In the aerospace industry, Out-of-Autoclave (OoA) processes are increasingly adopted to enhance manufacturing efficiency for large-scale structures, with Automated Fiber Placement (AFP) and Automated Tape Laying (ATL) technologies serving as core methods for precise dry preform layup. However, the incorporation of the veil exerts complex effects on the final mechanical properties; while it offers the positive benefit of enhancing interlaminar toughness by suppressing crack propagation, it simultaneously acts as a physical barrier that impedes resin flow and hinders direct bonding between the carbon fibers and the resin. This study investigates the effects of Polyamide (PA) binder veil insertion on the Interlaminar Shear Strength (ILSS) and micro-interfacial characteristics of carbon fiber composites, focusing on variations in consolidation pressure and veil layers. The results showed that all veil-inserted specimens exhibited a significant decrease in ILSS compared to non-veil specimens, regardless of pressure conditions. This degradation occurs because the veil acts as a physical barrier hindering resin impregnation and increasing interlaminar thickness, thereby weakening interfacial bonding. By identifying the mechanisms of mechanical degradation caused by binder veils in AFP/ATL-based processes, this study emphasizes the need for optimized process designs that balance manufacturing efficiency and mechanical integrity.

최근 항공우주 산업에서는 대형 구조물의 공정 효율화를 위해 오토클레이브를 사용하지 않는 Out-of-Autoclave(OoA) 공정이 확산되고 있으며, 특히 건식 프리폼의 정밀 적층을 위한 AFP(Automated Fiber Placement) 및 ATL(Automated Tape Laying) 기술이 핵심으로 활용되고 있다. 이 과정에서 프리폼의 형태 안정성을 위해 삽입되는 열가소성 바인더 베일은 필수적이다. 그러나 베일의 삽입은 균열의 전파 억제를 통한 층간 인성 향상이라는 긍정적인 측면과, 수지 유동을 방해하는 물리적 장벽 및 섬유와 수지의 직접적인 결합을 방해하는 부정적인 측면을 동시에 지니며 최종 복합재료의 기계적 물성에 복합적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 폴리아미드(Poly amide, PA) 바인더 베일의 삽입이 탄소섬유 복합재료의 층간 전단 강도 및 계면 특성에 미치는 영향을 공정 가압 조건과 베일 적층 수에 따라 분석하였다. 실험 결과, 베일이 삽입된 모든 시편은 가압 조건에 관계없이 베일이 없는 시편보다 층간 전단 강도가 유의미하게 감소하였는데, 이는 베일이 수지 함침을 방해하고 계면 결합력을 약화시키는 결함으로 작용하기 때문이다. 본 연구는 AFP/ATL 기반 공정에서 도입된 바인더 베일의 기계적 성능 저하 메커니즘을 규명하여, 공정 효율과 물성을 동시에 고려한 최적 공정 설계의 필요성을 제시한다.

Keywords: 자동 섬유 적층(Automated Fiber Placement), 자동 테이프 적층(Automated Tape Laying), 오토클레이브 외 성형(Out-of-Autoclave), 층간 전단 강도(Interlaminar Shear Strength), 폴리아미드 베일(Polyamide Veil)