In this study, Carbon fiber/epoxy composites were exposed to the natural outdoor environment of Korea’s southern coastal region for eight years to quantitatively evaluate the degradation of their mechanical properties and thermal stability. The specimens were subjected to environmental conditions involving simultaneous exposure to ultraviolet radiation, salt, and precipitation. Annual measurements were conducted to assess moisture absorption, tensile and compressive strengths, in-plane and interlaminar shear strengths, and Glass transition temperature (Tg). Cross-sectional analysis revealed that the surface protection film began to degrade after four years, while the internal Glass barrier remained structurally intact. Moisture absorption increased over the first four years and then gradually declined. Tensile and compressive strengths fluctuated within 5% of their initial values, and shear strengths remained stable within a ±10% range. Tg decreased by approximately 12% compared to unexposed specimens. This study provides empirical data on the long-term environmental degradation behavior of composites under real-world outdoor conditions that are difficult to replicate through single-factor accelerated aging tests.

본 연구에서는 탄소섬유/에폭시 복합재를 대한민국 남부 해안의 실외 자연환경에 8년간 장기간 노출시키고, 이에 따른 기계적 특성과 수지의 열적 특성 변화를 정량적으로 분석하였다. 시편은 자외선, 염분, 강우 등 다양한 환경 인자가 동시에 작용하는 조건에 노출하였으며, 매년 보호층의 단면 구조, 흡습량, 인장 및 압축 강도, 면내 및 층간전단 강도, 유리전이온도(Glass transition temperature, Tg)를 측정하였다. 표면 보호층(surface film)은 4차년도부터 점진적으로 열화되었으며, 유리섬유층(Glass barrier)은 구조적 안정성을 유지하였다. 흡습량은 초기 4년간 증가하다가, 이후 감소하는 경향을 보였다. 인장 및 압축 강도는 기준값 대비 5% 이내에서, 전단 강도는 ±10% 범위 내로 측정되었다. Tg는 기준년도 대비 12% 감소하였다. 본 연구를 통해 단일 인자 기반의 가속화 시험으로는 구현하기 어려운 장시간 실외 자연환경 조건에서 복합재료의 열화 거동을 실측 데이터로 제시할 수 있었다.

Keywords: 자연환경 노출(Natural environmental exposure), 장기 열화(Long-term degradation), 탄소섬유/에폭시 복합재(Carbon fiber/epoxy composites), 기계적 특성(Mechanical properties)