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생기원, 탄소섬유복합재 가공기술 개발

발행일2018.02.13 14:52

국내 연구진이 차세대 수송기기 분야에 적용할 수 있는 탄소섬유복합재 가공기술을 개발했다. 이 기술은 우주·항공·자동차 등 분야의 부품 경량화에 크게 기여할 전망이다.

한국생산기술연구원(원장 이성일)은 이석우 생산시스템그룹 박사팀이 총 14개 기관과 함께 경량부품 생산을 위한 탄소섬유 복합재 가공기술 개발에 성공했다고 13일 밝혔다.

Photo Image<이석우 생기원 박사(왼쪽)와 김태곤 선임연구원이 유연가공시스템에 들어가는 다관절 로봇으로 탄소섬유복합재 드릴링 가공을 시도하고 있다.>

탄소섬유 복합재는 고강도 탄소섬유를 금속, 고분자 재료에 분산시켜 만드는 복합소재다. 무게는 철의 4분의 1 이하 무게로, 10배의 강도를 지닌다. 부품 경량화에 꼭 필요한 소재지만, 원재료 및 공정비용이 많이 드는 것이 단점이다. 적층구조로 만들어져 절삭이 어렵고, 뜯기거나 갈라지는 결함도 자주 발생한다.

연구팀은 대량 생산방식, 유연 생산방식 기술을 모두 개발했다. 대량 생산방식은 항공기용 대형 부품에 적합하다. 반면에 유연생산방식은 다양한 차종부품 생산에 유리하다.

먼저 항공기용 대형부품 생산을 위해서는 워터젯(초고압 물, 고체 연마재를 이용한 절단 방식), 드릴링 절삭기능을 하나의 공구에 구현한 복합가공장비를 개발했다. 두 개의 개별 공구를 사용하던 때보다 공간 효율을 1.7배 높였다.

또 광학 스캐너로 가공 부품표면, 내부 불량 요소를 1초만에 파악하는 '3D 광학 고속 검사기술'을 처음으로 개발, 대형 부품 품질검사 속도를 높였다.

유연생산방식으로는 워터젯·드릴링·분진흡입 등 기능을 전담하는 다관절 로봇 가공시스템을 개발했다. 이 시스템을 이용하면 시장 수요 변화에 맞춰 부품 형상 및 생산량을 조절할 수 있다.

연구팀은 이들 기술을 기반으로 패키지형 탄소섬유복합재 가공기술을 완성했다.

이번 연구에는 산업계, 학계, 연구계의 총 14개 기관이 참여했다. 참여 기관은 한국기계연구원, 한국탄소융합기술원, 연세대, 중앙대, 울산과학기술원(UNIST), 광주과학기술원(GIST), 영남대, 한국정밀기계, 기가비스, 씨에스캠 등이다.

이석우 박사는 “이번 기술개발로 국내 탄소섬유복합재 산업생태계 조성에 필요한 부품가공 역량을 갖추게 됐다”면서 “앞으로 장비 성능을 안정화해 기술 완성도를 높이겠다”“고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com

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