초록 ▼

□ 연구내용
○ 사업목표: 세계 최고 수준의 LNG선박 극저온 연료탱크용 스마트 제조 통합 시스템 기술 확보
- 기존 공법/신공법 특성 평가 및 품질 개선 공정 설계
- 니켈강/저온용강 소재 전용 제조 시스템 최적화
- LNG탱크용 스마트 제조시스템 공정기술 확립
- 15% 비용 절감 달성 스마트 제조 통합 시스템 운용 및 실증
○ 4차년도 개발목표
- 저온용강 및 용접 소재의 기초 평가 및 열역학적 예측 연구
- 저온용강 적용 이용한 고품질 LNG 저장용기 제조를 위한 아크 및 레이저 용

□ 연구내용
○ 사업목표: 세계 최고 수준의 LNG선박 극저온 연료탱크용 스마트 제조 통합 시스템 기술 확보
- 기존 공법/신공법 특성 평가 및 품질 개선 공정 설계
- 니켈강/저온용강 소재 전용 제조 시스템 최적화
- LNG탱크용 스마트 제조시스템 공정기술 확립
- 15% 비용 절감 달성 스마트 제조 통합 시스템 운용 및 실증
○ 4차년도 개발목표
- 저온용강 및 용접 소재의 기초 평가 및 열역학적 예측 연구
- 저온용강 적용 이용한 고품질 LNG 저장용기 제조를 위한 아크 및 레이저 용접공정 최적화
- 저온용강 아크 및 레이저 용접 시 실시간 불량판단 가능한 Process Monitoring 기술 개발
- 고품위 중대형 고합금강 소재부품 표면개질 처리기술개발
- 극저온 유체제어를 위한 볼밸브용 고합금강에 대한 표면경도 및 내구성 향상을 위한 융복합 표면개질 공정 최적화

□ 연구개발 성과
○ 정성적 성과
- 모재 및 열영향부에 비해 용착금속의 자기적 특성치가 상이하고, DC field와 AC field에서의 특성 또한 상이함을 확인
- 인장 시험의 경우 정량적 목표인 항복강도 350MPa 기준(점선)을 약 46% 높게 넘었으며, 3회 시험 모두 용접부에서 파단이 발생하였음. 또한, 충격 인성의 경우 용접부에서 가장 낮은 충격 인성을 가졌으나 정량적 목표 기준은 40J보다 약 33% 높게 나타남
- 레이저 용접의 경우, 예측 정확도는 평균 93.3%를 달성하였음. 아크 용접의 경우, 예측 정확도는 전류 신호를 기준으로 하여 50 ms 단위로 데이터를 분할하였을 때 예측 정확도 94%를 달성하였음
- 고주기 피로강도(피로한)는 175 MPa로 측정되었으며 이는 최대 인장강도(750 MPa) 대비 23.3% 수준
- 보로나이징 처리 이후 보론이 표면층으로부터 확산되어 보론화합물층을 형성하여 FeB, Fe2B, CrN, Ni3B 등의 결정성이 존재하는 것을 확인 할 수 있음. 전자빔을 이용한 표면개질을 수행한 결과 조사에너지가 1.5에서 2.5 KeV로 커질수록 보론화합물층의 결정성은 향상되는 것을 확인 할 수 있으며 특히 FeB, Fe2B의 결정성이 향상되었음
○ 정량적 성과
○ 기술스펙 달성 성과

□ 기술적 우수성
○ 자화 결함 방지 방안을 통한 최적 용접 소재 선정 가능
- 모재 및 열영향부에 비해 용착금속의 자기적 특성치가 상이함을 분석
○ 용접 공정 최적화, 인장, 충격, 피로 등 기계적 특성 평가를 통한 용접 소재 선정 최적화
- 용접 공정 최적화 및 기계적 특성 평가 DB 확보
○ 용접 결함 예측 프로그램을 통한 용접부 결함 예측
- 예측 정확도 90% 이상의 예측 알고리즘 확보
○ 보로나이징 및 전자빔 표면처리 등 표면 특성 향상 방법 확보
- 경도, 마찰계수 및 유효경화깊이 등 관련 DB 확보

□ 성과활용 계획
○ Ni강/저온용강 소재의 최적 용접 소재·제조공정 가이드라인 제시를 통한 업체 경쟁력 상승 기여
○ 각 부품별 맞춤형 기술개발을 통한 기술이전 및 전파
○ 용접관련 신기술 (레이저아크하이브리드) 및 용접모니터링 기술이전 예정 (후보군: 현대중공업/대우조선해양/삼성중공업 및 협력업체, 용접공정 모니터링 업체: 모니텍, 웰텍 등)

(출처 : 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기본사업 연구보고서 ... 3
• 기본사업 연구 요약서 ... 4
• 목차 ... 7
• 제 1 장 연구개발 개요 ... 8
• 제 1 절 연구개발 목표 ... 8
• 제 2 절 연구개발 필요성 ... 8
• 제 3 절 당해연도 연구개발 범위 ... 11
• 제 2 장 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 12
• 제 2 절 당해연도 연구개발 내용 ... 15
• 제 3 절 당해연도 연구개발 결과 ... 28
• 제 3 장 연구성과 활용 방안 ... 33
• 제 1 절 연구성과 활용·확산계획 ... 33
• 제 2 절 기대효과 ... 34
• 제 4 장 차년도 사업추진계획 ... 35
• 제 1 절 차년도 사업추진 내용 ... 35
• 제 2 절 차년도 세부 연구분야(Spec) ... 41
• 제 5 장 참고문헌 ... 45
• 끝페이지 ... 46