생몰정보
소속
직위
직업
활동분야
주기
서지
국회도서관 서비스 이용에 대한 안내를 해드립니다.
검색결과 (전체 1건)
원문 있는 자료 (1) 열기
원문 아이콘이 없는 경우 국회도서관 방문 시 책자로 이용 가능
목차보기더보기
표제지
제출문
에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록
요약문
목차
제1장 연구개발과제의 개요 9
제1절 기술의 개요 9
제2절 기술개발의 필요성 11
제2장 국내외 기술개발 현황 14
제1절 국내의 경우 14
제2절 국외의 경우 14
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 15
제1절 이론적 배경 15
1.1. 공구강의 열처리 15
1.2. 초음파 기술 26
제2절 실험방법 41
2.1. 초음파 발진기 41
2.2. 초음파 용접 기구부 48
2.3. 초음파 용접 67
제3절 결과 및 고찰 73
3.1. 발진기 및 제어기 개발 73
3.2. 초음파 기구부 제작 결과 97
3.3. 열처리 조직 및 경도 103
3.4. 집열판 초음파 용접특성 130
3.5. 초음파 태양열 집열판 제조시스템 개발 152
3.6. 현장생산라인 검증시험 155
제4장 결론 158
참고문헌 160
초록보기 더보기
I. 제목 : 저가형 태양열 집열판 접합시스템 개발
II. 기술개발목적 및 중요성
1. 기술개발 목적
국내에서 적용하고 있는 태양열 집열판의 제조방법은 솔더링이나 외국 초음파 용접시스템을 고가로 수입하여 저속(2~4m/min)으로 제작하고 있기 때문에 이를 저가화할 수 있고 고속으로 용접할 수 있는 초음파 금속 seam 용접시스템을 구축하는 것이 주요 목적이다.
2. 기술개발의 중요성
가) 기술적 측면
일반적으로 태양빛을 흡수하는 집열판의 소재는 열 흡수율을 높이기 위하여 Black Cr 도금이나 티타늄과 같은 특수 소재를 동판에 코팅하여 사용한다. 이러한 특수 소재가 코팅된 동판을 동 파이프와 접합 시 용융을 수반하는 레이저, 저항 심 용접 등을 사용하는 경우 고가의 설비투자가 필요하여 제조원가상승의 요인이 될 뿐만 아니라 접합부의 용융과 변형에 의한 집열판(박판:0.2mm내외)의 두께변화와 융합불량의 원인이 되어 내구성과 집열판 효율향상에 악영향을 미치게 된다. 또한 브레이징이나 솔더링을 적용하는 경우 인체에 유해한 화학약품을 사용한 전처리와 플럭스 등이 필요하고 자동화하는데 한계가 있을 뿐만 아니라 세계적인 추세인 환경규제(Pb-free, Cr-free, Cd, Halogen 화합물 등 사용제한)로 이에 능동적으로 대처할 수 있는 기술개발이 시급히 요구되고 있다.
현재 유럽을 중심으로 환경규제(WEEE, RoHS등) 강화로 Pb-free, Cr-free, Cd, Halogen 화합물등의 사용을 2006년 7월부터 전면 규제할 예정이다. 이와 같은 규제에 능동적으로 대처하고 생산효율 극대화를 위하여 환경 친화적인 접합 시스템의 적용이 매우 중요하여 유럽에서는 초음파 접합을 이용한 태양열 집열판 제조가 널리 적용되고 있는 실정이다. 그러나 국내에서는 태양열 집열판의 초음파 접합에 대한 연구가 거의 전무하고 극히 일부 연구소에서 금속 초음파 접합연구를 수행하고 있는 실정이다.
특히 소재와 코팅재에 따라 초음파 접합부 특성이 달라지기 때문에 집열판의 효율 극대화와 접합부 신뢰성 향상을 위한 최적의 초음파 특성을 적용하여 접합하지 않으면 안된다. 따라서 저가형 고효율 태양열 집열판 접합시스템의 국산화 기술개발은 제조 원가절감을 통한 신재생 에너지 시장의 활성화에 크게 기여할 수 있을 뿐만 아니라 제품의 고부가가치화와 국제 비교우위를 확보할 수 있는 핵심기술이라 할 수 있다.
나) 경제적 측면
초음파용접관련 핵심기술과 부품은 현재 미국이나 유럽 등 선진국에서 거의 대부분 수입하고 있고 시스템 가격도 매우 고가(1.5억원/대)이기 때문에 중소기업에서 구매하여 사용하는 것은 매우 어려운 현실이다. 또한, 성능이 우수한 집열판을 국내에서 개발한다고 해도 집열판 제조설비가 매우 고가이면 제품의 단가가 상승하기 때문에 신재생 에너지 시장의 활성화를 통한 대량보급은 어렵게 된다.
따라서 국내에서 연속발진 Seam용 초음파 용접기뿐만 아니라 집열판을 대량 생산할 수 있는 자동화 시스템을 개발하여 저가형 태양열 집열판 초음파 용접시스템을 구축함으로서 집열판의 가격을 현저히 낮추어 궁극적으로 태양열 관련 신재생 에너지 제품의 보급을 확대할 수 있을 것이다. 향후 개발된 용접시스템은 대외 원가경쟁력을 바탕으로 중국이나 유럽, 미국 등으로 역 수출할 수 있을 것이다.
III. 기술개발내용 및 범위
1. 1차년도
- 용접 공정변수 도출 및 기계적 특성 평가
- 발진기 소프트 스타트 알고리즘 개발
- LC 공진형 설계 및 인버터 개발
- 고주파 신호처리 및 위상제어 알고리즘 개발
- 고속용접을 위한 정밀회전 구동부 개발 및 제작
2. 2차년도
- 용접 공정변수 도출 및 기계적특성 평가
- 고출력 발진기 성능 안정화
- FEM 해석을 통한 horn과 booster의 형상 설계
- horn과 booster 제작을 통한 성능 테스트
- 용접헤드 구동용 정밀서보모터 알고리즘 개발
- 회전구동부 제작 및 시운전
3. 3차년도
- 용접 공정변수 D/B
- 용접 Sequence 도출 및 공정 프로그래밍
- 발진기, 회전구동부, 컨트롤러와의 연동 테스트 및 안정화
- 자동화 시스템 구축
- 초음파 연속 seam 용접 성능 test
IV. 기술개발결과 및 활용에 대한 건의
초음파 발진기 및 콘트롤러의 디지털화 및 국산화를 통한 저가화로 국제경쟁력 확보 뿐만아니라 구동부의 고속화에 대응할 수 있는 초음파 용접시스템을 구축함으로서 생산성 향상에 크게 기여할 것으로 판단된다.
또한, 개발된 초음파 금속용접시스템은 태양열 집열판의 접합 뿐만아니라 최근 급속히 발전하고 있는 전자, 통신, 자동차 산업의 부품접합 (예를들면, 자동차 와이어 splice, 스타트 모터 부품접합, 이동 전화기 밧데리 부품등)에 사용되는 핵심기술로 부가가치를 극대화할 수 있기 때문에 여러 산업분야에 적용확대와 경제성 확보에 따라 진입할 수 있는 시장은 다양하다.
따라서 참여기업에 기술을 이전하여 여러 산업분야에서 요구하는 다양한 초음파 응접기술을 지원함으로서 초음파 용접적용 확대에 적극적으로 활용할 계획임.
V. 기대효과
전량 수입에 의존하고 있는 고가의 용접시스템(1.5억)을 저렴(50%)하게 공급할 수 있는 기반을 구축할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 용접시스템을 저가화 함으로서 집열판 생산에 폭 넓게 적용할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 성능을 가진 태양열 집열판을 대량으로 생산(생산성 향상 300%)할 수 있기 때문에 신재생에너지 보급 확대에 크게 이바지 할 것으로 기대된다. 또한 그 동안 전량 수입하여 사용하던 초음파 금속 용접시스템의 개발에 따른 막대한 수입 대체 효과 뿐만 아니라 수출도 가능할 것으로 예상된다.
이용현황보기
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
도서위치안내: / 서가번호:
우편복사 목록담기를 완료하였습니다.
* 표시는 필수사항 입니다.
* 주의: 국회도서관 이용자 모두에게 공유서재로 서비스 됩니다.
저장 되었습니다.
로그인을 하시려면 아이디와 비밀번호를 입력해주세요. 모바일 간편 열람증으로 입실한 경우 회원가입을 해야합니다.
공용 PC이므로 한번 더 로그인 해 주시기 바랍니다.
아이디 또는 비밀번호를 확인해주세요
