선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 도장 작업 시 도장 조건에 대한 경험치의 의존성을 최소화할 수 있도록 도장의 분사폭과 도막두께를 결정하는 인자를 검토하여 AC도료의 CPS를 정립하였다. 또한 향후 도료의 사양이 변화하더라도 일정한 도막두께와 도장 품질을 유지할 수 있도록 본 연구에서는 조선 현장에서 도장 작업자들이 사용하는 이액형 AC 도료의 분사폭과 도막 두께를 결정하는 도장 인자들의 상호관계를 정립하고 도막두께의 상관관계를 예측할 수 있는 관계식을 도출하였다.
제안 방법
- 도장 시편은 시너를 이용하여 표면 이물질을 사전 제거한 1m ×1m×1.6t 크기로 앵커패턴(Anchor pattern)이 없는 철판을 사용하였으며 분사방법은 자동 분사장치(Automatic gun)에서 분사되어 시편에 부착된 도료가 중력의 영향을 받아 흘러내리지 않도록 아래보기 분사방법을 선택하였다.
- 따라서 도장 작업 시 도장 조건에 대한 경험치의 의존성을 최소화할 수 있도록 도장의 분사폭과 도막두께를 결정하는 인자를 검토하여 AC도료의 CPS를 정립하였다. 또한 향후 도료의 사양이 변화하더라도 일정한 도막두께와 도장 품질을 유지할 수 있도록 본 연구에서는 조선 현장에서 도장 작업자들이 사용하는 이액형 AC 도료의 분사폭과 도막 두께를 결정하는 도장 인자들의 상호관계를 정립하고 도막두께의 상관관계를 예측할 수 있는 관계식을 도출하였다.
- 실험장치는 이액형 에폭시계 AC 도료의 주제와 경화제를 일정한 비율로 혼합하고 토출하는 이액형 도장기기, 주제 내 고형 성분의 침전을 방지하고 도료의 혼합을 균일하게 유지하기 위한 교반기(Agitator), 이액형 도장기기에 의해 가압된 유체의 압력을 설정하고자 하는 토출압력으로 조절하는 기능과 도장기기의 맥동현상을 감쇄시키는 기능을 포함한 고압 레귤레이터(Air-operated high pressure regulator)을 설치하였다.
- 도장 로봇(Paint robot)은 설정된 속도와 도장 간격을 유지하면서 실험 시편을 만들 수 있도록 6축으로 구성하였으며 도장 로봇 끝단부에는 자동 분사장치(Automatic gun)을 장착하여 도료 토출의 On/Off 제어 기능을 가진다. 그리고 자동 분사장치에서 시편과의 일정한 분사거리가 유지되도록 기준면 바닥 위에 높이가 일정한 도장 작업대를 설치하였다. 또한 도장기기의 출력단과 레귤레이터의 입력단, 도료가 토출되는 자동 분사장치의 바로 전단 위치에 압력센서를 설치하여 도료 호스 내 각각의 위치에서 압력을 실시간으로 기록하고 모니터링 하였으며, 도료의 비중은 비중계를 이용하여 측정하였다.
- 그리고 자동 분사장치에서 시편과의 일정한 분사거리가 유지되도록 기준면 바닥 위에 높이가 일정한 도장 작업대를 설치하였다. 또한 도장기기의 출력단과 레귤레이터의 입력단, 도료가 토출되는 자동 분사장치의 바로 전단 위치에 압력센서를 설치하여 도료 호스 내 각각의 위치에서 압력을 실시간으로 기록하고 모니터링 하였으며, 도료의 비중은 비중계를 이용하여 측정하였다.
- 도장 실험은 Table 1과 같이 도료 분사 시 도막두께를 결정하는 대표적인 인자들에 대해서 도료의 미립화 조건이 형성되는 범위를 선정한 후 진행하였다.
- 그리고 AC 도료의 주제와 경화제는 혼합 후 경과시간에 따른 점도 변화의 영향을 최소화하기 위해 분사 직전 주제와 경화제가 혼합되는 이액형 도장기기를 이용하였으며 도료 호스는 분사 끝단을 제외하고는 3/8inch 크기를 사용하였다. 따라서 토출압력은 도료 호스의 길이에 따라 압력 저하가 발생하므로 자동 분사장치 전단에서 측정하였으며 도장기기에서 도료공급 시 발생되는 맥동 현상을 줄이기 위해 자동 분사장치 전단에 레귤레이터를 설치하여 끝단 호스 내에 일정한 압력을 유지시켜 균일한 도막두께가 형성되도록 하였다.
- 또한 AC 도료의 비중은 시너 희석 비율에 따라 변화되기 때문에 각 도료 메이커에서 제시한 추천 비율을 준수하였다. 팁의 경우는 국내 조선사에서 대부분 사용하고 있는 Airless Tip 중에서 유량과 분사폭이 일정한 정밀 팁(Graco GGO Tip)을 이용하였다(Graco Inc, 2006).
- 그리고 시편의 건 도막두께 측정을 위해서는 엘코미터 (Elcometer) 456을 이용하였으며 도막의 측정 오차를 줄이기 위해서 시편에 도막이 형성된 유효면적을 대상으로 도장 진행 방향으로 3cm 간격, 분사폭 방향으로 2cm 간격을 설정하여 전면적을 측정하였다.
- 도장 인자에 따른 분사폭과 도막두께의 분석을 위해서는 각 인자 별 상관관계 분석이 선행되어야 한다. 따라서 분사폭은 일정 크기의 시편 표면 위에 해당 도료가 70% 이상이 도장되어진 구간을 기준으로 측정하였다.
- 11과 같이 분사거리와 분사폭의 관계는 선형적으로 비례하였으며 반대로 도막두께는 감소하는 결과를 나타냈다. 즉, 분사폭을 결정하는 주요 인자는 팁 종류, 토출유량, 점도, 시편과의 분사거리이며 분사폭의 상관관계는 분사거리, 팁폭에 비례하고 팁 크기, 점도, 토출유량에 반비례하였다.
- 본 연구에서는 도막두께 결정에 영향을 미치는 도장인자들의 비선형 데이터를 이용해 유추된 식을 로그화시킨 후, 식 (3)과 같이 최소 자승법을 이용하여 식 (4)의 도막두께 예측식을 새롭게 도출하였다.
- 새롭게 도출된 도막두께 상관관계식의 유효성 검증을 위해 Table 2와 같이 AC 도료에 대한 도장 조건을 설정하여 실험을 진행하였다.
- 1) 도막두께 예측을 위해 도장인자에 따른 도막두께 분포, 분사폭, 최대 도막두께를 측정하였다.
- 3) AC 도료의 도막두께 결정에 영향을 주는 인자들에 대한 상관관계를 분석하고 도막두께 예측식을 도출하였다.
대상 데이터
- 그리고 AC 도료의 주제와 경화제는 혼합 후 경과시간에 따른 점도 변화의 영향을 최소화하기 위해 분사 직전 주제와 경화제가 혼합되는 이액형 도장기기를 이용하였으며 도료 호스는 분사 끝단을 제외하고는 3/8inch 크기를 사용하였다. 따라서 토출압력은 도료 호스의 길이에 따라 압력 저하가 발생하므로 자동 분사장치 전단에서 측정하였으며 도장기기에서 도료공급 시 발생되는 맥동 현상을 줄이기 위해 자동 분사장치 전단에 레귤레이터를 설치하여 끝단 호스 내에 일정한 압력을 유지시켜 균일한 도막두께가 형성되도록 하였다.
이론/모형
- 또한 IMO(International Maritime Organization) MSC 83차에서 적용하기로 합의된 PSPC(Performance Standard for Protective Coatings, 선박 보호도장) 강제 규정으로 NDFT(Normal Dry Film Thickness)의 도막두께가 정의되었으며 그 규정은 준수하여야만 한다. 따라서 강제 규정인 도막두께 기준(NDFT 90/10)에 따라 균일한 도막두께를 유지하기 위해서는 전문적인 도장 기량을 갖춘 작업자가 더욱 많이 필요하게 되었다.
성능/효과
- 6t 크기로 앵커패턴(Anchor pattern)이 없는 철판을 사용하였으며 분사방법은 자동 분사장치(Automatic gun)에서 분사되어 시편에 부착된 도료가 중력의 영향을 받아 흘러내리지 않도록 아래보기 분사방법을 선택하였다. 또한 도료 분사 시, 도료 호스 내에 압력이 높은 상태에서 도장을 하면 시작 시점에 도료의 토출량이 많고 토출압력이 높아 시편에 과도막이 형성될 수 있기 때문에 분사 후 토출압력이 일정하게 되는 시간이 경과된 후 시편을 도장함으로써 과도막에 의한 실험 오차를 방지하였다.
- 분석 결과, 팁에 따른 도막두께의 분포 형상은 팁이 커짐에 따라 분포도의 폭이 커졌으며 도료 내의 시너 비율을 증가시킴에 따라 도막두께 분포도는 완만한 형상을 나타냈다. 또한 도료 내의 시너 혼합 비율이 10%인 경우는 20%의 시너 비율보다 분사폭 끝단에서의 도막두께가 높게 측정되었다.
- 분석 결과, 팁에 따른 도막두께의 분포 형상은 팁이 커짐에 따라 분포도의 폭이 커졌으며 도료 내의 시너 비율을 증가시킴에 따라 도막두께 분포도는 완만한 형상을 나타냈다. 또한 도료 내의 시너 혼합 비율이 10%인 경우는 20%의 시너 비율보다 분사폭 끝단에서의 도막두께가 높게 측정되었다. 따라서 도장작업 진행 시에 균일한 도막두께를 유지하기 위해서는 도장의 적절한 중첩 비율의 조절이 필요하다는 것을 알 수 있으며 시너 비율에 따라 도막두께 분포 형상과 작업자의 도장 작업성에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.
- 테스트 결과 도료의 분사량과 도막두께는 주로 분사압력, 팁 종류, 비중에 의해 영향을 받았으며 Fig. 10과 같이 팁(525), 도료의 비중(1.38g/㎤), 분사거리(450mm), 도장속도 (800mm/sec)가 일정할 때 시편 중심부 부위의 도막두께는 분사압력에 따라 비례적으로 증가하였다.
- 도료의 도막두께는 많은 도장 인자들에 의해 영향을 받으며 분사압력에 따른 도막두께는 팁과 도료의 비중이 일정할 때 분사압력에 따라 비례적으로 증가하는 것을 알 수 있었다. 그러나 Fig.
- 측정한 도막두께에 대한 분포도의 결과값과 식 (4)에 의해 도출된 예측값의 분포도를 비교 분석 결과, Fig. 13과 같이 여러 시편의 실 측정한 도막두께와 예측값은 매우 높은 상관관계를 갖는 것으로 나타나 본 신규 모델을 통해 도장작업 전 예상 도막두께가 신뢰도 있게 예측 가능함을 확인할 수 있다.
- 2) 도장시편에 대한 도막두께 분포 분석 결과, 도료에 적용된 팁의 종류와 시너 비율에 따라 분포도의 형상과 기울기가 상이하였다.
- 본 연구를 통해 도장 인자별, 도막두께 측정 결과값의 데이터베이스와 예측식을 통해 균일한 도막두께 확보를 위한 도장의 작업조건 설정이 가능해졌다. 또한 향후 도장 작업의 간소화와 도막품질의 향상을 기대할 수 있게 되었다.
- 따라서 도장기기의 압력을 고정하고 시편과의 분사거리를 변화시키면서 실험을 진행한 결과, Fig. 11과 같이 분사거리와 분사폭의 관계는 선형적으로 비례하였으며 반대로 도막두께는 감소하는 결과를 나타냈다. 즉, 분사폭을 결정하는 주요 인자는 팁 종류, 토출유량, 점도, 시편과의 분사거리이며 분사폭의 상관관계는 분사거리, 팁폭에 비례하고 팁 크기, 점도, 토출유량에 반비례하였다.
후속연구
- 본 연구를 통해 도장 인자별, 도막두께 측정 결과값의 데이터베이스와 예측식을 통해 균일한 도막두께 확보를 위한 도장의 작업조건 설정이 가능해졌다. 또한 향후 도장 작업의 간소화와 도막품질의 향상을 기대할 수 있게 되었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.