초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 고분자 가공용 금형의 극저온 냉각방법에 대한 기술개발을 진행함. 극저온 냉각을 수행하기 위한 시스템을 국내기술로 제작하였고 개발된 장비의 특성 및 사용법 분석을 위해 사각평판에 테스트를 수행하였음. 본 테스트 결과를 사출성 형용 금형에 적용해 냉각 효과를 검증한 후 해석과의 매칭작업을 수행해 신뢰성 높은 해석기법도 개발하였음. 마지막으로 냉각수로 냉각이 진행되는 위치와 액화기체를 이용 극저온 냉각이 수행되는 영역에서의 제품표면 온도차이를 해석적으로 확인하고 발생된 온도차이를 최소화하여 제품의 변형량을

□ 연구개요
본 연구에서는 고분자 가공용 금형의 극저온 냉각방법에 대한 기술개발을 진행함. 극저온 냉각을 수행하기 위한 시스템을 국내기술로 제작하였고 개발된 장비의 특성 및 사용법 분석을 위해 사각평판에 테스트를 수행하였음. 본 테스트 결과를 사출성 형용 금형에 적용해 냉각 효과를 검증한 후 해석과의 매칭작업을 수행해 신뢰성 높은 해석기법도 개발하였음. 마지막으로 냉각수로 냉각이 진행되는 위치와 액화기체를 이용 극저온 냉각이 수행되는 영역에서의 제품표면 온도차이를 해석적으로 확인하고 발생된 온도차이를 최소화하여 제품의 변형량을 감소시킬 수 있는 액화기체의 지능형 제어 기술도 개발하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도엔 극저온 냉각 해석 기술 및 냉각 장비 개발이 목표였으나 장비 제작에 많은 시간이 소모되면서 장비 개발을 먼저 진행하였음. 특히나 국내에선 금형 관련 적용 사례가 없고 독일의 한 기업체에서 독점이 생산되는 장비였기 때문에 제작하면서 많은 시행착오를 겪었으나 최종적으로 수천만원 수준의 외산 장비를 수십만원 수준의 국산 장비로 대체할 수 있었음.
2차년도엔 본 장비의 성능점검 및 활용방안에 대해 중점적으로 연구하였음. 먼저 사각평판의 시편을 이용 성능 테스트를 수행하였고 정확한 성능을 확인하기 위하여 열전대 일체형 시편을 고안하였고 이를 기반으로 극저온 냉각을 위한 설계 방법론을 고안할 수 있었음. 또한 본 설계 방법론을 이용 사출성형 금형의 실물 제품에 적용할 수 있도록 금형설계를 진행하였고 제작까지 수행하였음. 따라서 2차년도엔 초기 연구목표를 모두 달성할 수 있었음.
3차년도엔 제작된 금형을 이용 플런저 방식의 탁상용 사출기를 사용하여 실제 공정 중 극저온 냉각을 수행하여 그 효과를 정량적으로 확인할 수 있었음. 실험값의 경우엔 해석을 수행하여 매칭작업을 진행하여 극저온 냉각의 해석적 방법론도 개발하였음. 마지막으로 극저온 냉각의 지능형 제어 방법론을 개발하였음. 극저온 냉각 영역과 일반 냉각 영역에서의 온도차이를 일정하게 유지하도록 냉매 분사 시점을 제어하였고 본 방법론을 활용하면 효과적으로 냉매의 소모량은 감소시키지만 냉각효과는 일정하게 유지할 수 있었음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구를 통해 금형을 이용한 고분자 가공 공정에서 한계에 직면했던 생산시간 단축에 관한 획기적인 해결책을 제시할 수 있었음. 최근엔 소비자의 수요가 다양해짐에 따라 제품의 형상이 복잡화되고 있지만, 일반적인 냉각수로는 효율적 냉각이 어려워 대응을 하지 못했음.
특히나 자동차 실내용 제품에는 전기자동차가 대중화되면서 회사마다 디자인 차별화를 위한 더욱 다양한 형상들을 개발 및 적용하고 있음. 본 연구를 수행한 광주지역에는 관련 사업을 영위하는 중소기업들이 많이 있으며 다양한 제품에 적용하여 그 효과를 확인해볼 예정임.
기존에 개발된 장비는 독일의 한 회사에서만 공급되었고 수천만원에 달하는 고가의 장비였으나 본 연구를 통해 수십만원 수준으로 개발하였기에 중소기업에서도 적용하기에 부담스러운 금액이 아니므로 실무진들끼리 협의만 되면 바로 적용이 가능한 장점이 있음.
제품에 적용하기 위한 초기 비용은 신규 국책사업 및 기존에 진행하던 과제들의 비용, 그리고 기업의 연구개발비를 통해 마련 예정이며 효과가 확실해 기업에서 추가로 확대 전개를 원한다면 기술료를 징수한 후 추가 비용을 마련할 계획임. 마련된 비용을 이용 본 연구에서 개발된 기술의 제약사항인 대면적 냉각도 수행할 수 있도록 추가연구도 수행할 예정임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 참고문헌 ... 12
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 17