일 구현예에 있어서 섬유 강화 수지 경화물의 예인 항공기 노즈 콘의 리페어 대상 부위의 예이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 리페어 장치 및 방법에 의하여 노즈 콘과 같은 구조물의 두께(T) 방향의 일부분(t)에 대하여 리페어를 실시할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 매트릭스 물질의 재함침에는 기존의 핸드레이업, RTM (resin transfer molding), filament winding, laminate, resin spray transfer 등 기존의 FRP 제조 공정을 그대로 이용 가능하다.
이하, 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 구체적인 실시예를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있고, 단지 하기 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것임이 이해될 것이다.
[부분 해중합 실시예 1: 차아염소산나트륨 ( NaOCl ) 수용액과 도 7의 장비를 이용한 CFRP 내의 에폭시 수지 경화물의 부분 용해를 통한 리페어 ]
본 실시예 1에 사용된 리페어 대상 에폭시 수지 경화물은 탄소섬유 강화 플라스틱 (CFRP)이다. 상기 폐 CFRP는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 형태의 에폭시 화합물과 방향족 아민 그룹을 포함한 아로마틱 경화제를 이용하여 생성된 에폭시 수지 경화물과 탄소 섬유로 이루어진 것이다. 이 CFRP는 아로마틱 경화제를 사용하므로 일반적으로 분해하기 상당히 어렵다는 것으로 알려져 있다.
자체 제작한 리페어 대상 CFRP의 에폭시 수지를 부분적으로 녹이고자 하는 부분에 아세트산을 겔을 붙인 뒤 1, 2, 4, 6, 12시간을 전처리 한다.
한편, 도 7의 장비에 차아염소산 나트륨 10% 농도 500 ml와 물 1.5 리터를 넣고 온도를 80℃로 가열한 후 토출량 10리터/min으로 전처리 된 부분에 12시간 분사하였다.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 있어서, 12시간 부분 용해 처리 전과 후를 나타내는 사진이다.
도 10으로부터 확인할 수 있듯이, 가운데 부분만 부분적으로 용해 되어 있으며 양 옆은 원래의 형태를 유지하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 부분적으로 용해된 부분은 섬유 골격을 유지하고 있으며, 용해되지 않는 부분의 섬유 골격과 연속성을 확보하고 있는 것을 알 수 있다.
[부분 해중합 실시예 2: 과망간산칼륨 ( KMnO4 ) 수용액과 도 2의 장비를 이용한 CFRP 내의 에폭시 수지 경화물의 부분 용해를 통한 리페어 ]
본 실시예 2에 사용된 에폭시 수지 경화물로 탄소섬유 강화 플라스틱 (CFRP)이다. 상기 폐 CFRP는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 형태의 에폭시 화합물과 방향족 아민 그룹을 포함한 아로마틱 경화제를 이용하여 생성된 에폭시 수지 경화물과 탄소 섬유로 이루어진 것이다.
자체 제작한 리페어 대상 CFRP의 에폭시 수지를 부분적으로 녹이고자 하는 부분에 아세트산을 적신 솜을 붙인 뒤 1, 2, 4, 6, 12시간을 전처리 한다.
도 2의 장비에 과망간산칼륨 57 mol/l와 물 2 리터를 넣고 온도를 80℃로 가열 한 후 토출량 10리터/min으로 전처리 된 부분에 접촉부를 접합 시킨 뒤 12시간 용액을 순환하였다. 결과적으로 물이 순환된 부분만 에폭시 수지가 용해된 결과를 얻었다.

Claims (24)

  1. 매트릭스 수지 및 충진 섬유를 포함하는 복합 재료의 리페어 방법으로서,
    복합 재료의 리페어 대상 부분에 수지를 해중합할 수 있는 해중합 용액을 제공하여 수지를 해중합하는 단계;를 포함하는 것이고,
    상기 해중합 용액은, 화학식 XOmYn (여기서, X는 수소 또는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이고, Y는 할로겐이고, m은 1 ≤ m ≤ 8을 만족하고, n은 1 ≤ n ≤ 6을 만족한다)로 표현되는 화합물; 및 반응 용매;를 포함하고, 상기 반응 용매는 H2O의 존재하에 XOmYn로부터 X가 해리되고 Y라디칼이 제공될 수 있는 용액; 또는
    전이 금속 원소를 포함하는 전이금속염; 및 반응 용매;를 포함하고, 상기 반응 용매가 전이금속염이 해리될 수 있고 또한 전이 금속을 매개로 한 에폭시 수지 경화물의 산화 반응이 일어날 수 있는 반응 용매인 용액;인 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 수지의 해중합 후 남은 섬유 골격에 매트릭스 수지를 재 함침하는 단계를 더 포함 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 해중합 전 산성 물질로 복합 재료를 전처리하는 단계를 더 포함 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 해중합 후 남은 섬유 골격 일부분에 섬유를 덧대고 재봉하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합 재료는 열경화성 수지가 매트릭스 수지인 섬유 강화 플라스틱(FRP)인 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    반응 용매는 H2O 를 포함하고 유전율이 65 이상 또는 70 이상 또는 75 이상 또는 80 이상인 H2O 기반 반응 용매인 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    반응 용매는 물 단독인 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 화합물은 HOF, HOCl, HOBr, HOI, NaOF, NaOCl, NaOBr, NaOI, LiOF, LiOCl, LiOBr, LiOI, KOF, KOCl, KOBr, KOI, HO2F, HO2Cl, HO2Br, HO2I, NaO2F, NaO2Cl, NaO2Br, NaO2I, LiO2F, LiO2Cl, LiO2Br, LiO2I, KO2F, KO2Cl, KO2Br, KO2I, Ca(OF)2, Ca(OCl)2, Ca(OBr)2, Ca(OI)2, HO3F, HO3Cl, HO3Br, HO3I, NaO3F, NaO3Cl, NaO3Br, NaO3I, LiO3F, LiO3Cl, LiO3Br, LiO3I, KO3F, KO3Cl, KO3Br, KO3I, HO4F, HO4Cl, HO4Br, HO4I, NaO4F, NaO4Cl, NaO4Br, NaO4I, LiO4F, LiO4Cl, LiO4Br, LiO4I, KO4F, KO4Cl, KO4Br, KO4I, NaOCl6, MgO6F2, MgO6Cl2, MgO6Br2, MgO6I2, CaO6F2, CaO6Cl2, CaO6Br2, CaO6I2, SrO6F2, SrO6Cl2, SrO6Br2, SrO6I2, BaO6F2, BaO6Cl2, BaO6Br2, BaO6I2, NaOCl3,NaOCl4, MgO8Cl2, CaO8Cl2, SrO8Cl2, BaO8Cl2로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전이금속염은 KMnO4, K2MnO4, MnSO4, Na2Cr2O7, K2Cr2O7, ZnCr2O7, H2CrO4, Pyridinium Chlorochromate (피리디늄 클로로크로메이트), Pyridinium Dichromate (피리디늄 디크로메이트), RuCl3, Tetrapropylammonium Perruthenate(테트라프로필암모늄 페루테네이트), K3[Fe(CN)6], FeCl3, Fe(NO3)3 Nonahydrate(노나하이드레이트), MeReO3, CuCl, Cu(ClO4)2, Cu(HCO2)2Ni(HCO2)2, Cu(OAc)2, (NH4)2Ce(NO3)6으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 방법.
  11. 매트릭스 수지 및 충진 섬유를 포함하는 복합 재료의 리페어 장치로서,
    수지를 해중합할 수 있는 해중합 용액을 복합 재료의 리페어 대상 부분에 제공하는 해중합 용액 제공부;를 포함하는 것이고,
    상기 해중합 용액은, 화학식 XOmYn (여기서, X는 수소 또는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이고, Y는 할로겐이고, m은 1 ≤ m ≤ 8을 만족하고, n은 1 ≤ n ≤ 6을 만족한다)로 표현되는 화합물; 및 반응 용매;를 포함하고, 상기 반응 용매는 H2O의 존재하에 XOmYn로부터 X가 해리되고 Y라디칼이 제공될 수 있는 용액; 또는
    전이 금속 원소를 포함하는 전이금속염; 및 반응 용매;를 포함하고, 상기 반응 용매가 전이금속염이 해리될 수 있고 또한 전이 금속을 매개로 한 에폭시 수지 경화물의 산화 반응이 일어날 수 있는 반응 용매인 용액;인 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 장치는 수지를 해중합할 수 있는 용액을 저장하는 해중합 용액 저장부; 및
    상기 해중합 용액 저장부로부터 해중합 용액을 공급받아 복합 재료의 리페어 대상 부분에 제공하는 해중합 용액 제공부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 장치는 해중합 용액을 히팅하기 위한 히터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 장치는 해중합 용액 저장부로서, 해중합 용액 저장 탱크;
    해중합 용액 제공부로서, 상기 해중합 용액 저장 탱크로부터 해중합 용액을 공급받아 섬유 강화 플라스틱의 리페어 대상 부분과 접촉하도록 제공하는 해중합 용액 접촉부;
    히터부로서, 상기 리페어 대상 부분과 접촉 후 온도가 떨어진 해중합 용액을 수용하고 히팅하는 히터 탱크; 및
    상기 해중합 용액 저장 탱크와 히터 탱크 사이에 해중합 용액이 순환하도록 하는 펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 장치는 해중합 용액 저장부로서, 해중합 용액 저장 탱크;
    해중합 용액 제공부로서, 상기 해중합 용액 저장 탱크로부터 해중합 용액을 공급받아 섬유 강화 플라스틱의 리페어 대상 부분과 접촉하도록 제공하는 해중합 용액 접촉부;
    히터부로서, 상기 해중합 용액 저장 탱크를 히팅하기 위한 히터; 및
    상기 해중합 용액 저장 탱크로부터 해중합 용액 접촉부로 해중합 용액을 순환시키기 위한 펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 장치는 해중합 용액 저장부로서, 해중합 용액 저장 탱크;
    해중합 용액 제공부로서, 상기 해중합 용액 저장 탱크로부터 해중합 용액을 공급받아 섬유 강화 플라스틱의 리페어 대상 부분과 접촉하도록 제공하는 해중합 용액 접촉부;
    히터부로서, 상기 해중합 용액 저장 탱크 및 해중합 용액 접촉부 사이의 해중합 용액 이송관을 히팅하는 히터; 및
    상기 해중합 용액 저장 탱크로부터 해중합 용액 접촉부로 해중합 용액을 순환시키기 위한 펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해중합 용액 접촉부는 진공 흡착기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  18. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해중합 용액 접촉부는 해중합 용액이 분사되는 분사 노즐; 및 리페어 대상 부위와 접촉한 후의 해중합 용액을 회수하는 회수 관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    히터부는 해중합 용액을 20~200℃ 또는 20~100℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 리페어 장치는 전처리 장치를 더 포함하고,
    상기 전처리 장치는 해중합을 위한 전처리 용액을 저장하는 전처리 용액 저장부; 및 전처리 용액을 방출할 수 있는 전처리 방출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 전처리 용액은 아세트산이고, 상기 저장부는 아세트산의 휘발을 방지하도록 밀봉된 용기 및 상기 용기 내에서 아세트산을 담지하는 담지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 전처리 장치는 펜 형태인 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  23. 제 11 항에 있어서,
    상기 리페어 장치는 해중합 후 얻어진 섬유 골격에 매트릭스 수지를 공급하는 수지 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.
  24. 제 11 항에 있어서,
    상기 리페어 장치는 해중합 후 얻어진 섬유 골격에 추가로 섬유 보강을 수행하는 재봉 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 공정을 이용한 복합 재료 리페어 장치.

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