탄소 섬유(영률 230 GPa)를 에폭시 수지(영률 3.5 GPa) 속에 부피 분율 60%로 한 방향으로 정렬해 넣은 복합재료가 있다. 섬유 방향의 영률을 혼합 법칙으로 어림하면 가장 가까운 것은 무엇인가?

정답: C. 약 139 GPa

섬유 방향으로 하중을 가하면 섬유와 수지는 같은 만큼 변형되므로(등변형률), 영률은 부피 분율로 가중한 평균 E = VfEf + VmEm = 0.6 × 230 + 0.4 × 3.5 = 138 + 1.4 ≈ 139 GPa가 됩니다. 약 94 GPa는 섬유와 수지의 부피 분율을 서로 바꾼 오류입니다. 약 8.6 GPa는 등응력의 식 1/E = Vf/Ef + Vm/Em으로 구한 값으로, 섬유에 수직인 방향의 영률의 어림값에 해당합니다. 이처럼 일방향재는 방향에 따라 강성이 10배 이상 다르므로, 실제 부품에서는 섬유 방향을 바꾼 층을 겹쳐 쌓아 사용합니다.