세계 각국에서 탄소중립을 위한 정책을 시행하면서 부품소재의 경량화 기술을 통해 근본적인 연비향상을 이끌어내고 있다. 비강성, 비강도 내식성 등 우수한 기계적 특성을 가지고 있는 유리섬유, 탄소섬유 강화플라스틱을 활용한 능직 GFRP/CFRP 적층 하이브리드 복합재를 제작해 경제성을 높이면서 제조자가 원하는 복합재료의 장점을 구현해내고 있다. 복합재료는 제작공법에 따라 기계적 물성치가 달라지게 된다. 따라서 산업현장에서 적용되는 성형방식으로 MMB 시험편을 제작하여 사전 안전성 평가의 기초자료 제공을 목적으로 혼합모드 파괴시험을 수행하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, 인장시험을 통해 얻어진 인장강도는 능직 GFRP, CFRP 그리고 GFRP/CFRP 적층 하이브리드 복합재에서 각각 259MPa, 400MPa 그리고 307MPa로 얻어졌다. 포아송비는 각각 0.1, 0.11 그리고 0.12로 측정되었다. 탄성계수는 각각 45GPa, 135GPa 그리고 108GPa로 얻어졌다.
둘째, MMB(Cupper) 시험편을 이용한 혼합모드 파괴시험의 GIC는 모드 I 기여분 하중에서의 파괴인 성치 값을 나타내며 a0/L=0.3, 0.4 및 0.5에서 각각 17.24 J/m², 14.02 J/m² 및 7.53 J/m²로 얻어졌다. 초기균열 길이가 증가함에 따라 균열 성장 개시 시점에 GIC의 값이 감소하는 것으로 나타났다.
GIIC는 모드 II 기여분 하중에서의 파괴인성치 값을 나타내며 a0/L=0.3, 0.4 및 0.5에서 각각 0.15 J/m², 0.07 J/m², 0.004 J/m²로 얻어져 GIC와 비교했을 때 매우 작은 값으로 나타났다. 균열 길이가 길어질수록 층간 임계 에너지해방률은 GIC와 동일하게 초기에 최댓값으로 나타나고 이후 균열이 진전되면서 지속적으로 감소하는 형태로 나타났다.
셋째, MMB(Gupper) 시험편을 이용한 혼합모드 파괴시험의 GIC는 a0/L=0.3, 0.4 및 0.5에서 각각 15.38 J/m², 11.23 J/m² 및 7.01 J/m²로 얻어졌다. a0/L비가 커질수록 균열 성장 개시 시점에 GIC의 값이 감소하는 것으로 나타났다.
GIIC는 a0/L=0.3, 0.4 및 0.5에서 각각 0.13 J/m², 0.06 J/m² 및 0.0015 J/m²로 얻어져 GIC와 비교했을 때 매우 작은 값으로 나타났다. 균열 길이가 길어질수록 층간 임계 에너지해방률은 GIC와 동일하게 초기에 최댓값으로 나타나고 이후 균열이 진전되면서 지속적으로 감소하는 형태로 나타났다.
넷째, 초기균열 길이 변화에 따른 에너지해방률 GI/GII의 기울기를 통해 모드 I과 모드 II의 영향성을 확인하여 초기균열 길이가 증가함에 따라 기울기가 점차 증가하는 것을 확인하였다. MMB(Cupper)에서 GI/GII의 기울기는 a0/L=0.3, 0.4 및 0.5에서 각각 80.18, 103.71 및 127.59로 나타났다. MMB(Gupper)에서는 각각 41.82, 55.31, 60.64로 나타났다. 하중을 받는 방향과 관계없이 에너지해방률 파괴인성치 중에서 모드 I의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다.
다섯째, MMB(Gupper)의 파괴인성치는 MMB(Cupper)의 경우보다 a0/L=0.3, 0.4 및 0.5에서 89%, 80% 및 93% 수준으로 나타났다. 또한, 전체 에너지해방률은 모드 I의 영향을 많이 받았으나 초기균열 길이가 증가함에 따라 모드 II의 영향성이 다소 증가하는 것으로 나타났다.