한국기계연구원 이승우 박사팀. 정밀공작기계용 열 변형 제어기 개발
한국기계연구원(원장 박화영) 지능기계연구센터 이승우 박사팀은 에너지관리공단과 (주)일림나노텍의 지원을 받아 약 2년여의 연구 끝에 온도제어 정밀도 ±0.1℃를 가지는 “Hot Gas By Pass Type 열 변형 제어기”의 핵심기술 개발에 성공했다고 밝혔다.
이 기술은 컴프레서(Compressor)로부터 압축된 고온, 고압의 냉매 가스를 정밀 레귤레이터 밸브에 의해 제어하여 열교환기 앞에서 액상의 냉매와 혼합시켜 정밀한 온도제어를 하는 방법이다. 개발된 제품은 정밀공작기계에 부착되어 설정온도를 기준으로 입/출 온도 및 외기 온도를 기반으로 자동 운전된다.
공작기계는 고속화와 고정밀도를 위해 구동부의 고속회전, 이송계의 급속이송 등이 필요하며, 이러한 운동은 마찰에 의한 열이 필수적으로 발생하게 되고, 이러한 열에 의한 변형이 공작기계 정밀도 유지에 치명적인 결함을 발생시키게 된다.
이러한 정밀도의 오차를 최소화하는 방법으로 오일을 이용한 냉각 기구에 의해 열이 발생되는 부위의 온도를 가공에 적합한 온도로 유지하는 방법을 사용하게 되는데 이러한 냉각기구를 오일쿨러 혹은 열 변형제어기라고 한다.
제안된 방법은 정밀온도제어를 위해 컴프레서에서 발생되는 Hot Gas를 이용하기 때문에 기존의 가열장치에 의해서 온도를 상승시키는 방법과 비교하여 에너지를 절감할 수 있고, 공작기계와의 연결을 통해 열 변형을 최소화 하여 온도제어 정밀도 ±0.1℃를 유지할 수 있다.
또한 냉각기능과 함께 가열기능을 동시에 가지고 있으므로 정상운전 상태보다 낮은 발열을 하는 경부하 시의 온도제어 및 겨울철 공작기계의 웜업(Warm up) 시간 단축이 가능하다.
현재 많이 사용되는 외국산 인버터 형태의 열 변형제어기와의 성능 및 가격경쟁력을 비교했을 때도, 본 연구에서 제안된 방법과 그 결과가 온도제어 정밀도는 ±0.1℃로 같지만 부품의 국산화 대체로 가격에서는 약 50%의 절감효과를 가질 수 있는 것으로 확인되었다.
이 기술에 적용된 온도제어 기법을 통해 향후 고기능·고효율의 열 변형 생산이 가능해지며, 공작기계뿐만 아니라 레이저 가공장비, 반도체 제조장비, 초정밀 사출금형장비 등에 적용할 수 있다.
현재 이 기술과 관련하여 국외 및 국내 저널 각 1편씩 논문을 게재하였으며 국내·외 4편의 논문 발표와, S/W 등록 1건 및 특허 1건을 출원하였다.
한국기계연구원 개요
한국기계연구원은 지난 1976년 발족한 이래 기계와 재료관련 연구개발, 시험평가 및 기술지원을 종합적으로 수행함으로써, 국가 과학기술은 물론 관련 산업계의 발전에 많은 기여를 해 왔으며,
현재 대덕연구단지 내에 기계분야로 특화된 본원과 창원에 재료분야로 특화된 재료기술연구소로 구성, 운영되고 있는 정부출연연구기관입니다.
웹사이트: http://www.kimm.re.kr
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한국기계연구원 지능형정밀기계연구본부 지능기계연구센터 이승우 박사 042-868-7147 016-462-7147 이메일 보내기
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2009년 3월 26일 08:53