검색 2017 년을빛낸 10 대기계기술은무엇? 절삭가공 에너지 SW 로봇등다양한분야기술들선정돼 2017년 10대기계기술이선정되었다. 여기에는 3단계설계검증프로그램, 무풍에어컨, 반사판경량화기술, 초미세형상가공기술등 4차산업혁명을선도할기술들이포함되었다. 한국기계산업진흥회는 11월 14일 2017 기계의날 을개최하고, 이자리에서한해동안국내에서개발된기계분야우수제품과기술을선정하는 올해의 10대기계기술 을발표했다. 조상록기자 (mandt@hellot.net) 올해의 10 대기계기술 소속 개발품목 ( 주 ) 마이다스아이티내연적경계무요소법을적용한최신해석기술 / midas MeshFree 삼성전자 ( 주 ) 무풍에어컨 ( 주 ) 성일튜브하이드로포밍확관을이용한가솔린엔진고압연료튜브 현대중공업 ( 주 ) LG전자 ( 주 ) LIG넥스원 ( 주 ) 고려대학교한국기계연구원한국생산기술연구원한국철도기술연구원 해수-글리콜간접가열방식의 LNG 재기화시스템 (Hi-ReGAS) 하부압축스크롤압축기적용저소음 고효율시스템에어컨위성용영상레이더안테나반사판경량화기술다자유도기계식중력보상기반의협동로봇산업현장에서사람을도와일을하는사람크기의고성능양팔로봇시스템 1nm 이송제어가가능한초정밀가공장비제작및이를이용한수백나노미터 (700nm이하) 크기의초미세형상가공기술고용량 2단적재수송시스템 2017 12 21 (17.12) 신제 _ 최종.indd 21 2017-11-24 오후 3:24:04
trend focus 1 ( 주 ) 마이다스아이티 - 마이다스메시프리 (midas meshfree) 설계를검증하기위한기존의해석프로그램은다루기복잡하다는단점이있었다. 많은단계를거쳐야하는것이다. 마이다스메시프리 (midas Meshfree) 는복잡했던해석의단계를단 3스텝으로줄였다. 이렇게캐드프로그램에서설계를 변경하면, 별도의추가작업없이이전입력을그대로유지하여바로계산을수행할수있고, 설계안을비교및변경하면서최적의설계안를도출할수있다. 특히마이다스메시프리는설계단계에변형 강도 내구뿐만아니 라진동문제와같은다양한성능을검증할수있는해석기능을최신해석기술에포함하였다. 또마이다스메시프리는위상최적설계기술을탑재하여성능확보와최적설계방안을빠르게검토및수립할수있도록했다. 캐드 (CAD) 불러오기 스텝 2 - 캐드모델에구속, 하중직접입력 스텝 2 - 해석및결과분석 마이다스메시프리를통한설계해석및검증작업 2 삼성전자 - 무풍에어컨 삼성전자의무풍에어컨은바람없이도실내온도를균일하게유지해주는 무풍냉방 기술을적용한제품이다. 포물선회오리바람으로소비자가원하는쾌적온도까지일단빠르게도달시킨후에어컨앞쪽에있는지름 1mm이하의미세홀에서무풍냉방을내보낸다. 이미세홀은약 13만 5000개다. 이러한방식은실내온도를시원하면서균일하게유지시킬수있다는장점이있다. 또메탈쿨링패널과복합유로기술로바람이없는듯이미세하게냉기가퍼지면서주거공간을항상쾌적하게유지시켜준다. 무풍에어컨에는하이패스방식의 독립된회오리팬이적용되었다. 3개의회오리팬은항공기제트엔진의기류제어방식을적용하고있어강력하고효율적인회오리바람을일으켜준다. 이를통해최대 90% 의전기사용량을절감시켜준다는게삼성전자측의설명이다. 운전초기 - 포물선회오리냉방으로쾌속 ( 강력 ) 냉방구현 설정온도도달시 - 미세냉방으로바람이피부에닿지않아불쾌감이없고, 적정습도를유지할수있다. 삼성전자 -3 단회오리 22 (17.12) 신제 _ 최종.indd 22 2017-11-24 오후 3:24:05
검색 3 성일튜브 - 하이드로포밍 방식 가솔린엔진 고압연료튜브 성일튜브는 고압연료튜브 제작에 리스 스틸인데, 크롬을 23%로 증가 하이드로포밍 확관 방식을 적용했 시켜 내식성을 강화했고, 니켈을 4% 다. 여기에서의 고압연료튜브는 연 로 낮춰 제조비용을 감소시켰고, 몰 료 펌프에서 커먼레일로 고압의 연 리브덴을 첨가하여 내식성을 향상시 료를 공급하는 튜브와 커먼레일에 켰으며, 질소를 소량 첨가하여 강도 서 인젝터로 2,500bar의 고압으로 를 향상시켰다. 연료를 이송하는 고압연료관을 말 한다. 꺼짐 발생 또 제조 과정에서는 그리스 타입의 윤활제 도포로 금형과 강관 사이의 이 방식은 튜브 형태의 강판에 강한 확관 시 마찰 저감에 의해 확관 크랙 수압을 가해 원하는 형상을 만드는 을 방지했고, 2단 포밍 금형 제작 방 것으로, 기존 용접과 같은 결합 방식 식을 적용하여 포밍부 실링면의 꺼짐 대비 내구성이 강하다는 장점이 있 을 방지했다. 다. 재료 또한 기존 고압연료튜브에 쌍용자동차에 2017년부터 적용되 적용되는 SUS304 대신 S32304를 채 었으며, 현대자동차에는 2019년부터 택했다. 이 재질은 듀플렉스 스테인 적용될 예정이다. 1 단 포밍에서는 실링면의 꺼짐이 발견되나 2 단 포밍에서는 고른 실링면을 확인할 수 있다. 4 현대중공업 - LNG 재기화 시스템(Hi-ReGAS) 현대중공업의 LNG 재기화 시스템 간접 가열하는 방식을 택한 것이 특 피나콜 등이 있다. (Hi-ReGAS)은 액화천연가스(LNG) 징이다. 글리콜은 합성섬유의 원료나 기존의 LNG 재기화 시스템은 해수 를 기체 상태로 바꾸어 육상에 공급 부동액으로 사용되는 알코올을 지칭 직접 가열방식이 대부분이었고, 국내 하는 기술로 해수-글리콜(Glycol)을 하며 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 조선사에서 설계 및 제작을 수행하였 으나, 해수의 부식과 결빙 문제가 있 었다. 이를 해결하고 해외 선진사의 해수-프로판 간접가열 방식에서 벗 어나고자 이 같은 시스템을 개발하게 되었다고 현대중공업 측은 설명했다. 이번 기술은 응고점을 낮춘 글리콜 혼합액을 열 매개체로 사용해 기존 방식보다 내구성 및 안전성이 높다는 것이 장점이다. 한편 지난 2016년 말 부터 전 세계에서 발주되는 LNGFSRU(부유식 액화천연가스 저장 재 기화 설비)는 이 해수-글리콜 간접가 LNG-FSRU(부유식 액화천연가스 저장 재기화 설비) 열 방식 적용을 요구하고 있다. 2017 12 (17.12)신제_최종.indd 23 23 2017-11-24 오후 3:24:05
trend focus 5 LG 전자 - 하부압축스크롤압축기방식저소음 고효율시스템에어컨 LG전자는시스템에어컨에하부압축스크롤압축기설계기술을적용해저소음 고효율을실현하였다. 하부압축스크롤은기존상부압축부, 하부프레임구조와달리구조및부품이단순해소음이적고, 효율이높다는특징이있다. 또내부오일분리구조 를채택해오일토출량이 1% 이하다. 특히하부압축스크롤의축관통에는 20개이상의원호를조합한하이브리드스크롤형상설계기술이적용됐는데, 이는중심부에축이관통되더라도원하는압축비와강도를확보할수있다. 이기술이적용되면실외기소음이 62.7dBA 에서 59dBA 로줄고, 에너지효율이한국기준 4.4%, 유럽 (SEER) 기준 10% 향상된다. 또압축기소형화및고속화를통해용량과무게 (91 kg -> 87.5kg ) 를줄일수있다는게 LG전자측의설명. 기존스크롤과축관통하이브리드스크롤형상비교 LG 전자시스템에어컨 6 LIG 넥스원 - 위성용영상레이더안테나반사판경량화기술 지구감시및정찰위성에적용되는영상레이더 (SAR, Synthetic Aperture Radar) 의핵심구성품은전개형파라볼릭안테나이다. 흔히 LIG 넥스원의안테나설계도 접시형안테나라고하는데, 기존까지는해외선진국이관련기술을가지고있었고, 기술이전을잘하지않는상황이었다. LIG넥스원은이같은기술적제약환경에서대형안테나반사판에대한구조물경량화기술을개발했다. 이기술의세부핵심기술은 수동형 SAR 안테나구조물경량화설계및제작기술, 경량복합재또는특수소재제조기술 수동형 SAR 안테나기계적성능분석기술로나뉜다. LIG넥스원은선행설계및 3D 모델을구축하고, CFRP( 탄소섬유강화플라스틱 ) 복합재 2종에대한시제품을만들어시험수행까지완료하였다. 이번기술개발로인공위성에탑재되는안테나반사판과안테나를설치할때해외기술에의존하지않을수있게됐다. 24 (17.12) 신제 _ 최종.indd 24 2017-11-24 오후 3:24:05
검색 7 고려대학교 - 다자유도기계식중력보상기반의협동로봇 고려대학교에서는다자유도직렬 로봇에서중력의영향을받는모든관절에중력보상기능을적용할수있는다자유도기계식중력보상기반의협동로봇을개발했다. 7 자유도협동로봇 고려대협동로봇 중력보상기반수직다관절협동로봇 이협동로봇은로봇에설치된스프링및간단한기구의조합에기반하여, 자세에따라스프링이필요한만큼만변형하게되며, 변형된스프링의복원력이중력토크를완벽하게보 중력보상기반수평다관절협동로봇 상하여모터의도움없이 3차원자세를유지할수있다. 고려대팀은이기계식중력보상기술로와이어방식, 기어-롤러방식, 슬라이더-크랭크방식을개발했다. 또로봇이 3차원상에서어떤자세를취하더라도중력관절이지면에수직한기준면 ( 중력보상의기준이되는평면 ) 을유지할수있도록기계적으로자동으로조절된다. 협동로봇에적용된충돌안전기술은로봇동역학모델의실시간계산을통하여충돌로인한외력을실시간으로감지한다. 계란과충돌하더라도계란이안전할정도의민감도를갖는다. 8 한국기계연구원 - 사람크기의고성능양팔로봇시스템 한국기계연구원이개발한양팔로봇시스템은사람작업자와유사한크기및작업공간을가지는가반하중 5kg급, 7축구조양팔및허리 2자유도를가지는로이다. 이로봇은기 복수양팔로봇을이용한카오디오조립공정 존수작업생산라인의최소변형으로로봇자동화도입비용을감소시키기위하여만들어졌다. IT 제품의포장및조립에협조하는복수의양팔로봇을적용한것은세계 최초로, 양팔로봇을이용한공정개선및생산성향상의기폭제가될것으로예상된다고한국기계연구원측은설명했다. 또산업용양팔로봇개발을통해서양팔로봇시스템뿐만아니라주변기술 ( 구동기기술, 빈픽킹비전기술, 양팔로봇제어 교시기술, 안전기술등 ) 의월등한기술적비약을이루었다고덧붙였다. 이로봇시스템은수요기업인 LG 전자의공정분석을근거로기존생산라인과유사한양팔로봇용파일럿라인으로적용되었다. 이로봇은휴대폰포장공정및카오디오조립공정의일부를수행했다. 한편, 양팔로봇의상용화는참여기업인 ( 주 ) 로보스타가추진하고있다. 2017 12 25 (17.12) 신제 _ 최종.indd 25 2017-11-24 오후 3:24:05
trend focus 9 한국생산기술연구원 - 초미세형상가공기술 한국생산기술연구원공동연구팀이개발한초미세형상가공기술은 700 nm이하의미세패턴까지가공할수있는기술이다. 기존의레이저또는전자빔을활용한정밀가공기술은렌즈표면의구면 / 비구면 / 자유곡면위에미세패턴을구현하는데한계가있었다. 광학소자곡면에 300nm ~700nm급미세패턴을구현해야하는초정밀광학렌즈는크기가극히작은데다곡면을따라가공해야하는특성때문에현재기술로는오직 절삭 가공으로만구현가능하다. 공동연구팀기술적난이도가높아 일본, 독일, 미국기업들이독점해온이기술을국산화하기위해산학연공동연구팀을꾸려 5년간의연구끝에결실을얻었다. 700nm이하크기의미세패턴을절삭가공할수있는기술은현재세계최고수준이며, 상용화될경우 IT, 자동차, 군사, 항공우주등첨단산업분야에파급효과가클것으로기대된다. 특히국내광학기술로 2020년 117 조원규모가예상되는가상현실 (VR), 증강현실 (AR) 시장에서글로벌기업들과의경쟁이가능해질전망이다. 비구면에미세패턴가공제품 초정밀절삭가공 10 10. 한국철도기술연구원 - 고용량 2 단적재수송시스템 고용량 2단적재수송시스템은차체를최대한낮추고, 높이가낮은컨테이너용기를 2단 2열로적재하여기존철도시설의개량없이기존화차대비약 2배의수송량을증대하는철도물류기술이다. 이수송시스템에는 120km/h 급화차용 3축대차기술이적용되었다. 3 축대차는 130톤의고하중을선로에분산하여, 선로가지지할수있는축 당하중을 22톤이내로해주기때문에별도의선로보강이필요없도록하였으며, 2단적재에따른무게중심높이증가에대응하기위해대차당사이드베어러지지점을기존 2개에서 4개로확장했다. 또중앙부에 2단으로컨테이너를탑재하기위해포켓형저상차체방식을적용했다. 이방식은가운데부분을포켓형으로하고, 컨테이너지지 면을 1,100mm에서 416mm으로낮춘구조를말한다. 특히 2단적재를위해팔래트형화물수송시컨테이너내에무효공간을최소화하는로우큐브컨테이너기술을도입했다. 이컨테이너는높이가일반컨테이너보다 610mm낮은 1,981mm이지만국내팔래트형화물의 70% 를운반할수있다. 고용량 2 단적재수송시스템 일반컨테이너와로우큐브컨테이너비교 26 (17.12) 신제 _ 최종.indd 26 2017-11-24 오후 3:24:06