일반 | 4m 이상 비대칭 대형 링, 한 번에 만든다
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작성일10-03-12 14:08 조회7,035회관련링크
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4m 이상 비대칭 대형 링, 한 번에 만든다
재료연 이영선 박사팀, 비대칭 대형 「링 롤링 기술」 세계 최초 개발
풍력분야 경제적 효과 최소 300억 이상, 세계 풍력 부품 시장 선두 자리 확고히!
○4m 이상 비대칭 대형 링 제조 기술 세계 최초 개발
보통 성인 남성의 키 보다 2배 이상 큰 비대칭 대형 링을 한 번에 제조하는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.
풍력 및 플랜트 분야에 사용되는 비대칭 대형 링은 지름 4m 이상으로 지금까지 비대칭 형상의 단면을 갖는 대형 링을 한 번에 실형상으로 제조하는 것은 불가능했다.
이는 링 모양의 밀가루 반죽을 손가락에 걸고 회전시켜 수 미터 크기의 대형 도넛을 만들면서 단면이 'ㄱ' 또는 ‘ㄴ’자인 비대칭 모양을 만드는 것을 상상하면 그 어려움을 짐작할 수 있다.
재료연구소(소장 조경목) 융합공정연구본부 변형제어그룹 이영선 박사팀은 형상 링 롤링(Profile Ring Rolling)을 이용, 용접 없이 바로 풍력발전기용 타워플랜지 등에 사용되는 비대칭 대형 링을 제조하는 데 성공했다.
대형 링은 제품에 따라 단면의 대칭 혹은 비대칭 여부가 결정되는 데 비대칭의 경우 비대칭 형상 부여 시 발생하는 속도 차이를 극복해야 하는 등 제조하기 매우 까다롭지만 이번 기술 개발로 세계적으로도 난이도가 높은 비대칭 형상의 대형 링을 제조할 수 있게 됐다.
이 박사팀은 비대칭 대형 링 실형상 제조에 필요한 유압장치, 공구 등 하드웨어(Hardware)와 공정변수 최적화 프로그램(삭제) 등 소프트웨어(Software)기술 일체를 개발했다.
이번 연구 결과는 지식경제부의 산업원천기술개발사업(청정기반기술)으로 선정돼 지원받은 것으로 풍력발전기 및 부품 제조 전문업체인 유니슨(주)(대표 김두훈)과 공동 연구했다.
○공정 간소화 및 첨단화로 경제적·친환경적 공정 가능해져
기존에는 비대칭 형상의 대형 링을 제조하기 위해 대칭 형상의 링을 먼저 만든 뒤 원하는 비대칭 형상에 가깝게 가공(황삭, 거칠게 대충 깎는 법)한 후 열처리와 마무리 가공(정삭, 미세하게 깎는 법)하는 복잡한 과정을 거쳤다.
이 박사팀이 개발한 기술은 일반 링 롤링(Conventional Ring Rolling)을 형상 링 롤링으로 대체해 기존 공정 중 열처리 전의 가공(황삭) 과정을 없애고 용접 없이 제조하는 것으로 제조원가 20% 이상, 대기오염 방출량 10% 이상 절감한 경제적이고 친환경적인 공정이다.
또 비대칭 대형 링을 실형상으로 제조하기 위해서는 여러 가지 고려해야 할 변수가 많은데 실험을 통해 이러한 수치를 찾아내는 것은 비용 등 문제로 불가능에 가깝다.
하지만 이 박사팀이 개발한 시뮬레이션으로 최적의 수치를 찾아주는 전산해석기법을 이용한 공정변수 최적화 프로그램을 적용하면 고객의 요구에 맞는 제품의 제작 기간을 크게 단축할 수 있을 것으로 기대된다.
이 박사팀은 공동연구를 벌인 유니슨(주)이 올 한해만 10억 원의 경제적 이득(원가절감)을 얻고 원가 경쟁력을 확보, 국내외에서 기존 대비 3배 이상 수주할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
또 이번 연구 결과를 통해 신재생에너지로서 전 세계적으로 관심이 높은 풍력발전에서만 최소 300억 원 이상의 경제적 효과를 볼 수 있으며 시간이 지날수록 파급효과도 더욱 커질 것으로 예상된다.
○풍력분야 시장만 최소 3000억 원
대형 링의 경우 풍력발전 및 플랜트용만으로도 전 세계 시장규모가 연간 3조억원에 달해 국내 업체생산이 10% 수준에만 머물러도 3000억 원에 달하는 규모의 수출시장을 형성하게 된다.
또 세계풍력협의회(GWEC, Global Wind Energy Council) 자료에 따르면 풍력발전 용량과 함께 타워크기 또한 비례적으로 증가, 매년 19%의 성장세를 보이고 있어 비대칭 대형 링에 대한 수요도 높아질 것으로 기대된다.
이번에 개발한 기술은 풍력발전기용 타워플랜지 뿐 만 아니라 기차 바퀴 등 궤도 차륜, 베어링류 부품 등 용접으로 제조했을 때 수명과 안전성에 문제가 발생할 수 있는 구조 및 안전 부품제조에도 적용될 수 있다.
한편 이번 연구결과는 국내특허 출원을 완료했으며 국제특허도 출원 준비 중이다. 또 이 박사팀은 오는 6월 한국에서 개최되는 성형에 대한 전산해석기술 관련 세계적으로 저명한 국제학회인 ‘NUMIFORM2010’에서 이번 연구 결과를 발표할 예정이다.
재료연 이영선 박사팀, 비대칭 대형 「링 롤링 기술」 세계 최초 개발
풍력분야 경제적 효과 최소 300억 이상, 세계 풍력 부품 시장 선두 자리 확고히!
○4m 이상 비대칭 대형 링 제조 기술 세계 최초 개발
보통 성인 남성의 키 보다 2배 이상 큰 비대칭 대형 링을 한 번에 제조하는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.
풍력 및 플랜트 분야에 사용되는 비대칭 대형 링은 지름 4m 이상으로 지금까지 비대칭 형상의 단면을 갖는 대형 링을 한 번에 실형상으로 제조하는 것은 불가능했다.
이는 링 모양의 밀가루 반죽을 손가락에 걸고 회전시켜 수 미터 크기의 대형 도넛을 만들면서 단면이 'ㄱ' 또는 ‘ㄴ’자인 비대칭 모양을 만드는 것을 상상하면 그 어려움을 짐작할 수 있다.
재료연구소(소장 조경목) 융합공정연구본부 변형제어그룹 이영선 박사팀은 형상 링 롤링(Profile Ring Rolling)을 이용, 용접 없이 바로 풍력발전기용 타워플랜지 등에 사용되는 비대칭 대형 링을 제조하는 데 성공했다.
대형 링은 제품에 따라 단면의 대칭 혹은 비대칭 여부가 결정되는 데 비대칭의 경우 비대칭 형상 부여 시 발생하는 속도 차이를 극복해야 하는 등 제조하기 매우 까다롭지만 이번 기술 개발로 세계적으로도 난이도가 높은 비대칭 형상의 대형 링을 제조할 수 있게 됐다.
이 박사팀은 비대칭 대형 링 실형상 제조에 필요한 유압장치, 공구 등 하드웨어(Hardware)와 공정변수 최적화 프로그램(삭제) 등 소프트웨어(Software)기술 일체를 개발했다.
이번 연구 결과는 지식경제부의 산업원천기술개발사업(청정기반기술)으로 선정돼 지원받은 것으로 풍력발전기 및 부품 제조 전문업체인 유니슨(주)(대표 김두훈)과 공동 연구했다.
○공정 간소화 및 첨단화로 경제적·친환경적 공정 가능해져
기존에는 비대칭 형상의 대형 링을 제조하기 위해 대칭 형상의 링을 먼저 만든 뒤 원하는 비대칭 형상에 가깝게 가공(황삭, 거칠게 대충 깎는 법)한 후 열처리와 마무리 가공(정삭, 미세하게 깎는 법)하는 복잡한 과정을 거쳤다.
이 박사팀이 개발한 기술은 일반 링 롤링(Conventional Ring Rolling)을 형상 링 롤링으로 대체해 기존 공정 중 열처리 전의 가공(황삭) 과정을 없애고 용접 없이 제조하는 것으로 제조원가 20% 이상, 대기오염 방출량 10% 이상 절감한 경제적이고 친환경적인 공정이다.
또 비대칭 대형 링을 실형상으로 제조하기 위해서는 여러 가지 고려해야 할 변수가 많은데 실험을 통해 이러한 수치를 찾아내는 것은 비용 등 문제로 불가능에 가깝다.
하지만 이 박사팀이 개발한 시뮬레이션으로 최적의 수치를 찾아주는 전산해석기법을 이용한 공정변수 최적화 프로그램을 적용하면 고객의 요구에 맞는 제품의 제작 기간을 크게 단축할 수 있을 것으로 기대된다.
이 박사팀은 공동연구를 벌인 유니슨(주)이 올 한해만 10억 원의 경제적 이득(원가절감)을 얻고 원가 경쟁력을 확보, 국내외에서 기존 대비 3배 이상 수주할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
또 이번 연구 결과를 통해 신재생에너지로서 전 세계적으로 관심이 높은 풍력발전에서만 최소 300억 원 이상의 경제적 효과를 볼 수 있으며 시간이 지날수록 파급효과도 더욱 커질 것으로 예상된다.
○풍력분야 시장만 최소 3000억 원
대형 링의 경우 풍력발전 및 플랜트용만으로도 전 세계 시장규모가 연간 3조억원에 달해 국내 업체생산이 10% 수준에만 머물러도 3000억 원에 달하는 규모의 수출시장을 형성하게 된다.
또 세계풍력협의회(GWEC, Global Wind Energy Council) 자료에 따르면 풍력발전 용량과 함께 타워크기 또한 비례적으로 증가, 매년 19%의 성장세를 보이고 있어 비대칭 대형 링에 대한 수요도 높아질 것으로 기대된다.
이번에 개발한 기술은 풍력발전기용 타워플랜지 뿐 만 아니라 기차 바퀴 등 궤도 차륜, 베어링류 부품 등 용접으로 제조했을 때 수명과 안전성에 문제가 발생할 수 있는 구조 및 안전 부품제조에도 적용될 수 있다.
한편 이번 연구결과는 국내특허 출원을 완료했으며 국제특허도 출원 준비 중이다. 또 이 박사팀은 오는 6월 한국에서 개최되는 성형에 대한 전산해석기술 관련 세계적으로 저명한 국제학회인 ‘NUMIFORM2010’에서 이번 연구 결과를 발표할 예정이다.