1.열가소성 수지 : 열을 가할 때마다 녹거나 유연하게 되지만, 냉각되면 다시 단단하게 굳어지는
플라스틱.

① 이용 방법…열을 가해 녹이거나 부드럽게 만든 후, 형틀을 이용하여 제품을 만들 수 있음.

② 종류…폴리염화비닐 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 나일론 수지, 아크릴 수지

2. 열경화성 수지 : 열에 의해 한번 굳어지면 다시 열을 가해도 녹거나 유동성이 있는 물질로
되돌아가지 않는 플라스틱.

① 이용 방법…수지에 경화제를 첨가해 경화가 일어나고 있는 과정 중에 형틀을 이용하여 제품을
만들어야 함.

② 종류…페놀 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 요소 수지 등.

3. 플라스틱의 용도

▼ 플라스틱의 종류별 용도

종 류
용 도

(열가소성 수지)
아크릴 수지
섬유, 간판, 광학 렌즈, 전등 케이스 등

폴리스티렌 수지
스티로폼, 고주파 전기 절연재, 포장재 등

폴리염화비닐수지
전선 피복, 관, 필름, 비닐 장판, 호스, 인조 가죽, 병 등

폴리에틸렌 수지
포장용 필름, 코팅 재료, 주방 용기, 전기 절연 재료, 장난감 등

(열경화성 수지)
페놀 수지
전화기, 전기 배전판, 공구함, 목재 접착제 등

멜라민 수지
고급 기계나 식기류, 건축용 장식판 등

실리콘 수지
장난감, 접착제 등

요소 수지
단추, 일용품 재료, 접착제 등

자동차와 비행기는 중량을 감소시킬 필요가 있는데, 그 방법의 하나는 탄소섬유 강화아크릴 기념품(carbon-fiber-reinforced plastics) 또는 CRP라고 불리는 재료를 사용하여 가능한 한 많은 부품을 만드는 것이다. 그런데 지금까지, 이러한 부품은 손으로 제작되었다. 오늘날, 자동차 대량생산에도 적절한 자동화된 생산방법이 개발되고 있다.

자동차 제작회사와 비행기 제작회사는, 그들의 생산 모델의 무게에 관한 한 매우 특별한 관심을 경주하고 있다. 무게가 가벼워질수록, 소비하는 연료가 적어지고 그것은 대기에 배출하는 이산화탄소의 양이 준다는 것을 의미한다. 만약 자동차의 무게가 100kg을 줄게 되면, 그 형태와 운전스타일에 따라 100km 이동거리당 03~06리터의 연료를 절감할 수 있다. 또한, 이것은 1km당 7~12mg의 이산화탄소 배출이 감소함을 의미한다.

새로운 재료, 결합한 기술 그리고 경량의 제작 콘셉트가 자동차의 무게를 경량화시킬 수 있도록 도울 것이다. 특히 유망한 것은 줄여서 CRP라고 부르는 탄소섬유 강화아크릴 기념품이다. 이것은 강철보다 약 60% 경량이며 알루미늄보다 약 30% 경량이다. 또한, 이 재료는 절대로 녹슬지 않으며 몸체 부품과 같은 충돌과 관련된 구조에 사용될 수 있다. 이러한 재료는 아크릴 기념품 매트릭스 내에 임베딩된 탄소섬유로부터 안정성을 갖는다. 수요에 따라, 섬유는 여러 층과 다양한 방향으로 겹쳐질 수 있다.

비행기와 포뮬라 원(Formula One) 자동차에서 발견되는 부품의 많은 부분은 이미 탄소섬유 강화아크릴 기념품(CRP)로 제작된다. 강화 아크릴 기념품을 사용하여 부품을 제작하는 것은 많은 노력이 투입되는 작업이다. 많은 제작단계가 아직도 수동으로 제작되며 자동화된 제작 단계조차도 종종 손으로 재작업되어야 한다. 이제, BMW사는 그들의 새로운 모델인 I3를 위해 새로운 단계로 발전을 진행 중이며, 이 모델은 거의 전체가 탄소섬유 강화아크릴 기념품(CRP)로 제작된 몸체로 2013년에 조립 라인이 구성될 것이다.

뮌헨(Munich)-아우그스부르그(Augsburg)-잉골스타트(Ingolstadt) 지역의 지원 조직과 함께, 72개의 회사와 교육훈련기관 그리고 연구소가 탄소섬유 강화아크릴 기념품(CRP)에 대한 대량생산을 이루기 위한 MAI Carbon Leading-Edge Cluster Initiative를 창조하기 위한 조직에 결합했다. 이 클러스터는 독일연방 교육연구부(BMBF, German Federal Ministry of Education and Research)에 의해 지원되는 Leading-Edge Cluster Competition을 수상한 조직이다. 이 이니셔티브는 독일연방 교육연구부(BMBF)로부터 4천만 유로의 자금지원을 받고 있다. 나머지 40백만 유로는 산업계로부터 지원된다. Audi사 및 BMW사와 함께, 이 클러스터의 주요 파트너는 프라운호퍼 연구소의 프로젝트 그룹인 [Functional Lightweight Design FIL]이다.

이 프로젝트 그룹은 2009년에 독일 아우구스부르그에 있는 프라운호퍼 연구소 화학기술 ICT(Chemical Technology ICT)의 산하 운영조직으로 설립되었다. 독일 바이에른 주의 자금지원을 받는 이 프로젝트 그룹은, 다가오는 여러 해 동안 독립적인 프라운호퍼 연구소 내로 편입될 것으로 예상한다. “우리의 목표는 5년 기간의 프로젝트 기간에 걸쳐, 탄소섬유 강화아크릴 기념품(CRP) 제작 비용을 90%까지 감축하는 것이다. 우리는 주로 대량 생산에 적절한 새로운 제작방법을 통해 이 작업을 완수할 계획이다.”라고 프라운호퍼 연구소 프로젝트 그룹의 책임자이자 뮌헨 공과대학교 Carbon Composites 분야 소유주인 Klaus Drechsler 박사는 말했다. 현재의 직위에 임명되기 이전에, Drechsler 박사는 몇 년 동안 Daimler-Chrysler사에서 연구를 진행했는데, 그는 이 연구를 독일 슈투트가르트의 비행기 디자인연구소(Institute of Aircraft Design)로 이전한 바 있다.



아우크스부르크의 연구진들은 이미 자동차 산업을 위한 새로운 생산방법을 개발한 바 있다. 이 방식은 직물 산업에 사용되는 전형적인 장치인 기계 편조기(braiding machine)를 프라운호퍼 연구소 화학기술 ICT(Chemical Technology ICT)에 의해 더욱 발전적으로 개발된 인발 시스템(pultrusion system)에 결합한 것이다. 기계 편조기(braiding machine)는 건조한 탄소섬유를 정확한 형태로 제공하며, 인발시스템(pultrusion system)은 그것을 수지로 덮는다.

이 방법에서 특수한 것은, 현재까지 수동으로 진행했던 모든 것이 즉, 섬유를 툴 내에 위치시키고 생산 라인업을 구성하며 수지가 분사되는 것 모두가 지금은 자동화되었다. 수동으로 제작할 때는, 개별 부품은 단계별로만 제작되며 모든 부품의 일정 길이만 되었다. 그렇지만, 새롭게 개발된 시스템은 부품들을 연속적으로 생산하기 때문에, 생산할 수 있는 부품은 이론적으로 무한하게 길게 된다. 이 프로젝트의 후원자는 독일연방 교육연구부(BMBF)이다. 개발 파트너는 Audi사와 기계 엔지니어링 회사인 Voith사이다.

프라운호퍼 연구소 프로젝트 그룹은 항공산업에도 마찬가지로 제공하기 위한 작업을 진행 중이다. 다른 무엇보다도, Premium Aerotec사와 Eurocopter사의 연구원들과 함께, 연구진들은 대규모의 탄소섬유 강화아크릴 기념품(CRP) 부품을 완전자동으로 생산하는 방법을 개발 중이다. 이 기술의 핵심은 레잉 헤드(laying head)를 가진 로봇이다. 이 로봇은 수지-코팅의 탄소섬유를 집어들어 그것을 툴 내에 놓으면 섬유는 단단하게 굳게 된다.



이 단계는 지금까지 손으로 시행되었고, 많은 스크랩을 남기는 정교한 작업이며 항상 최적화된 품질 수준을 유지하지도 않는다. 다른 한편으로, 자동화된 프로세스는 대량생산에 적합하며 우수하고 연속적인 품질을 제공한다. 그리고 스크랩도 만들지 않으며 1mm의 섬유도 허비하지 않는다. 로봇은 현재 독일 아우크스부르크의 실험실에서 밤낮으로 작업 중이다. 로봇이 생산하는 부품은 Airbus사에서 검사된다. “이 생산방식은 비행기 제조에 있어서의 시리즈 생산(series production)에 적용될 좋은 기회가 되며 약 2년 이내에 시작될 것이다.”라고 Drechsler 박사는 기쁘게 발표했다. 이 프로젝트는 항공분야의 연구 프로그램 프레임워크 내에서 독일연방 경제기술부 BMWI(German Federal Ministry of Economics and Technology BMWI)에 의해 지원된다. 프로젝트 규모는 1백만 유로를 훨씬 넘어선다.