[스크랩] Lesson 2 : FRP 공법과 구조

몰드

FRP프로덕션 요트 대부분은,  여러개의 암형몰드에서 헐,  덱크,  인테리어 성형품등을 각각 만들어,  그것을 연결 부착시키는 순서를  밟는다.  암형몰드는 마스타 수형을 제품과 같은 수준의 표면마감처리를하여 제작하며,  그것으로부터 암형몰드를 만들고나면,  그후는 동일제품을 표면마감처리할 필요없이 다수생산 할수있게 된다.

 

반면,  원 오프(one-off)정이나 건조척수가 적은 프로덕션정의 경우는 대부분 간이 수형몰드를 사용한다.  간이수형은 몰드 사이즈가 제품의 외피두께만큼 작게 만들어지며, 몰드의 표면은 마감질할 필요가 없고 몰드제작은 매우 간단하다.  대신에 제품 외측면을 마감처리 해주어야만 하기 때문에,  프로덕션졍에는 채택하지 않는 공법이다.

 

핸드레이업

성형품인 FRP는 액체인 폴리에스테르 수지를 천형태의 글라스 수지에 함침시켜 층을 만든후 굳힌것이다.  이작업을 인간이 행한 경우를 핸드레이업이라 부르고  대부분의 FRP요트 건조는 이 방식으로 한다. 프로덕션요트정이란,  자동차나 전자제품과 비교하면 생산대수는 훨씬 적고, 대규모의 자동화가 진행될수 있는 환경이 되기 어려운 요트&보트 산업이기 때문에 핸드레이업 공법은 어쩔수 없는 현상이다.

 

여기서 문제가 되는것은 그 품질관리라고 말할수 있다.  즉 FRP품질은 레이업 작업의 결과에 따라 크게 좌우되기 때문에, 핸드레이업하는 인간에 의하여 품질에 결함이 생길 가능성이 있다고 말할수 있다.  품질을 좌우하는 요인으로서는,  섬유와 수지의 비율이 가장 현저한 영향을 주므로 가능한한 글라스섬유의 함유량을 증가시키는것이 바람직하다. 

 

또 적층내에 기포가 들어간 상태로 경화가 되면 오스모시스라고 하는 화학반응에 의해 열화현상이 일어나고,  제품의 수명에 중대한 영향을 준다.  그 때문에 적층작업중에 탈포를 충분이 행해주어야만 한다.  이들 품질결정 요인은 적층작업원의 능력에 좌우되기 때문에 조선소에서는 유능한 인재의 확보와 공정관리를 철저하게 하는것이 바람직하다.

 

보강재

FRP는 수지를 섬유로서 강화 시킨것으로서 가볍고 매우 강한 강도를 갖고 있지만,  보트빌딩에서는 보다 효율 좋은 강도를 얻기위한 아이디어가 필요하다.  바람과 파도의 스트레스를 선체로 이겨내어야하는 세일링보트에서는, 당연히 변형이 적은 구조로 되어야만 한다. 

 

 글라스 섬유와 폴리에스테르 수지의 FRP를 금속이나 목재와 비교하면, 비중에 비해 상당히 높은 강도를 갖고 있음을 알수있지만,  강성이나 표면탄성율은 떨어진다  이 문제의 한가지 해결책으로,  스티프너라고 부르는 보강재를 설치해 주는 것이있다. 

스티프너의 종류는 많이 있지만,  대표적인것이 헐 길이 방향으로 설치하는 스트링거,  횡 방향으로 설치하는 웝프레임,  종횡의 격벽이 되는 벌크헤드등이 있다. 

 

스티프너외에도 강도를 내는것은 가능하다.  보통의 보트는 헐과 텍크를 갖기 때문에,  이들을 튼튼히 접착해 주면 상당히 견고해 진다.  또 캐빈내의 부품에 대해서도 각각 구조재의 역할을 부여하도록 설계 하는것이 좋다.  이러한 접착부분이나 캐빈내의 부재에 효율이 좋은 구조강도를 갖게끔하는 것이,  가벼우면서도 결점이 없는 제품을 만드는 비결이라고 말할수 있다.

 

샌드위치구조

FRP성형품은 통상적으로 여러층의 섬유층을 만들어주며 필요한 강도는 섬유의 종류와 층의 수를 변화 시켜줌으로써 대응할수 있지만,  또다른 방법으로 샌드위치 구조가 있다. 

이것은 비중이 작은 코어재(芯材)의 양면을 FRP로 입힌것으로 중량을 증가시키지 않으면서 두께를 늘려줌으로써,  단위 중량당 강도를 매우 높일수 있다. 

 코어재로 사용되는 것은 발사나 PVC폼등이 있지만 초근에는 각종 소재로 만든 허니콤등도 원오프정에서 사용한다. 

 그러나 생산 코스트를  낮추어야하는  프로덕션정에서는  PVC폼이 일부 사용되는 정도이다. 

 

요트의 일부를 샌드위치 구조로 하는 경우 가장 유효한것은 덱크이다.  덱크는 중심(重心)보다 높은 위치에 있기 때문에,  이 중량을 경감하는 것은 보트 자체의 안정성을 확보하는 일도 된다.  반면 혈은 파도나 해상부유물에 의한 직접충격을 받는 장소이므로 충격에 강한 단판구조를 선호하는 빌더들도 많다.

 

공정수,  부품수

효율 좋은 작업이 직접적 이익이 되기 때문에 조선소에서는,  작업공정과 부품수를 줄이는 것이 효율화의 유효한 수단이 된다.  FRP공사의 경우는 몰드의 수를 줄이기도 하고,  헐/덱크의 접합 또,  캐빈내에 설치되는 이너 몰드이 설계에 대해 충분히 검토를 해야한다. 

 

프로덕션 요트에 필요한 대물(大物)의 일반적 몰드는 헐, 덱크 각각 1개씩이며,  헐은 센터라인상에서 분리되는 형을 사용하는 경우가 많다.  이너몰드의 수는 1개인 경우부터 5개나 6개인 경우도 있으며, 보트의 사이즈나 컨셉등에 따라 달라진다.  공정수를 생각한다면 가능한한 갯수가 적을수록 좋을 것이다. 

 

또,  킬에서의 하중을 지지해주는 플로어재나 스티프너 등도 이너몰드에 끼워 맞춰지는 형으로 만들면 공정수와 부품수를 대록 감소시킬수 있지만,  필요한 강도를 확보하기 위해서는 높은 정밀도로 제조하고 취부해야 할것이다.

출처 : woodenboat 제작 동호회

글쓴이 : 어니스트 원글보기

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