탄소섬유와 유리섬유는 모두 수지 매트릭스에 섬유를 넣은 복합재이며, 둘 다 강도, 가벼운 무게, 내식성으로 널리 쓰입니다. 하지만 두 소재는 여러 중요한 면에서 다릅니다. 질감, 강도, 강성, 무게, 열팽창, 비용을 비교하면 다음과 같습니다.
질감
탄소섬유는 독특한 직조 무늬가 있는 매끄럽고 광택 있는 표면을 지녀 첨단적이고 세련된 인상을 줍니다. 이에 비해 유리섬유는 무작위 또는 일방향 섬유 배향의 더 거칠고 덜 반짝이는 표면이어서 덜 정제된 외관을 지닙니다.
강도
강도는 인장이나 압축 상태에서 파단에 저항하는 소재의 능력을 나타냅니다. 탄소섬유는 유리섬유보다 다소 강하며 일부 용도에서 금속을 대체할 수 있습니다 — 산업용 탄소섬유는 고품질 유리섬유보다 20% 넘게 강하고 비강도는 대략 두 배입니다. 유리섬유는 그 인장 강도에 미치지 못하지만 인장 탄성 계수가 훨씬 낮아, 파단되기 전에 더 많이 휘고 더 많은 변형을 흡수할 수 있습니다.
강성
강성은 응력 하에서 변형에 저항하는 정도를 나타냅니다. 탄소섬유는 유리섬유보다 눈에 띄게 덜 유연하여 기계 부품처럼 강성이 중요한 곳에 더 알맞습니다. 인장 탄성 계수는 유리섬유의 약 4배입니다. 강성보다 유연성이 더 중요한 곳에서는 보통 유리섬유가 더 나은 선택입니다.
중량
두 소재 모두 강재나 알루미늄 같은 금속에 비해 놀랍도록 가벼워서, 항공우주와 레이싱처럼 무게에 민감한 분야에서 많이 쓰입니다. 탄소섬유는 보통 비슷한 강도의 유리섬유보다 약 15% 가볍습니다.
열팽창
열팽창은 온도에 따라 소재의 크기나 형상이 어떻게 변하는지를 나타냅니다. 가장 순수한 형태의 탄소섬유는 열팽창 계수가 음수여서 — 실제로 추울 때 약간 팽창하지만 — 수지 매트릭스는 양수 계수를 가져 두 효과가 대부분 상쇄되어 전체 계수는 중립에 가깝습니다. 즉, 탄소섬유 부품은 유리섬유가 가끔 그렇듯 추운 날씨에 수축하지 않습니다. 극심한 더위나 추위로 열팽창이 실질적인 걱정거리인 곳에서는 탄소섬유가 더 안전한 선택인 경우가 많습니다.
비용
탄소섬유는 더 높은 생산 비용과 더 제한된 공급 때문에 유리섬유보다 비용이 더 듭니다 — 가격은 종류, 품질, 공급원에 따라 다릅니다. 유리섬유는 더 저렴하고 더 널리 구할 수 있어 많은 용도에서 더 접근하기 쉬운 선택입니다.
결론
탄소섬유와 유리섬유는 모두 높은 강도, 가벼운 무게, 내식성을 제공하는 뛰어난 복합재이지만 질감, 강도, 강성, 무게, 열적 거동, 비용에서 의미 있게 갈립니다. 프로젝트의 구체적인 필요에 따라 한쪽이 분명히 우월할 수도 있고, 둘을 조합하는 것이 합리적일 수도 있습니다. 어느 쪽이든 둘 다 오늘날 구할 수 있는 가장 우수한 소재에 속합니다.