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제안 방법
- 초기 연구에서는 저온분사코팅을 이용한 주철표면의 구리코팅으로 이중구조를 용이하게 이룰 수 있음을 확인하였으며, 또한 후속 연구를 통해 Cu 10 mm 두께의 소형 구리-주철 이중구조 용기[∅12 cm x 길이 42 cm]를 제작하기도 하였다[2].
- 그리고 중규모 처분용기를 일정 속도로 균일하게 회전시키기 위해서 하중 1.0 ton, 직경 ∅450 mm 및 길이 약 2 m의 용기를 회전시킬 수 있는 회전지그를 구축하였다(Fig. 1).
- 이러한 소형 용기 제작의 성공을 바탕으로 KAERI에서는 중규모 처분용기를 저온분사코팅으로 제작을 계획하였다. 이를 위하여 기존의 저온분사코팅 설비의 대형화를 꾀하였으며, 이를 통해 최종적으로 중규모 저온분사코팅 구리-주철 용기를 제작하고자 하였다.
- 저온분사코팅 공정을 대형화 하기 위해 저온분사 요소장치인 메인가스히터 및 구리 분말송급장치를 양산 시스템에 맞게 수정 및 제작하였다. 이를 통해 고속적층 시스템 개발을 진행하였고, 추가적인 제반설비부분도 이에 맞게 다시 구축하였다.
- 저온분사코팅 공정을 대형화 하기 위해 저온분사 요소장치인 메인가스히터 및 구리 분말송급장치를 양산 시스템에 맞게 수정 및 제작하였다. 이를 통해 고속적층 시스템 개발을 진행하였고, 추가적인 제반설비부분도 이에 맞게 다시 구축하였다. 분사노즐은 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 노즐 형상에 따른 분말소재의 속도를 이론적으로 산출하였으며, 이게 맞게 신규노즐을 제작하고, 분사시스템에 적용하였다.
- 이를 통해 고속적층 시스템 개발을 진행하였고, 추가적인 제반설비부분도 이에 맞게 다시 구축하였다. 분사노즐은 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 노즐 형상에 따른 분말소재의 속도를 이론적으로 산출하였으며, 이게 맞게 신규노즐을 제작하고, 분사시스템에 적용하였다.
- 1에 중규모 처분용기 제작을 위해 구축한 저온분사시스템이 설치된 사진을 나타내었다. 주철용기를 회전지그로 회전시키고, 6축 로봇에 장착된 분사 노즐을 좌우로 이동하며, 균일한 속도로 처분용기의 표면을 구리 분말로 코팅하며, 적층되지 않고 산란되는 구리 분말은 집진 덕트를 통해 공장외부에 설치된 집진기로 회수되도록 하였다. 그리고 저온분사코팅에 필용한 다량의 고압 질소 가스는 건물 외부에 설치된 액체질소 기화설비를 설치하여 공급하였다(Fig.
- 실제 처분용기 후보재료로 검토되고 있는 주철재 내부용기(∅355 mm x 길이 1,200 mm)를 먼저 제작하고, 구축된 저온분사코팅 대형화 설비를 이용하여 주철용기 외부표면에 구리를 저온분사코팅 하고자 하였다.
- 길이가 600 mm 이고, 직경 ∅367 mm인 STS 재질의 내부용기를 제작하였으며, 용기 상하부는 동판으로 제작하였다. 저온분사 코팅을 위해 고하중용 수직형 회전지그에 올려놓고 저온분사 장비를 설치하여 시험하였다. 이 실험은 중규모 저온분사 코팅 설비가 완전히 갖추어지기 전에 한 것으로서, 기존 분사시설에 대형화 분사 장비들을 적용하여 시험을 실시하였다.
- 저온분사 코팅을 위해 고하중용 수직형 회전지그에 올려놓고 저온분사 장비를 설치하여 시험하였다. 이 실험은 중규모 저온분사 코팅 설비가 완전히 갖추어지기 전에 한 것으로서, 기존 분사시설에 대형화 분사 장비들을 적용하여 시험을 실시하였다. 저온분사 코팅시험은 편축으로 약 5 mm 두께의 구리코팅까지 진행하였다.
- 이 실험은 중규모 저온분사 코팅 설비가 완전히 갖추어지기 전에 한 것으로서, 기존 분사시설에 대형화 분사 장비들을 적용하여 시험을 실시하였다. 저온분사 코팅시험은 편축으로 약 5 mm 두께의 구리코팅까지 진행하였다. Cu분말을 코팅한 STS 용기의 외경 사이즈는 초기 ∅367 mm에서 ∅378 mm로 측정되었다(Fig.
- 3.1 저온분사코팅 설비의 대형화를 위해 메인가스 히터, 구리 분말송급장치, 및 분사노즐을 개선하였다. 그리고 중규모 용기의 장착이 가능한 대형 회전 지그를 설치하였다.
- 3.2 설치된 대형화 코팅장비는 예비 코팅시험을 통해 회전속도, 송급속도 및 공정 온도 등과 같은 최적 공정 변수들을 확립하였다.
대상 데이터
- 길이가 600 mm 이고, 직경 ∅367 mm인 STS 재질의 내부용기를 제작하였으며, 용기 상하부는 동판으로 제작하였다.
- 3.3 규모를 확장한 대형화 저온분사코팅 설비를 이용하여 직경 ∅355 mm, 길이 1.2 m의 주철용기 표면에 두께 10 mm 구리코팅 시제품을 제작하였다.
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