KR102000599B1 - 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 방법은, 기압차를 이용하여 접혀진 섬유 백을 팽창시키는 단계, 상기 섬유 백의 외피층과 내피층 사이에 배치된 섬유층에 수지 조성물을 확산시키는 단계 및 상기 수지 조성물을 경화하는 단계를 포함한다.

Description

우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR MANUFACTURING EXPANDED STRUCTURE USING RESIN-INFUSION CURING AND AVALIABLE IN SPACE}

본 발명은 구조물 제조 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 방법 및 시스템에 관한 것이다.

수십년간, 통신, GPS, 기상, 첩보 등 여러가지 새로운 요구에 따라서 우주개발은 지속적으로 성장하여 왔으며, 더 크고 고 성능을 가지는 인공위성이나 유인 우주모듈을 개발하기 위해서 노력해 왔다. 하지만, 인공위성 또는 유인 우주선과 같은 인공의 구조물을 우주궤도에 위치시킬 때 발사체의 크기와 성능에 의해 구조물의 부피와 무게가 제한되었다.

미국 NASA 의 경우는 세계에서 가장 큰 발사체 중 하나인 우주왕복선 프로그램을 통해 국제 우주정거장과 대형 위성들을 성공적으로 궤도에 안착시켰다. 국제 우주정거장은 1990년대 Zarya 를 시작으로 여러 가지 모듈이 합체되었고 현재는 15개의 가압모듈이 설치되었다. 모듈 대부분은 우주왕복선 프로그램으로 설치되었으며, 따라서 외경은 4-5m 로 제한되어 있다. 비록 우주왕복선 프로그램은 중단되었지만 더 크고 고성능의 발사체를 만들기 위한 노력은 아직도 계속되고 있다. 하지만 이런 대형 발사체의 개발은 막대한 비용과 위험요소를 동반하고 있다.

최근 이러한 대형 발사체의 운용 비용과 위험요소를 줄이기 위해 크기를 변화시킬 수 있는 확장형의 우주구조물에 대한 개발이 지속되고 있다. 확장형의 우주구조물은 발사체의 크기에 대한 한계를 해결할 수 있는 대안으로 떠오르고 있다. 최근 Bigelow aerospace 에서는 확장가능한 전개형의 압력모듈, BEAM, Bigelow Expandable Activity Module을 개발하였고 현재는 우주정거장에 도킹되어 1년간의 시험운행을 시작하였다. 이런 확장 가능한 형태의 모듈이 성공적으로 작동하였을 경우에는 많은 이점이 있다. 우선 같은 사용 공간을 가지는 우주 구조물의 발사 비용을 획기적으로 낮출 수 있다. 그리고 큰 사용 공간으로 인해서 많은 수화물 연료 등을 저장하거나 공간의 제약이 있던 다양한 미션을 수행할 수 있다. 또한 달이나 화성 같은 곳에 실제 거주 가능한 공간을 만들 수 있다.

하지만 위험한 우주환경요소 고진공, 원자산소, 자외선, 열사이클과 M/OD의 초고속 충돌의 영향에 대해서는 연구된 바가 없거나 매우 미미하여 기존 금속 기반의 우주구조물에 큰 위험요소를 가지고 있다. 우주환경에서의 M/OD는, 크기가 작아 지상에서 추적할 수 없으며, 보통 수십-수 mm 이하의 크기로 된 평균 7km/s 속도로 충돌하는 물체를 말한다. 큰 크기의 우주파편들은 회피기동을 하여 충돌을 피할 수 있지만, M/OD의 경우는 보호성능이 있는 우주구조물의 외벽으로 막아 낼 수 밖에 없다.

우주개발이 되면서 인공적인 M/OD 의 수가 매우 늘어났고 현재 1cm 10cm 의 크기의 M/OD 는 수십만개 1cm 이하의 수백만개 이상의 M/OD 가 존재하고 있다. 이런 M/OD 의 초고속 충돌충부터 우주구조물을 보호하기 위해서 다양한 해석 시험이 수행되어있고 특별히 국제 우주정거장에는 이중으로 또는 그 이상의 개수로 구성된 알루미늄 범퍼인 Whipple shield 개념이 도입되어서 매우 작은 면밀도를 가지면서 효과적으로 보호하고 있다.

하지만 현재까지 나온 확장형 우주구조물 개념의 경우는 Kevlar 와 같은 고성능 섬유직물로 이루어져 있기 때문에 보호 효과가 매우 미미할 것으로 예측된다. 현재 확장가능한 우주구조물을 개발하기 위해서 섬유에 기지재료가 반경화된 B-stage 형태의 복합재료의 경화를 시험한 바 있다(https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1008/1008.5236.pdf.). 하지만 반경화 형태의 복합재료의 경우에는 이미 형태가 어느정도 갖추어져 있기 때문에 직조된 섬유 정도의 큰 확장성을 기대하기가 어렵다. 또한 반경화 형태의 기지재료가 원자산소와 같은 표면에 노출되어서 좋은 기계적 강도를 유지하기 어려운 점이 보고되었다.

본 발명의 일 과제는, 큰 확장성을 가지면서, 높은 보호성능을 가질 수 있는 구조물을 제조할 수 있는 방법 및 이를 구현할 수 있는 시스템을 제공하는 것에 있다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 방법은, 기압차를 이용하여 접혀진 섬유 백을 팽창시키는 단계, 상기 섬유 백의 외피층과 내피층 사이에 배치된 섬유층에 수지 조성물을 확산시키는 단계 및 상기 수지 조성물을 경화하는 단계를 포함한다.

상술한 방법을 구현하기 위한 시스템은, 외피층, 내피층 및 상기 외피층과 내피층 사이에 배치된 섬유층을 포함하는 섬유 백, 상기 섬유 백과 외부 구조물을 결합하며, 상기 섬유 백 내부 공간에 공기를 제공할 수 있도록 개구부를 갖는 결합부 및 상기 내피층에 형성된 수지 주입부를 통해, 상기 섬유층에 수지 조성물을 제공하는 수지 제공부를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 외피층에는, 상기 섬유층에 음압을 제공하도록 상기 섬유 백의 외부 공간과 연결되는 음압 제공부가 형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 외피층은 금속층과 세라믹층의 적층 구조를 갖는다.

일 실시예에 따르면, 상기 섬유층은, 아라미드(Aramid) 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 섬유, 자일론(Zylon) 섬유, 나일론 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene) 섬유, PBO(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) 섬유 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 내피층은 고분자 필름을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물은, 열경화성 수지 조성물 또는 광경화성 수지 조성물을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 섬유 백은, 상기 섬유층에 상기 수지 조성물을 제공하기 위한 다공성 스피랄 코드를 더 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 접힘이 용이한 섬유 백을 우주 공간에서 팽창시키고, 우주 공간의 진공을 이용하여 상기 섬유 백의 섬유층에 수지를 확산 시킨 후, 이를 경화하여 높은 물성을 갖는 확장 구조물을 형성할 수 있다. 이에 따르면, 크기가 큰 우주 구조물의 이송 및 설치가 용이할 뿐만 아니라, 미소 구체의 초고속 충격에 대하여 우수한 보호성능을 가질 수 있다.

또한, 상기와 같은 섬유 복합 강화 재료로 구조물을 구성함으로써, 금속 또는 세라믹 보호 플레이트의 사용을 최소화함으로써, 더욱 개선된 확장성을 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템의 접혀진 상태의 섬유 백을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템을 이용하여 섬유 백이 확장되는 과정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템을 이용하여 확장된 섬유 백을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템에서, 수지 제공부와 연결된 섬유 백을 부분적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템에서, 스피랄 코드를 포함하는 섬유 백을 부분적으로 도시한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 먼저 구조물의 설치 공간에서 섬유 백을 팽창시킨다(S10). 상기 섬유 백의 팽창은 기압차를 이용한 것일 수 있다. 다음으로, 상기 섬유 백의 섬유층에 수지 조성물을 확산시킨다(S20). 상기 수지 조성물의 확산을 위하여 상기 섬유층에는 음압이 제공될 수 있다. 다음으로, 상기 섬유층에 확산된 수지 조성물을 경화하여 섬유 강화 복합 재료를 형성한다(S30). 상기 방법의 구체적인 과정 및 이를 구현하기 위한 시스템은 아래에서 보다 자세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템의 접혀진 상태의 섬유 백을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템을 이용하여 섬유 백이 확장되는 과정을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템을 이용하여 확장된 섬유 백을 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템에서, 수지 제공부와 연결된 섬유 백을 부분적으로 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템에서, 스피랄 코드를 포함하는 섬유 백을 부분적으로 도시한 단면도이다.

도 2 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 우주 공간에서 이용가능한 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템은 섬유 백(10)을 포함한다. 상기 섬유 백(10)은, 섬유층을 주요 구성으로 포함하여, 유연성을 갖는다. 예를 들어, 상기 섬유 백(10)은, 지상 및 비행체 내에서는 도 2에 도시된 것과 같이 접혀진 상태로 유지되고, 우주 공간에서 기압차에 의해 확장되어 확장 구조물을 형성할 수 있다. 상기 섬유 백(10)의 접혀진 상태를 유지하기 위하여, 상기 섬유 백(10)의 내부는 낮은 압력, 예를 들어, 진공 상태가 유지될 수 있다.

상기 섬유 백(10)은 결합부(20)를 포함할 수 있다. 상기 결합부(20)는 상기 섬유 백(10) 또는 상기 섬유 백(10)의 확장에 의해 형성된 구조물을 다른 구조물, 예를 들어, 인공 위성, 우주 정거장 등에 연결할 수 있다. 또한, 상기 결합부(20)의 개구부(22)를 통하여, 상기 섬유 백(10)의 확장 시, 공기가 제공될 수 있다.

예를 들어, 우주 공간에서, 상기 섬유 백(10) 내부로 공기가 제공될 경우, 섬유 백(10) 내부와 외부의 기압 차에 의해, 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 섬유 백(10)이 확장(또는 팽창)된다. 상기 섬유 백(10)은, 섬유층을 주요 구성으로 포함하므로, 이러한 기압차에 의한 압력에 의해 용이하게 확장될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 섬유 백(10)은, 섬유층(14), 내피층(16) 및 외피층(12)을 포함하는 다층 구조를 갖는다. 상기 내피층(16)은, 상기 섬유 백(10)의 확장에 의해 형성되는 내부 공간과 접하며, 상기 외피층(12)은 상기 섬유 백(10) 외부의 공간, 예를 들어, 우주 공간과 접할 수 있다. 상기 섬유층(14)은 상기 외피층(12)과 상기 내피층(16) 사이에 배치된다.

예를 들어, 상기 섬유층(14)은 높은 물성을 갖는 고성능 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유층(14)은, 아라미드(Aramid) 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 섬유, 자일론(Zylon) 섬유, 나일론 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene) 섬유, PBO(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) 섬유 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유에 대한 제품들, 예를 들면, "Kevlar", "Twaron", "Heracron", "Spectra", "Dyneema", "Zylon", "Gore-Tex", "Nomex", "Dacron" 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유층(14)은, 상기 섬유들의 배열된 다발 또는 직물을 포함할 수 있다. 상기 섬유층(14)의 밀도가 높을수록, 상기 섬유 백(10)으로부터 형성된 구조물의 강도가 높아질 수 있으나, 섬유 사이의 마이크로 채널이 감소하여, 수지 조성물의 확산이 어려워지거나, 불균일해질 수 있으므로, 적정한 밀도를 갖도록 조정될 수 있다.

상기 외피층(12)은, 상기 섬유층(14)을 외부로부터 보호하는 역할을 할 수 있다. 상기 외피층(12)은 금속층과 세라믹층이 적층된 다층구조를 가질 수 있으며, 상기 금속층과 세라믹층을 고분자 필름 위에 적층될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속층은, 금, 은, 알루미늄, 구리, 니켈, 크롬, 텅스텐 등을 포함할 수 있으며, 상기 세라믹층은 탄화붕소, 알루미나 등을 포함할 수 있다. 상기 고분자 필름은 폴리올레핀, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 내피층(16)은 고분자를 포함하는 필름일 수 있다. 상기 내피층(16)은, 폴리올레핀, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 포함할 수 있다. 상기 내피층(16)은 상기 섬유층(14) 내에 침입하는 수지가 상기 섬유층(14) 밖으로 나오는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 외피층(12)과 상기 내피층(12)은, 상기 수지를 경화하기 위한 유연 몰드 역할을 할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 섬유 백(10)이 확장된 후, 수지 제공부(40)는 상기 섬유백(10)에 수지 조성물을 제공한다. 상기 수지 제공부(40)는 상기 수지 조성물을 저장 및 이송하는 수지 탱크일 수 있다. 도 2에서, 상기 수지 제공부(40)는 상기 섬유 백(10) 내부에 배치되는 것으로 도시되었으나, 이는 설명을 위한 일예이며, 상기 수지 제공부(40)는 상기 섬유 백(10) 외부, 예를 들어, 다른 우주 구조물 내부에 배치되고 호스 등을 통하여, 상기 섬유 백(10)과 연결될 수 있다.

예를 들어, 상기 섬유 백(10)의 내피층(16)은 상기 수지 조성물을 상기 섬유층(14)에 제공하기 위한 수지 주입부(17b)를 가질 수 있으며, 상기 외피층(12)은 상기 섬유층(14)에 음압을 제공하기 위한 음압 연결부(17a)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 음압 연결부(17a)는 외부와 연결된 개구일 수 있다. 우주 공간에서, 상기 음압 연결부(17a)는 우주 공간과 연결될 수 있으며, 이 경우 에어벤트로 작동함으로써 상기 섬유층(14)에 음압을 제공할 수 있다. 상기 섬유층(14)은, 섬유들 사이의 공간, 즉 마이크로채널을 갖는다. 따라서, 상기 수지 주입부(17a)를 통해, 상기 섬유층(14) 내로 들어온 수지 조성물은, 상기 음압 연결부(17a)를 향하여, 상기 섬유층(14) 내에서 확산될 수 있다.

상기 섬유층(14) 내에서 확산된 수지 조성물, 우주 공간에서의 열 또는 방사선에 의해 경화되어, 섬유 강화 복합 재료를 형성할 수 있다.

상기 수지 조성물은 열경화성 조성물 또는 광경화성 조성물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 수지 조성물은, 에폭시 수지 20 내지 40 중량%, 불포화카르복시산 5 내지 20 중량%, 아민계 촉매, 0.1 내지 1 중량%, 이소시아네이트 0.1 내지 10 중량%, 스티렌모노머 희석제 30 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 에폭시수지로는 비스페놀A형 에폭시를 사용하는 것이 바람직하다. 비스페놀A형 에폭시에는 벤젠핵(Bisphenol A)이 있기 때문에 자유회전이 힘들며, 이것이 내약품성과 접착성 강인성 고온특성을 증가시킬 수 있다.

상기 불포화카르복시산으로는 상기 에폭시수지에 반응시키는 아크릴산, 메타크릴산을 사용하 수 있다. 또한 상기 불포화카르복시산은 푸마르산, 무수 말레산, 말레산, 이타콘산 등의 다른 불포화 디카르본산을 소량 추가하거나 이들 단독 또는 2종 이상을 같이 사용하는 것도 가능하다.

상기 아민계 촉매는 상기 에폭시수지와 불포화카르본산의 중축합반응 촉매로서, 트리에틸아민, 에틸트리메틸암노늄브로마이드, 디메틸벤질아민, 디-n-부틸아민 중에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 이소시아네이트는 비닐에스테르 주쇄의 수산기와 우레탄결합을 위해 사용되는 것으로 톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네트, p-페닐렌디이소시아네이트, 크실릴렌디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌디이소시아네이트, 3,3'-디메틸디페닐-4,4'-디이소시아네이트, 디아니시딘이시소시아네이트, 테트라메틸크실릴렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트, 트랜스-1,4-시클로헥실디이소시아네이트, 노르보르넨디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

도 5 및 6을 참조하면, 상기 섬유 백(10)은, 상기 수지 조성물의 확산을 용이하게 하기 위한 다공성 스피랄 코드(18, spiral code)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 스피랄 코드(18)는 수지 주입 코드(30)와 연결되어, 상기 수지 주입 코드(30)로부터 상기 스피랄 코드(18)에 상기 수지 조성물이 주입될 수 있다. 상기 수지 주입 코드(30)는 상기 수지 제공부(40)와 연결될 수 있다.

상기 스피랄 코드(18)는 상기 섬유 백(10)에 전체적으로 배치되도록, 복수개가 열을 지어 배열되거나, 지그 재그 방향으로 연장될 수 있다.

예를 들어, 도 5를 참조하면, 상기 스피랄 코드(18)는 상기 섬유층(14)과 상기 내피층(16) 사이에 배치될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 스피랄 코드(18)는 상기 섬유층(14)과 상기 외피층(12) 사이에 배치되거나, 상기 섬유층(14)에 함입될 수도 있다.

상기 스피랄 코드(18)는 다공성을 가지므로, 상기 스피랄 코드(18) 내부의 수지 조성물이 주변 영역으로 쉽게 확산될 수 있다.

본 발명에 따르면, 접힘이 용이한 섬유 백을 우주 공간에서 팽창시키고, 우주 공간의 진공을 이용하여 상기 섬유 백의 섬유층에 수지를 확산 시킨 후, 이를 경화하여 높은 물성을 갖는 확장 구조물을 형성할 수 있다. 이에 따르면, 크기가 큰 우주 구조물의 이송 및 설치가 용이할 뿐만 아니라, 미소 구체의 초고속 충격에 대하여 우수한 보호성능을 가질 수 있다.

또한, 상기와 같은 섬유 복합 강화 재료로 구조물을 구성함으로써, 금속 또는 세라믹 보호 플레이트의 사용을 최소화함으로써, 더욱 개선된 확장성을 가질 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 구조물의 제조 시스템은, 우주 공간과 같이 큰 확장성이 필요한 공간에서의 구조물 제조를 위하여 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

1. 기압차를 이용하여 접혀진 섬유 백을 팽창시켜 상기 섬유 백의 외피층과 이격되고 내피층에 접하는 내부 공간을 확장하는 단계;
   상기 내피층에 형성된 수지 주입부를 통해 상기 섬유 백의 외피층과 내피층 사이에 배치된 섬유층에 수지 조성물을 제공하는 단계;
   상기 외피층에 접하고 상기 내피층과 이격되는 외부 공간과 상기 내부 공간의 기압차에 의해 상기 섬유층에서 상기 수지 조성물을 확산시키는 단계; 및
   상기 수지 조성물을 경화하는 단계를 포함하는 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 방법.
2. 외피층, 내피층 및 상기 외피층과 내피층 사이에 배치된 섬유층을 포함하는 섬유 백;
   상기 섬유 백과 외부 구조물을 결합하며, 상기 섬유 백의 외피층과 이격되고 내피층에 접하는 내부 공간에 공기를 제공할 수 있도록 개구부를 갖는 결합부; 및
   상기 내피층에 형성된 수지 주입부를 통해, 상기 섬유층에 수지 조성물을 제공하는 수지 제공부를 포함하고,
   상기 외피층에 접하고 상기 내피층과 이격되는 외부 공간과 상기 내부 공간의 기압차에 의해, 상기 섬유층에서 상기 수지 조성물이 확장되는 것을 특징으로 하는 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 외피층에는, 상기 섬유층에 음압을 제공하도록 상기 섬유 백의 외부 공간과 연결되는 음압 연결부가 형성된 것을 특징으로 하는 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 외피층은 금속층과 세라믹층의 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템.
5. 제3항에 있어서, 상기 섬유층은, 아라미드(Aramid) 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌(polypropylene) 섬유, 자일론(Zylon) 섬유, 나일론 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene) 섬유, PBO(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) 섬유 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템.
6. 제3항에 있어서, 상기 내피층은 고분자 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템.
7. 제3항에 있어서, 상기 수지 조성물은, 열경화성 수지 조성물 또는 광경화성 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템.
8. 제3항에 있어서, 상기 섬유 백은, 상기 섬유층에 상기 수지 조성물을 제공하기 위한 다공성 스피랄 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 침투 경화를 이용한 확장 구조물 제조 시스템.

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