탄소 섬유와 에폭시 수지로 이루어진 복합재료에서 탄소 섬유의 질량 분율이 70%이다. 탄소 섬유의 밀도를 1.80 g/cm³, 에폭시 수지의 밀도를 1.20 g/cm³로 하고 보이드(공극)는 없다고 하면, 섬유의 부피 분율에 가장 가까운 것은 무엇인가?

정답: C. 약 61%

부피는 질량을 밀도로 나누어 구합니다. 복합재료 100 g에서는 섬유의 부피가 70/1.80 ≈ 38.9 cm³, 수지의 부피가 30/1.20 = 25.0 cm³이므로, 섬유의 부피 분율은 Vf = 38.9/(38.9 + 25.0) ≈ 0.61, 약 61%가 됩니다. 섬유는 수지보다 밀도가 크므로 부피 분율은 질량 분율보다 작아집니다. 약 70%는 질량 분율을 그대로 부피 분율로 한 오류로, 혼합 법칙의 계산에는 부피 분율을 사용해야 합니다. 약 78%는 섬유와 수지의 밀도를 바꾸어 계산한 값입니다. 실제 성형품에는 보이드가 포함될 수 있으므로, 밀도 측정이나 연소법으로 Vf와 보이드율을 확인합니다.