소비자들의 다양한 요구와 국제적인 교류가 많아지면서 국제시장 개방등의 경제 환경으로 기업들간의 국 제적인 경쟁이 치열해지고 각종 제품들이 단수명화, 다양화함에 따라 전자 및 기타 제조업체들이 고임금, 고 물가, 고기술, 고기능화등의 어려움속에서도 지속적인 성장을 위한 방법을 강구하고 있다. 제조업들이 해결해 야할 문제는 품질 및 생산성의 향상, 소비자를 위한 서비스 개선, 수요창출을 도모할 수 있는 제품의 개발등 이다. 그중에서도 가장 큰 문제라고할수 있는 생산성에서는 선진 생산기술로써 가격경쟁력이 있어야한다는 숙제를 안고 있다. 본 연구 보고에서는 우리나라의 설계나 제조기술의 수준에 알맞는 업체 또는 제품제조업체에서 활용 가능하여 향후 국제 경쟁력(가격, 신뢰성, 품질)을 갖춘 제품을 개발할 수 있는 방법을 제안하고자 한다.
최근 선진국을 중심으로 제조기술의 산업혁명이라고 불릴 정도로 큰 파급효과가 기대되는 자기조립기반의 산업공정기술을 확보하기 위한 많은 노력과 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 자기조립(Self-Assembly) 현상은 자연에서 일어나는 자발적인 힘으로 원자 또는 분자 단위까지 구조물을 제어하고 bottom-up 방식(상향식: 원자/분자 스케일의 나노구조를 배열/조립하여 원하는 형태의 패턴을 만들어 내는 방식)으로 원하는 구조물을 설계/제작할 수 있는 능력을 가지고 있다. 기초적인 과학으로부터 출발한 자기조립기술은 최근 자기조립 응용개발에서 많은 성과를 이루어내면서 산업화 가능성을 크게 하고, 과학계와 산업계의 많은 관심을 불러일으키고 있다. 반도체 산업기술을 예측하는 ITRS 로드맵(2005년)에 의하면 directed self-assembly 방법이 새로운 미래 패터닝 기술로 개발되어 2016년경에 사용되고, 자기조립소재로 제작된 다양한 응용소자들은 새로운 미래소자로 개발될 것으로 예상하고 있다. 이에 맞추어 국내 기업들도 diblock copolymer를 이용한 나노패터닝 기술 확보를 위한 연구를 진행하고 있다. 또한 IBM은 자기조립기술을 반도체공정에 실험적으로 적용하여 자기조립기술이 생산 공정에 부분적으로 적용될 가능성이 크다는 것을 보여주었다. 산업계와 함께 학계의 연구센터에서는 산업화를 위한 자기조립 집적화 공정(Integrated process) 개발을 이루기 위하여 체계적으로 연구를 실시하고 있다. 미국의 Northeastern 대학의 CHN(Center for high-rate Nanomanufacturing) 연구센터는 자기조립 집적화에 용이한 새로운 개념의 소자를 제안하고 이를 집적화하기 위한 다양한 공정을 개발하고 있으며, Wisconsin 대학의 NSEC(Nanosacle Science and Engineering Center) 연구센터는 diblock copolymer를 이용한 나노패터닝 기술 개발에서 획기적인 결과를 도출하여 산업계에 적용될 가능성을 높이고 있다. 이와 같은 결과들로부터 앞으로의 자기조립기술에 대한 연구는 3차원 구조물을 제작할 수 있는 집적화 공정에 집중될 것이고, 이를 위하여 새로운 개념의 단순한 구조의 응용소자개발도 함께 추진될 것으로 판단된다. 또한 실용 가능성이 큰 집적화 공정으로 개발하기 위하여 기존의 top-down 방식을 접목한 bottom-up 방식의 자기조립 집적화 공정이 개발될 것으로 예상하고 있다. 이와 함께 자기조립공정은 반복되는 구조를 쉽게 제작할 수 있는 장점을 가지고 있어 다양한 응용소자 [태양전지(solar cell), 연료전지(fuel cell), 유연성 있는 전자기기(flexible electronics), 화면표시 장치(display device)] 제작에 쉽게 이용되어 새로운 산업을 창출할 수 있는 가능성을 보이고 있다. 본 자기조립 연구 센터에서는 이와 같은 자기조립 특성을 제조공정에 적용하여 혁신적인 제조공정기술을 확보하고자 연구를 진행하고 있다. 그러므로 본 발표에서 이와 같은 연구 흐름과 함께 본 센터에서 진행하고 있는 자기조립 제조방법을 소개하고자 한다. 이와 함께 자기조립방법을 이용하여 제작된 다양한 응용소자 개발 결과를 발표하고, 이를 top-down 방식과 접목하여 집적화공정으로 개발하는 전략을 함께 소개하고자 한다.
대형 트럭의 적재함 제조 공장의 경우 전 공정이 인력에 의존하는 강도 높은 제조 현장이다. 특히 적재함의 양 측면 게이트 고정 작업의 경우 약 7명 정도의 인력이 투입되어 드릴링 및 조립 작업을 수행한다. 또한 드릴링 작업은 작업자의 손목이 손상되는 사고를 빈번히 일으키고 있는 위험 작업이다. 본 연구에서는 이와 같은 일련의 작업을 작업자 2인이 수행할 수 있도록 설계하고 제작하는 것에 그 목적이 있다. 본 논문에서는 자동 드릴링 머신을 개발하기위한 기구적 및 시스템 설계, 제어 방법에 대해 소개한다.
최근 자동차 산업을 둘러싼 사회적, 환경적 요인은 차체 경량화를 강력희 요구하고 있다. 이를 위해서는 차체에 알루미늄 판재를 사용하는 것이 가장 효과적인 방법으로 제시되고 있다. 그러나 차체 설계 조건 및 제조기술은 오랫도안 강판을 사용하는데 적합 하도록 개발되어 왔다. 따라서 현재 사용되고 있는 강판의 대체 재로서 알루미늄 합금 판재를 사용하기 위해서는 강판과 동일한 강도를 가지면서 성형성이 요구되고 현재의 자동차 제조공정 즉 프레스 성형, 조립방법, 표면처리 기술 등에 적합한 특수 목적의 알루미늄 합금 판재의 개발이 요청되고 있다. 오늘날 알루미늄 판재 개발에 있어 적절한 합금 조성의 선택, 제조공정 뿐만 아니라 표면조성 및 형태의 조절 등에 의해 이러한 문제의 해결이 가능해지고 있고 알루미늄 압연 업체의 특수한 설계와 제조개념의 새로운 알루미늄 합금 개발을 위한 적극적인 노력이 집중되고 있어 머지않아 자동차 산업에 알루미늄 합금의 사용이 크게 늘어날 것으로 생각된다. 따라서 본 고에서는 자동차 차체용 알루미늄 합금의 개발 동향 및 차체적용을 위한 특성 및 응용기술에 대해 고찰한다.
에어백 관련기술은 차체 충돌특성 평가, 승객거동분석, 좌석벨트/조향축/에어백의 조화설계 등을 포함하는 시스템 엔지니어링 기술과 충돌감지센서, 가스발생기, 모듈 등을 포함하는 주요 기능 부품의 설계 및 제조기술로 구분된다. 이 중 시스템 엔지니어링 기술은 국내의 완성차 업계의 노력에 의하여 선진국의 수준에 근접하고 있으나 부품의 설계 및 제조기술은 매우 취약한 상황이다. 80년대 후반부터 각국의 에어백 관련 특허 출원 건수가 급증하고 있으며 새로운 기능의 부품들이 속속 개발되고 있다. 에어백 기술의 발전방향은 소형화, 경량화, 저렴화로 요약된다. 차량의 전방 충돌에 대비한 에어백이 주종을 이루고 있으나 측면 충돌에 대비한 side bag, 뒷자석 승객을 보호하기 위한 rear bag 등이 개발되고 있고 최근에는 버스 등 대형차량이나 모터사이클 등에도 에어백을 부착하기 위한 연구가 추진되고 있다. 에어백은 충돌센서(crash sensor), 가스발생장치(inflator), 공기주머니(bag), 덮개(cover), 배선(wire harness) 등으로 구성된다. 이들 중에서 공기주머니, 덮개, 가스발생장치를 결합한 부분 조립품을 모듈(module)이라고 부르고 있다. 이하에서는 에어백을 구성하는 주요 기능부품들의 종류, 특성과 기술개발 동향을 알아보기로 한다.
최근 4차 산업혁명으로 인하여, 고객 제품형 제품 설계 및 새로운 서비스 개발을 위하여 IoT 기술이 주목받고 있다. 최근 적층제조 기술은 IoT 센서를 직접 제작하거나, 센서를 포함한 기기를 만드는 분야에 다양하게 활용되고 있다. IoT 기기를 적층제조를 활용하여 제작시, 적층제조 고유의 설계 장점을 활용하기 위해 다양한 부품들을 병합하는 설계 방법론이 큰 관심을 받고 있다. 부품병합을 통해 조립 공정을 단축하고, 부품 경량화 등의 장점을 이룰 수 있기 때문이다. 따라서, 본 연구에서는 적층제조를 활용한 부품병합을 지원하기 위한 설계 방법론을 개발하였다. 이를 통해 제품의 기능 및 제품 내 부품의 기능과 물리적 연결성을 분석한 제품 아키텍쳐를 생성하고, 인접한 기능들 및 부품을 Girvan Newman 알고리즘을 활용하여, 최종 부품병합 후보군을 선정하도록 지원한다. 제안한 설계 방법론을 검증하고자 사례연구를 통해 적층제조로 출력된 전기 자전거의 부품병합과정을 분석하였다.
최근 자동차산업의 경영 환경은 법적 및 환경규제 강화, 원가절감 압박, 고객요구 수준 증대, 글로벌리제이션 등으로 급속한 변화에 직면하고 있다. 이러한 환경변화에 대응하기 위해 자동자업계는 자체 설계, 최적의 부품/소재 선정, 조립 및 제조 공정 등 각 부문별로 공급업체와 공동대응 체제를 강화하고 있다. 특히 Early Involvement Program 등 신차 개발단계부터 공급업체의 조기참여를 유도함으로써 완성차업계와 공급업계간의 동반자적 가치창출을 위한 Win-Win 기술개발 활동 및 기술전략을 구현하고 있다. 본 연구에서는 자동차용 강판을 제조, 공급하는 철강업제의 전략적 기술경영을 전략, 프로세스, 인적/물적 자원, 조직 등의 관점에서 고찰함으로써 자동차용 강판 기술역량 획득 및 자동차업체와 공동 성장을 위한 철강업제의 총체적 대응전략을 제시하고자 한다.
When a manufacturing system is designed, various kinds of evaluation methods are used for selecting the best alternative. Net present value, inner rate of return and payback period are popular quantitative measures for the economic assessment, but other qualitative measures should be considered for evaluation. The analytic hierarchy process(AHP) has been used as the popular method for the multi criteria decision making problem that considers both quantitative and qualitative criteria. This paper explains the process of economic assessment, and how to use the AHP for evaluating the designs of the assembly lines for lens module installed in mobile phone.
본 논문은 제품 교체 주기가 비교적 짧고 정기적인 IT 제품의 조립 공정 맞춤형 그리퍼 개념 설계에 관한 내용을 담고 있다. 제조 현장에서 쓰이는 그리퍼는 대부분 1~2 자유도로 간단하게 구성되고 한 번에 다양한 물체가 아닌 정해진 것만 다룬다. 또한 가격이 중요한 비중을 차지한다. 만약 공정에 적합한 그리퍼를 빠르고 쉽게 개발 할 수 있다면 제품 및 공정의 잦은 변경에 따른 자동화의 어려움을 일부 해소할 것으로 기대한다. 연구에 필요한 조립 공정은 재조사의 기밀인 관계로 공정 분석 진행 절차와 방법을 정의하고 기술하였다. 공리적 설계를 이용해 테블릿 PC 조립을 위한 그리퍼의 기능 요구와 설계 파라미터를 도출하였다. 이러한 파라미터를 결정함으로써 그리퍼의 개념 설계가 이루어질 수 있도록 설계 방법을 제안하였다. 타당성 검토를 위해 특정 공정을 선택하고 그리퍼 설계 진행 과정을 예재로 기술하였다. 그리퍼 설계 지침에 관한 연구가 있지만 고려 사항이 너무 일반적이고 아이디어 도출의 자유도가 높은 문제가 있다. 본 논문은 제품 및 자동화 시장이 활성화 된 IT 제품의 조립 공정을 바탕으로 그리퍼의 기능을 정의하였다. 이를 통해 물체를 잡는 것에 그치지 않고 조립 과정을 반영한 설계를 목표로 하였다.
원전 연료는 이산화 우라늄의 원통형 소결체를 지르칼로이 피복관에 장입 시킨 원전 연료봉을 집합체 다발로 조립하여 제조된다. 지금까지 국산 연료에는 연료봉의 전길이에 대하여 일정한 농축도의 소결체가 장입 되도록 설계 및 제조되어 왔다. 그러나 Westinghouse의 V5H 연료에서는 연료봉의 상 하단에 각각 6 인치 길이의 천연 우라늄 소결체가 추가로 장입 되어야 하는 이른바 Axial Blanket 연료 제조 기술을 요구하고 있어서 새로운 장비의 도입 또는 개발이 필요하게 되었다. 기존의 소결체 장입 공정은 Siemens사에서 도입된 기술로써 연료봉 양단에 Axial Blanket을 장전 할 수가 멀게 되어 있다. 따라서 기술적으로 Axial Blanket 연료의 제조가 가능할 뿐 아니라 연료의 제조 건전성을 보다 향상시킬 수 있고 생산성이 우수한 장비를 국내 기술로 국산화 개발하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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