[논문]스마트 열처리 공장을 위한 engineering S/W의 제작 및 응용

손윤호; 강지영

[국내논문] 스마트 열처리 공장을 위한 engineering S/W의 제작 및 응용 원문보기

한국CDE학회지 = CDE review, v.23 no.1, 2017년, pp.45 - 51

손윤호 ((주)유진에스엠씨) , 강지영 ((주)동우HST)

초록이 없습니다.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

물론 고농도침탄(supercarburizing), 고용질화(solution nitriding), SUS질화(S-Phase Nitriding), 고온확산코팅(High temperature coating) 등 매우 다양한 세부 열처리기술에 대한 S/W의 개발이 필요하지만, 현재는 시급히 범용적으로 사용되는 기술에 대한 S/W개발을 진행 중이다. 본 논문에서는 열처리분야에서 가장 많이 사용되는 침탄 및 질화 열처리 기술의 개요를 설명하고 열처리 엔지니어링 S/W의 제작과정을 기술한 후 이러한 S/W의 사용으로 얻게 되는 실제적인 응용효과와 향후 전망에 대해 논의하고자 한다.
먼저 침탄 및 질화 열처리의 개략적인 공정과 그에 따른 미세조직 변화와 표면경화기구에 대해 살펴보고 자 한다.

가설 설정

이때 로 내 침탄 분위기는 산소 센서를 이용하여 탄소포텐셜(Cp), 즉 탄소활동도 (carbon activity, a_c)를 측정함으로써 제어된다. 이때 RX가스에 포함된 CO가스조성은 불변으로 가정한다.

제안 방법

이를 개량하여 현장에서 on line S/W를 제작하여 공정 모니터 및 제어를 실현 중이다. 아울러 열처리 S/W를 이용하여 여러 처리조건하에서 시뮬레이션을 하고, 탄소포텐셜 등의 변수를 최적화 시켜 침탄시간을 약 20% 정도 감소시켰다. 향후 가스침탄장치의 설계를 변경하여 내구성을 증대시키는 등 부가적 노력이 수반된다면 약 40%이상의 처리시간 단축효과를 기대할 수 있다.

후속연구

이에 열처리 엔지니어링 S/W가 미래 스마트 열처리 공장의 핵심 두뇌 역할을 수행할 것이라는 것이 예상된다. 저렴한 열처리 엔지니어링 S/W의 제작 및 보급을 통해 숙련기술자의 의존도를 낮출 수 있고, 생산성을 극대화 시켜 제품개발의 비용과 시간을 획기적으로 낮출 수 있을 것이다. 또한 이를 통하여 각 열처리공장들이 규모와 관계없이 동등 수준의 품질을 유지할 수 있게 될 것이며, 소형 열처리공장의 기술경쟁력도 유지시키고 향상시킬 수 있다.
저렴한 열처리 엔지니어링 S/W의 제작 및 보급을 통해 숙련기술자의 의존도를 낮출 수 있고, 생산성을 극대화 시켜 제품개발의 비용과 시간을 획기적으로 낮출 수 있을 것이다. 또한 이를 통하여 각 열처리공장들이 규모와 관계없이 동등 수준의 품질을 유지할 수 있게 될 것이며, 소형 열처리공장의 기술경쟁력도 유지시키고 향상시킬 수 있다.
아울러 열처리 S/W를 이용하여 여러 처리조건하에서 시뮬레이션을 하고, 탄소포텐셜 등의 변수를 최적화 시켜 침탄시간을 약 20% 정도 감소시켰다. 향후 가스침탄장치의 설계를 변경하여 내구성을 증대시키는 등 부가적 노력이 수반된다면 약 40%이상의 처리시간 단축효과를 기대할 수 있다. 실제로 일본 등 선진국에서도 이러한 방향으로 S/W를 활용하여 개선해 나가고 있다.
이러한 열처리 엔지니어링 S/W의 개발과 정확도 향상을 위해서는 무엇보다 계산에 이용되는 열역학, 확산계수 데이터 등의 개발 및 축적이 필요하며, 국가 R&D차원에서 이러한 기초연구, 즉 돈이 안되지만 전략적인 연구에 보다 많은 투자가 이루어지는 것이 필요하다.
결국 세계각국의 과학, 엔지니어링기술의 경쟁에서 최종 승패는 위에서 언급된 데이터들에 의해 결정되기 때문이다. 열처리엔지니어링관련 기초데이터들이 확보될 때 본 연구에서 보여준 열처리 엔지니어링 S/W의 정확도가 증대될 것이며, 기타 세부적인 열처리 응용프로그램의 개발도 가속화 될 것이고, 이를 이용한 열처리 산업의 현대화도 이룩될 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	열처리란 무엇인가?	열처리는 철강소재로 이루어진 제품을 일정한 분위기 하에서 소정의 시간 동안 가열하여 원하는 미세조직을 구현함으로써 제품에서 필요로 하는 기계적 특성을 얻게 하는 조작이다. 대부분의 철강제품은 사용 전에 열처리 공정을 거치고 있으므로, 열처리는 뿌리산업의 핵심구성요소로 간주되고 있다.
	현재 국내에서 널리 사용되고 있는 열처리 공정에는 무엇이 있는가?	대부분의 철강제품은 사용 전에 열처리 공정을 거치고 있으므로, 열처리는 뿌리산업의 핵심구성요소로 간주되고 있다. 현재 국내에서 널리 사용되고 있는 열처리 공정으로는 소입/소려(Quenching & Tempering, 이하 Q/T)처리, 침탄(Carburizing) 열처리, 질화(Nitriding) 열처리 등이 있다. 대부분의 열처리 공장들은 규모가 매우 영세하고 노동집약적이며, 열악한 환경 및 과다 에너지 소비 등 여러 문제점들을 지니고 있어, 열처리 산업은 전형적인 저 부가가치 산업으로 인식되고 있다.
	열처리 엔지니어링 S/W에 대한 개발이 필요한 이유는 무엇인가?	이상에서와 같이 국내에서도 열처리 엔지니어링 S/W가 현재 개발 중이다. 특히 질화공정 분야에서는 세계적으로도 온전한 S/W가 나와있지 못한 상태이며, 우리나라가 가장 앞서 출시할 가능성이 높은 것으로 보여진다. 고도로 발달된 S/W개발이 선진국의 전유물은 아니며, 우리의 노력여하에 따라 선도적인 역할을 할 수도 있을 것이다. 특히 질화관련 엔지니어링 S/W는 향후 관련 프로그램의 확장과 입출력 제어를 통하여 질화용 철강합금설계, 복잡한 형상의 부품에 대한 설계, 기술자 및 학생을 위한 교육용 S/W까지 여러 용도로 변환시킬 수 있다. 또한, 엔지니어링 S/W를 열처리장비에 접목하면 지능형 열처리장비를 제작할 수 있으며, 실제로 선진국 장비들은 이러한 추세로 발전하고 있다. 이러한 방식으로 국내 열처리산업의 고도화도 이끌 수 있을 것이다.

참고문헌 (13)

M. Gergely et al., Metal Handbook Vol. 4 Heat Treating, 1991, ASM International.
김학윤,박상준, 표면열처리, 2003, 원창출판사.
J. Kowalewski, IndustrialHeating, Jan. 2006 pp39-42.
W.Grafen and B.Edenhofer, Heat treatment of metals, Vol. 4, 1999, pp79-85.
Source book on nitriding, 1977, American society for metals.
E.J.Mittemeijer and M.A.J.Somers, Thermo-chemical surface engineering of steels, 2015, Woodhead Publishing.
D.Liedtke, Nitriding and Nitrocarburizing on iron materials, 2010, expert verlag GmbH.
J.H.Woodhead and A.G.Quarrell, J. of the iron and steel institute, 1965,pp605-620.
U.R.Kattner, J. of Metal, Vol.49, 1997,pp14-19.
J.S.Kirkaldy and D.J.Young, Diffusion in the condensed state, 1987, The institute of metals.
Q. Chen et al., Acta Materialia, Vol. 56, 2008, pp1890-1896.

상세보기
J. S. Wang et al., Acta Materialia, Vol. 61, 2013, pp4939-4952.

상세보기
Minsu Jung et al., Metallugical and Materials Transactions A, Vol 47A, 2016, pp1425-1439.

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증