초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 파손영역이 작은 경우 탄소 단섬유와 레진을 섞어 분사하는 형태의 보수(Spray lay-up 방식)를 수행하여 여러 형태의 구조물에 통용되도록 하고 구조물에 구조적 결함을 발생시킬 정도의 큰 파손영역은 연속섬유를 적층하여 보수하도록 한다. 또한 작업자의 숙련도에 의한 보수 결과물의 차이와 보수 비용을 줄이기 위해 로봇을 이용한 자동화 알고리즘을 적용한 다양한 형태와 크기에 통용되는 탄소섬유 보수 로봇의 알고리즘을 개발하는 것을 목적으로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 자동화 로

□ 연구개요
본 연구에서는 파손영역이 작은 경우 탄소 단섬유와 레진을 섞어 분사하는 형태의 보수(Spray lay-up 방식)를 수행하여 여러 형태의 구조물에 통용되도록 하고 구조물에 구조적 결함을 발생시킬 정도의 큰 파손영역은 연속섬유를 적층하여 보수하도록 한다. 또한 작업자의 숙련도에 의한 보수 결과물의 차이와 보수 비용을 줄이기 위해 로봇을 이용한 자동화 알고리즘을 적용한 다양한 형태와 크기에 통용되는 탄소섬유 보수 로봇의 알고리즘을 개발하는 것을 목적으로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 자동화 로봇팔 개발
(1차년도 정량적 목표)
- 최소 작업 범위 200x200mm 이상
- 최소 관절 개수 3-axis 이상
(1차년도 연구결과)
- 최소 작업 범위 300x200mm 달성 및 최소 관절 개수 3-axis 달성
- 구조해석을 통해 로봇 설계안의 구조안전성 확보
- 실제 제작 및 제어를 통해 로봇팔 설계안과 검사 모션 시뮬레이션 검증
● 분사형 보수장치 개발
(2차년도 정량적 목표)
- 0.1~5mm 길이의 섬유 분사
(2차년도 연구결과)
- 여러 직경의 분사용 노즐을 교체형으로 개발하여 0.1~5mm 길이 섬유 분사 달성
- 전자식 액추에이터를 적용하여 보수용 섬유 혼합물 흡입 및 분사 자동화를 달성하였으며 이를 로봇에 적용하여 분사형 보수 자동화 로봇 개발
● 적층형 보수장치 개발
(3차년도 정량적 목표)
- 보수 가능한 최소 파손 직경 10mm 이상
(3차년도 연구결과)
- 연속섬유를 파손부위에 자동으로 적층하는 장치 개발 및 이를 로봇에 적용하여 적층형 보수 자동화 로봇 개발
- 보수를 위한 보빈(탄소섬유)를 교체하여 장착하는 방식으로 개발하여 보수 가능한 최소 파손직경 5mm 달성

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서는 탄소섬유 복합재 보수 로봇 개발을 위해 소형 로봇팔 설계 및 제작 후 상용 로봇 팔 기반 복합재 분사형 및 적층형 보수장치를 개발하였다. 또한, 개발된 보수장치들을 기반으로 시편 단위 보수 및 시험을 수행하여 보수 전과 후의 강도회복율을 비교하여 유의미한 보수 효과를 확인하였다. 이러한 연구개발성과들을 기반으로 높은 구조적 강도가 요구되진 않으나 빠른 보수 작업속도가 필요한 복합재 제품이나 구조물들에 충분히 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 분사용 보수에 사용되는 보수용 혼합물의 섬유 길이나 적층형 보수에 사용되는 탄소섬유의 종류를 변경하여 보수 이후 강도가 더욱 향상된다면 더욱 넓은 분야로의 적용이 가능할 것으로 사료된다. 이를 통해 복합재 유지보수의 적용 분야를 넓혀 국내 복합재 유지보수 시장이 커질 것으로 기대되며 이후 특허를 출원하여 국제적인 복합재 유지보수 시장에서 독자적인 기술을 확보하여 국제적 경쟁력이 향상될 것으로 기대된다.

(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
• 2-1. 1차년도 연구수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2-2. 2차년도 연구수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 2-3. 3차년도 연구수행 과정 및 수행 내용 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 15
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 자체점검표 ... 16
• 7. 참고문헌 ... 16
• 끝페이지 ... 21