작성일 : 18-02-14 17:22
이석우 생기원 박사팀, 탄소섬유복합재 가공기술 개발, 우주·항공·자동차에 활용되는 경량부품 생산 가능성↑
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우주·항공·자동차에 활용되는 경량부품 생산 가능성↑
이석우 생기원 박사팀, 탄소섬유복합재 가공기술 개발
강민구 기자
botbmk@hellodd.com
입력 : 2018.02.13
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수정 : 2018.02.13
우주, 항공, 자동차 등 차세대 수송기기에 활용되는 가벼운 부품을 생산할 수 있게 될 전망이다.
한국생산기술연구원(원장 이성일)
은
이석우 생산시스템그룹 수석연구원이 이끄는 공동연구팀
이
경량부품 생산을 위한 탄소섬유복합재 가공기술 개발에 성공했다고 13일 밝혔
다.
가볍고 강한 탄소섬유복합재는 경량화가 필요한 분야에서 매력이 큰 소재이다.
하지만 원재료와 공정비용이 높은데다 항공기, 자동차 등 품질기준이 엄격한 최종제품에 사용된다는 점에서 가공과정에서 품질 확보가 중요하다.
특히 적층구조로 이루어진 소재 특성상 절삭이 어렵고, 뜯기거나 갈라지는 결함이 자주 발생해 품질 및 생산성을 높일 수 있는 기술 개발이 필요했다.
이에 공동연구팀은 항공기용 대형부품에 적합한 대량생산방식과 다양한 차종부품 생산에 유리한 유연생산방식의 투트랙(Two-Track) 전략으로 기술 개발에 착수했다.
연구팀은 워터젯과 드릴링 절삭기능을 하나의 공구로 통합한 8m×4m 급 '복합가공장비'를 개발해 기존에 각각 사용되던 장비보다 공간 효율을 1.7배가량 높였다.
또 광학 스캐너를 활용해 가공된 부품 표면과 내부 불량을 1초 만에 파악하는 '3D 광학 고속 검사기술'을 세계 최초로 개발해 대형부품 품질검사의 속도를 높였다.
이와 함께 워터젯, 드릴링, 분진흡입 등 각각의 기능을 전담하는 다관절 로봇을 최적의 위치에 배치해 시장의 수요 변화에 맞춰 부품 형상과 생산량을 조정할 수 있는 유연가공시스템을 개발했다.
연구팀은 이를 기반으로 극저온·초음파 가공과 같은 첨단 가공공정, 모니터링 소프트웨어를 최적화함으로써 패키지형 탄소섬유복합재 가공기술을 완성했다.
연구진은 개발된 기술이 상용화될 경우 국내에도 탄소섬유복합소재를 부품으로 가공해 제품화하는 산업생태계가 조성될 수 있을 것으로 전망하고 있다.
오는 2030년 100조 원 규모로 커질 것으로 전망되는 탄소섬유복합재 세계시장에서 미국, 일본, 독일 기업들과 경쟁도 가능해질 것으로 예상했다.
이석우 수석연구원
은
"이번 기술 개발을 통해 국내 탄소섬유복합재 산업생태계 조성에 꼭 필요한 부품가공 역량을 갖추게 됐다"면서 "앞으로 지속적인 성능 테스트를 거쳐 장비 성능을 안정화하고 연구데이터를 축적해 기술 완성도를 높이겠다"
고 밝혔다.
한편, 이번 과제에는 생기원 주관으로 14개 기관이 참여했다. 지난 2015년 시작된 이래 현재까지 총 53건의 특허가 출원됐으며, 해외 2건을 포함해 총 10건이 등록됐다.
이석우 수석연구원(오른쪽)과 김태곤 선임연구원(왼쪽)이 유연가공시스템에 들어가는 다관절 로봇을 활용해 탄소섬유복합재에 드릴링 가공을 시도하고 있다.<사진=한국생산기술연구원 제공>
탄소섬유복합재 가공기술 개발 사진.<사진=한국생산기술연구원 제공>