open cell structure, closed cell structure

자료 1: http://en.wikipedia.org/wiki/Foam

Solid foams

Solid foams form an important class of lightweight cellular engineering materials. These foams can be classified into two types based on their pore structure: open cell structured foams and closed cell foams.

Open cell structured foams contain pores that are connected to each other and form an interconnected network which is relatively soft. Open cell foam which will fill with whatever it is surrounded with. If filled with air this could be a relatively good insulator, but if the open cells fill with water, insulation properties would be reduced. Foam rubber is a type of open cell foam.

Closed cell foams do not have interconnected pores. Normally the closed cell foams have higher compressive strength due to their structures. However, closed cell foams are also generally denser, require more material, and consequentially are more expensive to produce. The closed cells can be filled with a specialized gas to provide improved insulation. The closed cell structure foams have higher dimensional stability, low moisture absorption coefficients and higher strength compared to open cell structured foams. All types of foam are widely used as core material in sandwich structured composite materials.

From the early 20th century, various types of specially manufactured solid foams came into use. The low density of these foams made them excellent as thermal insulators and flotation devices, and their lightness and compressibility made them ideal as packing materials and stuffings. A modern application of foam technology is aerogel, which is a closed-cell foam with very good insulatory properties, that is also very light. It is usually based on alumina, chromia and tin oxide, with carbon aerogels first developed in the late 1980s. (...)

자료 2: 알씨랩, http://www.rclab.co.kr/BuildingLab/MasterModeling/chapter12.htm



앞서 발사나무와 조각기법 등을 이용한 전통적 기법에 의한 날개 제작에 대해 언급하였다. 전통적 기법에 의한 날개 제작은 여러 장점들을 가지는 반면, 리브 제작시 리브패턴(템플레이트)과 리브들을 제작하는 것과 같이 작업량이 많고, 발사 등 재료의 가격이 고가인 단점을 가진다. 이러한 전통적 기법에 의한 날개 제작의 단점들로 인하여 이를 대체할 다양한 제작기법들이 연구되었고 현재 많은 모델러들에 의해 폼(foam)을 사용한 날개 제작방법이 개발, 정착되게 되었다.
폼은 폼 자체만으로는 전형적인 날개보다 강도가 우수하지 않다. 또한, 모형항공기 연료에 약해서 연료가 스며들 경우 폼은 강도가 약해지고 무게가 증가한다. 일부 연료들은 폼을 용해하기도 한다. 폼은 커버링 되지 않을 경우 쉽게 마멸되고 강도가 약하기 때문에 발사나 카드보드(cardboard)로 플랭크(plank) 하여 강하고 단단하게 만들어 준다. 플랭킹된 폼 날개는 전통적 기법의 발사 날개와 동일한 강도를 가지고 뒤틀림에는 강한 저항력을 가진다. 폼을 사용한 날개 제작은 가격이 저렴하고 작업이 쉬운 장점이 있는 반면 발사 날개에 비해 무게가 무겁고 수리가 어려운 단점을 가진다.


구조에 따른 폼의 종류


폼[은] 폼을 구성하는 입자(셀: cell)들의 구조 형상에 따라 폐쇄형과 개방형 두 가지로 나누어 진다.

• 폐쇄셀 구조 폼 (Closed Cell Structure Foam)
일반적으로 모형비행기 폼 날개(foam wing) 제작시 가장 많이 사용하는 폼은 작은 폴리스티렌 플라스틱(polystyrene plastic) 구(球)들을 팽창시킨 경량의 폴리스티렌 폼이다. 폼을 구성하는 셀 입자 즉, 팽창된 플라스틱 구(球)들의 크기는 작게는 BB탄 크기의 것에서부터 완구콩 크기의 것 까지 다양하다. 이 구들은 구와 구 사이 또는 구의 내부에 공기가 차지하는 공간이 없도록 서로 밀착되어 있고 이와 같은 형태의 폼을 폐쇄셀 구조(closed cell structure) 라고 한다 (그림 12-1). 폐쇄셀 구조 폴리스티렌 계열 폼은 옥수수 속대에 옥수수알들이 가득찬 것과 같은 모양을 가진다. 폼을 구성하는 셀 입자(구)는 잘 부서지지 않으나 셀들의 연결은 끊어지기 쉽다.

• 개방셀 구조 폼 (Open Cell Structure Foam)
개방셀 구조의 폼들은 거품이 인 비눗물과 같은 형상을 가진다. 거품인 비눗물과 비교하면 차이점은 공기방울들이 보다 균일한 크기를 가지며 액체성분의 비누 대신 단단한 스티렌(styrene) 플라스틱으로 되어 있다는 점이다. 개방셀 폴리스티렌 폼(그림 12-2)들은 폐쇄셀 구조에 비해 보다 우수한 강도를 가지나 표면에 드러난 셀들의 틈을 메워주기 위하여 플랭킹시 보다 많은 접착재를 필요로 한다. 홈빌트(homebuilt) 초경량 항공기와 같이 강도가 우선적으로 요구되는 경우 개방셀 구조의 폼들을 많이 사용하나, 모형항공기의 경우에는 강도 보다는 폼 가공시 보다 나은 표면을 얻는 것을 우선시 하여 폐쇄셀 구조의 폼을 많이 사용한다.

그림 12-1 폐쇄셀 구조 폼

그림 12-2 개방셀 구조 폼

플래스틱 제조사들은 다양한 용도를 위하여 많은 종류의 폴리스티렌 폼들을 제조하고 있으나 모형항공기 날개 제작을 위해 특별히 고려된 폼은 생산하지 않는다. 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있는 '스티로폼(styrofoam)'은 미국 Dow Chemical 사의 개방셀 및 폐쇄셀 구조들을 포함하는 폴리스티렌 폼들의 등록상표이다. 스티로폼은 가정의 절연을 위하여 폐쇄셀 스티로폼을 2 lb/ft³의 커다란 시트 형태로 제조, 공급되고 있으며 주변의 목재상, 건재상 등에서 쉽게 구할 수 있다. 스티로폼은 모형비행기 폼 윙 제작에 있어 적절한 성능과 품질을 가지며 비용도 아주 저렴하여 모형항공기 제작에 많이 사용된다. (...)


자료 3: (주)동화소재 용어사전, http://www.dongwhamaterials.com/dic/word.php?SW=%A4%B5


스폰지(sponge) : 해면상(海綿狀)에 기포 또는 세포가 관통하여 서로 연락하고 있는, 소위 연속기포구조(open cell structure)를 갖는 발포체(cellar material)를 말한다. 일반적으로는 독립기포구조 (closed cell structure)의 것과는 구별되고 있지만, 실용상의 구별은 엄밀하지 않고 모든 발포체를 총칭하는 경우도 있다.