초록 ▼

□ 연구개요
◎ 용접·접합산업은 국가 기간산업인 조선, 자동차, 중공업, 건설, 전기/전자, 반도체 등의 산업에 필요한 기기 및 재료를 공급하는 연관기술로 이들 기간산업의 국가경쟁력을 좌우하는 생산기반산업이며, 첨단기술과 융․복합을 통해 첨단 제조업으로 변화시키는 국가기간산업의 핵심기반 기술임.
◎ 용접·접합 공정에 용접 자동화 시스템 운영에서 용접선에 대하여 용접토치를 정확히 일치시키는 작업과, 토치의 높이조정, 위빙 폭의 조정, 토치의 중심위치 조정하기 위한 준비 시간이 전체 용접공정 시간의 50% 이상을 차지함. 따

□ 연구개요
◎ 용접·접합산업은 국가 기간산업인 조선, 자동차, 중공업, 건설, 전기/전자, 반도체 등의 산업에 필요한 기기 및 재료를 공급하는 연관기술로 이들 기간산업의 국가경쟁력을 좌우하는 생산기반산업이며, 첨단기술과 융․복합을 통해 첨단 제조업으로 변화시키는 국가기간산업의 핵심기반 기술임.
◎ 용접·접합 공정에 용접 자동화 시스템 운영에서 용접선에 대하여 용접토치를 정확히 일치시키는 작업과, 토치의 높이조정, 위빙 폭의 조정, 토치의 중심위치 조정하기 위한 준비 시간이 전체 용접공정 시간의 50% 이상을 차지함. 따라서 생산성과 위치 정밀도를 향상시키기 위한 센서 및 알고리즘 개발이 집중된 추세임.
◎ 현재까지 Vertical Position 용접을 위한 자동화 시스템 개발에 필요한 용접부 특성 및 최적의 용접조건 선정 알고리즘은 대부분 FEM(Finite Element Method) 기법이 광범위하게 이용되고 있음. 최근에는 ICT기술을 용접접합 자동화에 적용하기 위한 제한적인 연구가 시도되고 있음. 하지만 용접아크에서 용접풀까지 복잡한 용접현상을 체계적인 연구가 전무한 실정이며, 이에 대한 연구가 시급한 실정임.

□ 연구 목표대비 연구결과
◎ 연구결과:
◦ 1차년도
- 전처리 Image Processing에서 Noise Filter 중 폐쇄필터 처리를 통해 아크열에 대한 라인 폭을 향상하였으며, 이진화(Binarization Method) 방법을 적용하여 회색도 문턱값(Threshold Level) 결정을 통해 아크열 부분의 영상분할 수행함.
- 용접파형 제어기술 중 전류상승 제어 기법을 통해 250A~270A의 전류범위를 제한하여 5.48%의 낮은 스패터 발생률을 확인함.
- MD 알고리즘 적용하여 용접품질을 평가하고 최적의 공정변수를 제시하였으며, AWS 표준을 충족하는 비드형상과 98%이상의 용접품질을 보장함.
◦ 2차년도
- 특징점 추출을 통해 V그루브의 좌표가 산출될 경우, 이미지 처리 알고리즘을 통과하여 연구목표인 용접선 추적 정밀도 1mm이내 산출이 가능함.
- 전류 데이터를 기반으로 아크특성 모니터링 시스템을 구현하기 위해 신호처리 응답성을 확보하였으며, 입·출력 전류에 의해 측정되는 응답성은 최대 1.37% 오차가 확인되어 제어 신뢰성을 확보함.
- PAM분석을 통해 개발된 각각의 수학적 모델에 대한 성능확인을 하였으며, 그 결과 신경회로망인 LMBP 알고리즘에서 최대 1.42% 예측오차를 나타내어 현장적용성이 매우 우수한 모니터링 구현이 가능함.
◦ 3차년도
- 용접공정 변수의 제어로 용접부에 미치는 경화 현상을 확인하였으며, 미국부식학회에서 권장하는 경도의 상한치를 선정하여 균열성장에 의한 파단을 방지하는 가이드 라인을 제시함.
- MD 알고리즘을 적용하여 스패터 발생시 급변하는 용접파형의 경향분석 수행하였으며, 용접부에 결함이 발생될 수 있는 위치를 판별하는 용접품질 모니터링 알고리즘을 개발함.
- 함수공차 변수에 따라 선정된 용접공정 변수들의 비교분석을 통해 비드 높이가 가장 낮은 수치를 나타내는 GBO 기법을 선정하였으며, 이를 통해 용접부에 미치는 입열량 최소화 및 경화현상 방지를 도모함.

□ 연구개발결과의 중요성
◎ 선박, 강교, 해양 구조물과 같이 복잡한 격자 구조의 철구조물의 제작에 있어 기존의 수작업을 대체할 수 있는 자동화 시스템 개발이 가능할 것으로 예상되며, 이에 따라 GMA 용접공정 시 발생될 수 있는 생산비용의 절감 효과가 있음.
◎ Vertical Position 용접수행 시 아크의 안정성을 확보하고 용접을 진행할 경우 용락의 발생 우려를 줄여 모재에 가해지는 경화 현상을 최소화하고, 용접공정 중 취득하기 용이한 용접 정보를 활용하여 용접품질의 진단을 위한 연구가 가능함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 14