초록 ▼

□ 연구개요
기존에는 고정도 이송장치의 마찰/마모의 기구를 규명하기 위하여 마찰/마모의 발열 및 입자탈락 기구를 연구하고 있는데 주요한 방법은 Nano-Scale의 First principle과 MD, Macro-Scale의 기하적 방법과 FEM인데 이러한 연구로는 미끄럼과 구름으로 의하여 생긴 마찰력과 마모/발열의 정확한 기구가 규명되지 않고 있다. 또한 마모로 인한 입자의 탈락을 고려한 모델은 Macro-Scale 및 Nano-Scale에서 찾아보기 어렵다. 본 연구진은 2008년부터 이송장치의 열 에러에 관한 연구를 수행

□ 연구개요
기존에는 고정도 이송장치의 마찰/마모의 기구를 규명하기 위하여 마찰/마모의 발열 및 입자탈락 기구를 연구하고 있는데 주요한 방법은 Nano-Scale의 First principle과 MD, Macro-Scale의 기하적 방법과 FEM인데 이러한 연구로는 미끄럼과 구름으로 의하여 생긴 마찰력과 마모/발열의 정확한 기구가 규명되지 않고 있다. 또한 마모로 인한 입자의 탈락을 고려한 모델은 Macro-Scale 및 Nano-Scale에서 찾아보기 어렵다. 본 연구진은 2008년부터 이송장치의 열 에러에 관한 연구를 수행하여 여러 가지 학술적 및 산업적 성과를 거두었으며 고정밀 인공지능형 머시닝센터용 실시간 열에러 보상 고정도 이송장치를 개발하기 위하여 기계요소의 미끄럼과 구름으로 의해 생긴 마찰/마모의 정확한 기구의 규명이 가능한 접촉방법인 Micro-Scale Dynamic Model의 개발이 꼭 필요하다. MSDM은 Nano-Scale과 Macro-Scale사이의 치수구간에서 연구를 수행하는데 이러한 스케일의 장점을 모두 보류하고 단점을 보완할 수 있다. 이러한 모델은 나노입자의 집합으로 Micro-Scale에서 Micro집합의 상호 작용력을 바탕으로 정확한 동력에너지 소모 및 전달의 예측이 가능하며 아주 빠른 계산속도로 계산이 진행될 수 있다. 개발된 Micro-Scale Dynamic Model(MSDM)은 마찰/마모 기구를 도출했으며 이러한 기구를 실시간 열에러 보상 시스템에 활용하여 기존에 예측하기 어려운 외부환경, 윤활조건 및 실시간 하중변화 등 요소를 포함한 온도변화, 이송거리 등의 피드백을 필요하지 않고 범용성이 높은 차세대 정밀 공작기계 이송장치를 구현할 수 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
• 연구목표
- 치수구간의 연구 수행
- MSDM 요소 작용력 및 수학적 모델 정의
- 수학적 모델의 코딩화 수행
- 마찰과 발열사이의 에너지 전환 기구 규명
- 미끄럼/구름 마찰 메카니즘 연구
- 요소 본드의 변형 연구
- 열류의 압력 분석
- 본드에너지와 마모/탈락 사이의 관계 규명
- 요소 본드의 변형/탈락 연구
- 마모/탈락 물리적 모델 수립
• 연구결과
- MSDM 수학적 모델 개발 성공
- MSDM 모델 코딩 및 검증 성공
- MSDM 모델을 활용한 미끄럼/구름 마찰 및 요소 본드의 변형 메카니즘 규명 성공
- MSDM 모델을 활용한 발열 및 열전달과 분포 메카니즘 규명 성공
- MSDM 모델을 활용한 요소 본드의 탈락 기구 및 마모 기구의 규명 성공
- 개발된 MSDM 모델을 바탕으로 범용성이 높은 차세대 정밀 공작기계 이송장치의 구성 가능성 검토 성공

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구개발 성과는 모든 접촉이 되고있는 미끄럼과 구름으로 연결된 기계요소의 설계 및 활용에 기초이론 및 응용기술에 적용 할 수 있다. 특히 정밀기계 분야에서는 마찰과 마모로 인한 부품 수명의 감소 및 열변형으로 인한 정밀도의 영향이 아주 크게 이슈가 되고 있다. MSDM은 Nano-Scale과 Macro-Scale사이의 치수구간에서 연구를 수행하는데 이러한 스케일의 장점을 모두 보류하고 단점을 보완할 수 있다. 도한 이러한 모델은 나노입자의 집합으로 Micro-Scale에서 Micro집합의 상호 작용력을 바탕으로 정확한 동력에너지 소모 및 전달의 예측이 가능하며 아주 빠른 계산속도로 계산이 진행될 수 있다.
학술적으로 보면 이러한 모델의 개발은 아주 새로운 연구분야이며 아주 큰 학술적인 가치가 있다. 본 모델은 기존에 완벽하게 규명이 되지 않은 마찰/마모 메카니즘을 규명할 가능성이 높으며 한국의 정밀공학 및 물리적인 기초연구에 큰 기여가 될 것으로 기대된다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2.1 연구 목표, 내용 및 추진 방법 ... 5
• 2.2 Micro-Scale Dynamic Model 수학적 모델 개발 ... 7
• 2.3 Micro-Scale Dynamic Model 모델 코딩 및 검증 ... 10
• 2.4 Micro-Scale Dynamic Model 모델을 활용한 마찰/발열/마모 연구 ... 12
• 2.5 정밀 이송장치에 적용 ... 15
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 3.1 연구개발 결과의 기술적 중요성 분석 ... 16
• 3.1 연구개발 결과의 학술적 중요성 분석 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 끝페이지 ... 18