[논문]부하 변동에 따른 진공흡착패드의 콘크리트 외벽 흡착 성능 시험

함영복; 김대명; 임병주; 박창대; 구지석

부하 변동에 따른 진공흡착패드의 콘크리트 외벽 흡착 성능 시험
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함영복 (한국기계연구원 에너지플랜트연구본부) , 김대명 (한국기계연구원 에너지플랜트연구본부) , 임병주 (한국기계연구원 에너지플랜트연구본부) , 박창대 (한국기계연구원 에너지플랜트연구본부) , 구지석 (금오공과대학교 지능제조공학과)

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문제 정의

본 연구에서는 외벽 진공흡착 성능실험 장치를 제작하여 진공압의 변화에 따른 흡착력을 측정하고, 흡착패드에 인가되는 외부부하의 속도를 변화 시키면서 최대 흡착력을 측정하고자 한다.
본 연구에서는 진공 흡착패드 성능시험 장치를 제작하여 흡착패드의 흡착력을 측정하였다. 진공 펌프를 이용한 흡착시키는 타입의 진공 흡착패드를 대상으로 평평한 콘크리트 외벽의 수직 방향 부착력에 대한 실험을 수행하였다.

제안 방법

1과 같이 제작하였다. 건물 외벽 샘플을 시험장치 프레임에 삽입하는 방식으로 제작하여 다양한 외벽 모양에 대한 실험이 가능하도록 하였다. 본 실험에서는 매끈한 콘크리트 벽면을 샘플로 시용하였다.
2에 제시하였다. 부하변동이 없도록 실런더에 주입되는 공기압을 천천히 증가시키면서 실행을 수행하였다. 실험결과 진공도가 상승할수록 비례 적으로 부착력이 증가하였으며, 최대 부착력은 진공도가 -720 mmHg 일 때 약 1,510 N으로 측정되었다.
외부의 갑작스런 부하에 대한 흡착패드의 부착 력을 측정하기 위해 흡착패드를 외벽에 부착시킨 상태에서 실린더의 공기압 상승 속도를 변화시켜 흡착패드를 외벽의 수직방향으로 당기는 힘의 속도를 변화시키면서 실험을 수행하였다. 실런더에 의한 부하변동 속도에 따른 최대흡착력 실험 결과를 Fig.
본 연구에서는 진공 흡착패드 성능시험 장치를 제작하여 흡착패드의 흡착력을 측정하였다. 진공 펌프를 이용한 흡착시키는 타입의 진공 흡착패드를 대상으로 평평한 콘크리트 외벽의 수직 방향 부착력에 대한 실험을 수행하였다. 진공펌프의 진공도를 증가시킬수록 진공 패드 내 진공압이 상승 하게 되고, 비례적으로 흡착패드의 최대 부착력이 상승하는 것을 확인하였다.

대상 데이터

건물 외벽 샘플을 시험장치 프레임에 삽입하는 방식으로 제작하여 다양한 외벽 모양에 대한 실험이 가능하도록 하였다. 본 실험에서는 매끈한 콘크리트 벽면을 샘플로 시용하였다. 흡착 패드에 수평과 수직 방향의 부하 인가를 위해 공압 실린더를 사용하였고 부하량을 측정하기 위해 로드셀을 설치하였다.

성능/효과

또한 고층건물의 돌풍과 같은 갑작스러운 외부 부하를 고려하여 부하속도를 다르게 실험한 결과 부하속도가 빠를수록 최대 부착력은 증가하였지만 정적부하일 때 보다 최대 부착력은 감소하였다.
본 연구 결과를 통해 고층건물의 콘크리트 평면에 고정하기 위하여 흡착패드를 사용하는 시스템의 경우 외부 환경부하 조건, 특히 동적부하를 고려하여 흡착패드 사양을 결정해야 한다는 것을 알 수 있다.
부하속도가 거의 없을 때의 최대부착력이 부하 속도가 120 N/s 일 때의 최대흡착력 보다 약 390 N정도 높게 측정되었다.
3에 제시하였다. 부하속도를 40, 80, 120 N/s로 변화시키면서 실험한 결과 부하속도가 빠를 수록 최대 부착력은 370 N, 736 N, 1120 N으로 증가하였다.
부하변동이 없도록 실런더에 주입되는 공기압을 천천히 증가시키면서 실행을 수행하였다. 실험결과 진공도가 상승할수록 비례 적으로 부착력이 증가하였으며, 최대 부착력은 진공도가 -720 mmHg 일 때 약 1,510 N으로 측정되었다.
진공 펌프를 이용한 흡착시키는 타입의 진공 흡착패드를 대상으로 평평한 콘크리트 외벽의 수직 방향 부착력에 대한 실험을 수행하였다. 진공펌프의 진공도를 증가시킬수록 진공 패드 내 진공압이 상승 하게 되고, 비례적으로 흡착패드의 최대 부착력이 상승하는 것을 확인하였다.

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