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태양열 집열판의 레이저용접을 위한 공정변수 평가
Evaluation of Process Parameter to Laser Welding of Solar Panel 원문보기

한국레이저가공학회지 = Journal of korean society of laser processing, v.14 no.4, 2011년, pp.9 - 13  

김용 (고등기술연구원) ,  박기영 (고등기술연구원) ,  김부환 ((주)Fasweld풍산레이저)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The solar panel that consists of copper plate and copper tube was successfully welded by ultrasonic seam welding. However it was not only expensive the copper material but also ultrasonic welding has many problem such as high error rate, difficulty of dissimilar material welding, noise, etc. At this...

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문제 정의

  • 레이저 용접 변수 별 집열판의 이종금속 용접특성을 평가하고자 하였다. 실험에 사용된 소재는 0.
  • 본 연구에서는 구리 또는 알루미늄 재질을 갖는 집열판과 동관 사이의 접합에 레이저용접을 적용하고자 초음파 용접 제품과의 품질 비교 및 공정 변수에 따른 레이저 용접을 실시하였으며, 아래와 같은 결론을 얻었다.
  • 집열판과 동관의 접합은 최종적으로 에너지 전달손실을 최소화 할 수 있는 공정이 적용되어야 한다. 본 연구에서는 구리 혹은 알루미늄 재질을 갖는 집열판과 동관의 접합에 레이저 용접을 적용하고 그 품질을 분석하여 최종적으로 적합성 여부를 판단하고자 하였다. 이를 위해 우선적으로 용접 방식에 따른 집열판의 용접품질 및 최종적인 집열 성능을 비교분석하였으며, 이후 레이저 용접 시 공정변수에 따른 용접부의 특성 및 이종접합부의 특성을 비교하였다.
  • 해외 태양열 관련 일부 선진업체는 이미 레이저 용접을 적용하여 알루미늄 집열판과 구리 파이프 간 접합된 제품을 공급하고 있으며, 국내의 경우 전량 초음파 용접으로 제작되고 있다. 이에 따라 두 방식 간 용접부의 비교분석 및 최종적으로 집열판 성능에 미치는 영향을 조사하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레이저 용접을 적용할 경우 원가절감 및 생산성 향상을 제외한 장점에는 어떠한 것이 있는가? 이에 따라 집열판 소재를 알루미늄으로 변경하고 레이저용접을 적용할 경우 원가절감에 큰 기여를 함은 물론 생산성 향상에 크게 도움이 될 것이다. 뿐만 아니라 레이저 용접을 적용할 경우 다양한 소재 선택성 및 열변형이 무시할 정도로 적어서 소재의 변형을 방지하고 고품질의 용접이 가능해지는 이점이 있다.
태양열시스템에 구리를 이용한 집열판과 순환시스템으로서 동일 소재인 동관을 용접하게 될 경우 어떤 문제가 있는가? 1과 같이 태양열을 모으는 구리로 된 집열판(solar panel)과 그 하부에는 집열기와 축열조 간에 유체를 유동시키는 순환시스템으로서 동일 소재인 동관(Cu tube)을 용접하게 되어 있다. 그러나 구리 소재를 집열판으로 사용 시 열전도성은 우수하지만 대체 가능한 알루미늄에 비해 소재 및 제조 단가가 최소 2배 이상 비싸며, 거의 대부분을 수입에 의존하기 때문에 가격 경쟁력이 떨어지는 단점이 있다.
초음파 용접법을 이용하여 이종재료 용접 시 존재하는 문제는? 한편 동관의 용접방법으로는 주로 초음파 용접법이 적용되나 국내에는 초음파 용접기에 대한 상용화 제작이 이뤄지지 않아 고가의 용접기 및 집열판 접합시스템을 거의 전량 수입하여 사용하고 있으며, 또한 작업 시 발생되는 소음이 상당하여 작업장의 소음공해를 유발한다. 뿐만 아니라 초음파 용접을 이용한 구리+구리 간 동종금속의 용접에는 양호한 용접성능을 보이지만 알루미늄과 구리의 이종재료 용접 시 용접품질이 저하되는 문제점이 있다.
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