초록 ▼

연구개요
금속소재에 전류를 인가하여 재료의 유동응력, 강도, 및 강성을 낮추어 작은 하중으로 소재를 가공할 수 있는 통전소성 현상(Electro-plasticity)을 활용하여 가공부에 국부적으로 전류를 공급하여 적은 전기에너지로 통전소성이 극대화 될 수 있도록 전극을 구성하고, 연속적이거나 펄스 형태 등의 다양한 형태의 전류를 인가하여 효율적인 표면가공이 가능하게 하는 통전공정의 개발을 진행하였고 이와 함께 표면가공 공정을 이용하여 실제 산업상의 응용분야를 발굴하기 위해 기능성 표면 제작에 대한 연구를 수행하였음.

연구개요
금속소재에 전류를 인가하여 재료의 유동응력, 강도, 및 강성을 낮추어 작은 하중으로 소재를 가공할 수 있는 통전소성 현상(Electro-plasticity)을 활용하여 가공부에 국부적으로 전류를 공급하여 적은 전기에너지로 통전소성이 극대화 될 수 있도록 전극을 구성하고, 연속적이거나 펄스 형태 등의 다양한 형태의 전류를 인가하여 효율적인 표면가공이 가능하게 하는 통전공정의 개발을 진행하였고 이와 함께 표면가공 공정을 이용하여 실제 산업상의 응용분야를 발굴하기 위해 기능성 표면 제작에 대한 연구를 수행하였음.

연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표인 표면가공을 위한 통전공정 개발을 달성하기 위해 가공부에 국부적으로 전류를 공급하여 적은 전기에너지로 통전소성이 극대화 될 수 있도록 전극을 구성하고, 가공툴에 직접 전류가 흐르지 않도록 절연특성을 가지는 가공툴과 별도의 전극을 적용하며, 다양한 형태의 전류에 대해 소재 가공특성을 평가하여 효율적인 전류인가 방법을 도출하였음. 또한, 실제 산업상의 응용분야를 발굴하기 위해 기능성 표면 제작에 대한 연구도 함께 수행하였음. 주요 연구내용은 크게 표면가공을 위한 전류의 영향 연구와 표면가공을 위한 통전공정 구축으로 나누어서 진행하였으며 구체적인 연구내용은 아래와 같음.
1. 표면가공을 위한 전류의 영향 연구
- 표면가공에서의 통전효과를 검증하기 위해 경도계를 기반으로 표면특성 평가 장비 구축
- 전류의 효율적인 제어를 위한 전류공급장비 및 공정 제어 장치 구축
- 전류인가와 압입 시점 영향 검토
- 전류밀도, 펄스길이, 총에너지에 따른 변화 연구
2. 표면가공을 위한 통전공정 구축 및 응용
- 표면가공을 위한 압입툴, 전류 공급용 전극, 제어기 등으로 구성된 통전공정 구성
- 효율적인 표면가공을 위한 압입툴, 전극 설계
- 표면가공 시스템 구축후 금속소재 대상 테스트 수행

연구개발결과의 중요성
표면가공을 위한 통전공정을 효율적으로 개발하기 위해 펄스형태 전류의 효과를 전류인가 타이밍, 전류량, 주파수 등의 인자를 통해 실험적으로 연구하였고, 공정구성을 위해 해석을 통해 전극 형태의 효과를 검토하였음. 기존에 표면에 대한 통전소성 연구가 거의 없는 현실을 고려하면 학문적으로 후속연구자들에게 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 판단됨. 또한, 통전 표면가공 공정을 직접 구축하여 산업상 적용가능성을 평가하였음. 통전 표면가공 공정의 효과를 기반으로 현재 가공이 어려운 금속재료에 대한 표면가공에 적용하여 해당 재료가 활용되는 시장에서의 제조업 경쟁력을 강화시킬 수 있고 장비 개발을 통해 국내 공작기계 회사에서 요구되는 새로운 기술로 활용이 가능할 것으로 기대할 수 있음. 또한, 기능성 표면을 가지는 제품의 제작에 적용하여 새로운 시장을 개척할 수 있을 것으로 기대함.

(출처 : 요약문 3p)