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중소기업 기술혁신개발사업

최종보고서

(반도체식 고주파 유도가열방식에 의한

곡가공 및 곡직용 유도가열장치 개발)

2002년 9월 30일

주 관 기 업 솔리드산업(주)

개발참여기업

위탁연구기관

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제 출 문

부산 · 울산 지방 중소기업청장 귀하

본 보고서를 “반도체식 고주파 유도가열방식에 의한 곡가공 곡직용 유도가열 장치

개발에 관한 중소기업기술혁신개발”(개발기간 : 2001년 8월~2002년 7월) 과제의

최종 보고서를 제출합니다.

2002년 9월 30일

주 관 기 업 : 솔리드산업(주)

과제책임자 : 이 민 우

개발참여기업 :

위탁연구기관 :

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요 약 서 (초 록)

과 제 명반도체식 고주파 유도가열방식에 의한 곡가공 및 곡직용 유도가열 장치 개발 개발

주 관 기 관 솔리드산업(주) 총괄책임자 이 민 우

개 발 기 간 2001년 8월 1일 ~ 2002년 7월 31일 (12개월)

총개발사업비(천원)

정부출연금 77,000총개발사업비

108,000기업부담금

현금 16,700

현물 14,300

위탁연구기관개발참여기업

주요기술용어(6~10개)

고주파 유도가열, 곡가공, 곡직,반도체식 고주파 인버터, 가열용 Carriage 페라이트 코어, 세라믹 컵, 가스가열

1. 기술개발목표 현재 조선산업에서 선수미 곡블록의 곡가공 작업시 비효율적인 가스가열의 대체열원으로 기초 개발된 당사의 고주파 유도가열장치 제품을 현장적용상의 여러 가지 문제점을 개선하기 위한 본 연구 개발 과정을 거쳐 실 조선 곡가공 및 곡직 작업에 적용할 수 있는 완제품을 제작하는 데 있다.

2. 기술개발의 목적 및 중요성 현재 조선 산업에서 곡가공 작업시 가스가열 방식을 적용하고 있는데 가스가열은 소음공해로 인한 작업자의 난청 및 근골격계 질환을 유발할 가능성이 크며, 화재위험 등 여러 가지 면에서 비효율적인 문제점을 가지고 있다. 본 기술은 이러한 기존 가스가열의 문제점을 해결할 수 있는 작업성, 경제성, 품질 및 작업환경 측면에서 효율적인 대체열원으로 중공업 분야에서 신규 적용이 필요한 시점이며, 향후 조선 선진자동화를 위한 중요한 기술이다.

3. 기술개발의 내용 및 범위 1) 고주파 유도가열에 곡가공용 가열장치 개발 2) 입체 곡면 주행용 가열용 Carriage 개발 3) 내구성 고주파 케이블 제작기술 개발 4) 시제품의 제작 및 성능의 평가 분석

4. 기술개발 결과 곡가공의 기존 가스가열의 대체열원으로 고주파 유도가열장치가 개발됨에 따라 직업병의 예방, 생산성 향상 및 가스비용절감 등의 효과를 기대 할 수 있으며, 고효율의 고주파 유도가열 장치를 중공업에 적용을 시도함으로써 추가적으로 응용기술을 개발한다면 다양한 분야에 확대적용의 파급효과가 예상된다.

5. 기대효과 본 연구를 통하여 곡가공용 반도체식 고주파 유도가열 시스템의 제작기술이 확보되면 에너지 절감효과, 비용의 절감 및 간이자동화에 힘입어 많은 업체에서 기존의 비효율적인 가스가열의 대체 수요가 늘어날 것으로 기대되며, 새로운 응용기술확보로 인한 조선산업의 곡가공 기술 및 열처리 기술에서 한층 앞서 나갈 수 있을 것으로 기대된다.

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목 차

제 1 장 서 론

제 2 장 본 론

제 1 절 기술개발 목표

제 2 절 기술개발 내용

제 3 절 시제품의 사양 및 구성

제 4 절 기술개발 추진현황

제 5 절 개발기술의 현장적용시험

제 6 잘 기술개발 효과

제 3 장 결 론

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제 1 장 서 론

고주파 유도가열은 각종 산업분야에 있어서의 특수한 가열방법으로 다양하게 적용

되어 왔으며, 그 특유의 장점으로 열처리 분야에 널리 사용되고 있다. 특히 제강용

고로, 각종 금속제품의 표면 열처리, 단결정 성장로, 파이프 접합, 진공관 내의

getter flashing 등의 공정에는 고주파 유도가열 외에는 다른 가열 방법의 적용이

곤란하며, 고주파 유도가열은 효율성과 선택적인 가열 특성이 필요한 여러 방면에

수요가 증대되고 있다. 그러나 중공업 분야에서는 적용기술 개발의 어려움으로 적

용사례가 미비한 상태이며, 특히 용접부 열처리 및 철판 곡가공 작업시 기존의 가

스를 열원으로 한 가열 방식을 적용함으로서 여러 가지 문제점을 내포하고 있으며,

비효율적이다 고주파 열원을 이용한 응용기술은 작업성, 경제성, 품질 및 작업환경

등의 측면에서 효율적인 대체 열원으로 중공업 분야에서 신규 및 확대적용을 위한

연구개발이 필요한 시점이다.

조선 산업에서 선박제조의 경우 외판의 곡가공 작업시 냉간 및 열간가공은 필수적

인 공정으로, 각각 60%, 40%의 비율로 이루어진다. 즉, 열간 가공의 비중이 상당

히 중요한 작업으로 선박제조 이래로 현재까지 그 열원을 가스가열을 이용하고 있

으며, 용접 등 다른 작업 공정은 자동화 및 선진화가 이루어졌지만 곡가공 열간 작

업은 그 작업의 고유 특성 상 자동화가 어려운 실정으로 주로 작업자의 경험에 의

존하고 있으며, 또한 가스가열로 인한 자동화가 불가한 실정이다. 특히, 이 가열방

식은 소음공해(작업자의 난청유발), 화염위험, 등 여러 가지 비효율적인 문제점을

내포하고 있다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위한 노력으로 일본 중공업 분야에서

는 ‘93년부터 대체열원으로 고주파 가열방식을 개발 착수하여 활발히 연구개발 진

행중이며, 국내에서는 당사가 ’94년에 개발 착수하여 1차적으로 고주파 전원장치는

개발하였으며, 현장적용을 위한 연구개발를 계속해서 추진중에 있다.

본 연구개발에서는 조선산업의 고유 특성인 현장적용상의 어려운 여건을 극복하기

위해 간이 자동화를 위한 가열용 대차 등의 적용기술 개발을 통해 고주파 유도가열

방식을 기존의 비효율식인 가스가열의 대체열원으로 교체함으로써 조선작업 공정의

선진화의 기반이 되고자 한다. 또한 점차적으로 조선산업 및 중공업 분야의 기존의

가스가열방식의 대체열원으로 본 고주파 유도가열을 점차적으로 확대 적용을 위한

노력을 할 것이다.

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제 2 장 본 론

제 1 절 기술개발 목표

현재 조선산업에서 선수미 곡블록 제작시 열간가공이 필수공정이며, 또한 용접작업

으로 유발되는 용접변형을 교정하기 위해 반드시 곡직작업이 수반되어진다. 이러한

곡가공 및 곡직 작업시 가스가열 방식을 적용함으로서 소음공해, 화염에 의한 위험

등 여러 가지 측면에서 문제점을 나타내고 있으며, 현재까지 본 가스열원을 대체할

수 있는 열원이 없는 실정이었다. 이에 당사의 연구개발로 기존 가스가열의 문제점

을 해결 가능한 대체 열원의 개발을 연구한 결과 기본적인 고주파 전원장치는 기초

개발되었으나, 현장적용상 여러 가지 추가적인 연구개발이 필요한 실정으로 본 기

술개발 목표는 현재 기초 개발된 당사 제품를 현장적용상 문제점의 개선연구를 통

해 시제품을 제작하고 실제 조선산업의 생산현장에서 적용시험을 거쳐 추가 문제점

파악 및 수정, 보완을 통해 완제품을 제작하여 실 현장에 확대 적용하고자 함에 있

다.

제 2 절 기술개발 내용

기초개발된 고주파 유도가열방식에 의한 곡가공용 유도가열장치를 실 현장에 적용

하기 위해 개발하고자하는 기술개발의 주요 내용을 요약하면 다음과 같다.

1. 고주파 본체 장치 제작(시제품 제작)

본 장치는 당사에서 기초 개발된 장치를 현장적용 환경에 부합하도록 내구성 있는

케이스 제작, 안전장치와 디자인 개선 등의 시제품을 제작하는 것이다.

2. 가열용 Carriage 개발

본 가열용 Carriage는 가열용 Head를 장착하여 간이 자동화를 추진하기 위한 장비

로서 현재 철판 곡가공 작업의 형태를 보면 경사진 곡면을 가열해야 되기 때문에

직선구동 및 곡면 밀착구동이 가능한 다용도의 가열용 Carriage의 제작이 연구과제

다.

ㆍ경사진 곡면 및 내구성 개선

ㆍ실용성 및 상품성을 높이기 위한 디자인 개발

ㆍ소형화 및 경량화

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3. 내구성 케이블 제작

곡가공 작업시 케이블은 가열되고 있는 철판 위에 놓여지고, 또한 이동시 철판과의

마모가 발생하므로 일반 전선용 케이블은 사용이 불가능하며, 내열 및 내마모용 고

주파 케이블의 제작이 필요한 상태이다.

ㆍ내구성 개선

ㆍ제작기술의 개선

4. 가열용 Head

가열용 Head는 본 고주파 장치의 핵심 기술로 구성요소는 코일, 내열 세라믹, 코어

로 구성되어 있으며, 내구성 강화가 시급한 실정이다. 현재 가열용 Head의 문제점

으로는 약 1000°C이상의 철판에 접촉되어 외부에서 수냉으로 물과 접촉되기 때문

에 급열, 급냉의 열충격과 철판의 접촉으로 인한 내마모에 강한 재질이 필요하며,

또한 열효율을 극대화하기 위한 추가적인 디자인 연구가 필요한 실정이다.

ㆍ열충격에 강한 세라믹 개발

ㆍ코어의 신규디자인 및 제작

ㆍ조립된 가열용 Head의 외부 내구성 개선

이상과 같이 현재 상기 1 항목의 고주파 전원장치의 본체는 기술적으로 개발이 완

료되었으나, 현장 적용을 위한 완제품 제작을 위해서는 3가지 항목의 추가개발을

위한 연구가 필요한 시점이다.

제 3 절 시제품의 사양 및 구성

1. 시제품 사양

본 연구의 주관기관인 솔리드산업(주)에서 제작하게 될 반도체식 고주파 유도가열

방식에 의한 곡가공 및 곡직용 유도가열 장치의 주요 사양은 다음과 같다.

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고주파 유도가열 전원 장치 본체의 주요사양은 아래의 표와 같다.

항 목 내 용

전원입력 AC3상 440V, 60KVA

정격주파수 50/60Hz

정격출력 50KW

전력제어방식 SCR 위상 제어 정류 방식

발진방식 IGBT TYPE SINGLE PHASE INVERTER

발진 주파수 20KHz

냉각방식 수냉식

케이블 길이 25M

외형크기(mm) 800W x 920H x 550D

표 1 유도가열 전원장치의 주요 제품사양 (첨부도면 참조)

2. 전체시스템 구성

고주파 유도가열형 곡가공 장치의 시스템 구성은 그림 1과 2와 같다.

그림 1 고주파 유도가열 곡가공 시스템의 메인 블록 구성도

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그림 2 고주파 유도가열 곡가공 시스템 구성의 도식

구성도에 나타난 주요 부분별 세부도면은 첨부와 같으며, 부분별 명칭과 기능은 다

음과 같다.

가. SCR 3상 인버터

3상 입력을 SCR을 이용하여 위상제어로서 출력전압을 조정하여 교류신호를 직류신

호로 변환하여 콘덴서에 의해 정류한 후 완전한 DC전원을 IGBT인버터로 보내준다.

나. SCR 제어부

SCR 제어부는 상용 교류전원을 위상제어를 통하여 출력을 조절하는 장치이다. 출

력은 위상을 0° 에서 180° (0~100%)범위를 원활하게 조절할 수 있다. 그 외 과전

류 및 기타 보호회로 기능을 가지고 있어 설비의 이상 유무를 검출하여 알려준다.

다. Full Bridge IGBT 인버터

IGBT 드라이브는 풀브리지 방식으로 직류전원을 교류신호로 변환한다.

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라. 인버터 제어부

IGBT 드라이브 및 IGBT 출력단의 과전류를 검출하여 이상 발생시 IGBT를 보호해

주며 출력단으로부터 공진주파수를 입력받아서 최고의 효율을 낼 수 있도록 해준

다.

마. 고주파 케이블

일반적으로 고주파 케이블은 2개의 수냉식 케이블로 분리되어 있으며, 출력의 효율

문제로 그 깊이를 제한적으로 사용하고 있으나, 당사의 제품은 일체형 수냉식으로

개선하였고 현재 25M의 길이로 당사 특유의 고주파 케이블의 설계로 현업용으로

적용할 수 있도록 개발되었다.

바. 가열용 Carriage

본 곡가공용 고주파 유도가열장치는 아래의 사진 1과 같이 수동의 형태로 가열 작

업이 가능하지만 본 장치의 효율 극대화 및 간이자동화를 위해 대차(Carriage) 형

태로 개발하게 되었으며, 즉 가열작업을 간이자동화 형태로 수행하는 기능을 가지

고 있다. Carriage 에는 가열용 Head가 장착되어 있으며 곡면 및 직선 구동이 가

능하도록 구성되어 있다.

사진 1 수동가열 장면

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제 4 절 기술개발 추진현황

본 연구개발에서 진행된 세부추진내용은 가열용 Carriage, 고주파 케이블과 가열용

Head의 3가지로 구분이 되어 있으며, 그 개발내용은 다음과 같다.

가. 가열용 Carriage(첨부도면 참조)

본 가열용 Carriage는 일반 용접용 Carriage와는 다르게 곡가공 작업특성상 여러

가지 요구사양이 있다. 곡가공 작업시 가열방법이 직선(곡선)가열, 삼각가열이 있으

며, 경사진 곡면을 가열해야된다. 또한 가열된 뜨거운 철판 위에서 구동되어야 하

고, 무거운 케이블을 같이 끌고 구동해야 하는 개발상 어려운 점이 많다. 추가요구

사양으로 정량화 및 소형화해야 한다는 것이다. 본 연구의 목표의 하나인 곡면 및

직선 구동기능을 구현하기 위해 당사는 사진 2와 같이 1차 제작을 하였다. 1차 제

작한 Carriage의 내용은 다음과 같다.

ㆍ곡면 구동을 위해 후륜 축의 중심을 기준으로 좌우바퀴가 상하로 약 10° 정도 회

전이 되도록 구성

ㆍ경사진 곡면의 구동과 무거운 케이블을 장착하여 구동할 수 있도록 4륜구동으로

구성, 그리고 영구자석 바퀴를 제작하여 적용

ㆍ가열용 Head부는 Carriage 앞부분에 분리하여 별도의 고정부를 제작하여 곡면에

밀착하여 이동할 수 있도록 구성

ㆍ내열성을 위해 가열용 Head부는 베크라이트 재질로 고정부를 제작

ㆍ전후 구동 기능

ㆍ가열속도는 10~200 cm/min로 조절 기능

사진 2 1차 제작된 가열용 Carriage 모습

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상기와 같이 1차 제작하여 가열 구동 시험을 거친 결과 몇가지 문제점이 발생하여

아래와 같이 보완 및 개선 작업을 완료하였다.

ㆍCarriage의 경량화를 위해 일반 용접용의 소형 3W 용량의 모터를 사용하였으나,

구동력의 저하로 한 단계 높은 6W 용량 모터로 교체하여 문제 해결

ㆍ가열용 Head 고정부의 베크라이트 재질이 철판 가열부의 복사열로 인해 손상되

는 문제점이 발생하여 가열되는 인접부위에는 열에 강한 세라믹 재질을 적용하였고

소형 바퀴도 테프론에서 세라믹 바퀴로 변경하여 문제 해결

ㆍ자석 바퀴는 영구자석으로 과열된 철판에 직접 접촉하면 자성이 소멸되는 현상이

발생하므로 자석바퀴 양면에 2mm정도 철판면과 간격이 유지되도록 알루미늄 재질

로 원형의 얇은 판을 부착하여 문제 해결

ㆍ가열작업시 수냉에 의한 증기가 콘트롤 박스의 오작동하는 문제가 발생하여 박스

를 상단으로 올려 설치하고 내부 방수처리를 함으로서 문제 해결

ㆍ외형 디자인도 상품성을 고려하여 배치, 가공도, 색상을 최적으로 구상하여 반영

함

이상으로 가열용 Carriage는 일반적으로 개발되어져 있는 용접용 Carriage와는 달

리 응용 기술을 요하는 것으로 여러차례 현장시험을 거쳐 첨부도면과 같이 제작하

였으며, 다음의 사진 3과 같이 개발을 완료하였다.

사진 3 최종 완료된 가열용 Carriage 모습

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나. 고주파 케이블

일반적으로 고주파 케이블의 경우는 길이가 증가함에 따라 출력 손실이 커지며, 또

한 2 개의 수냉방식의 케이블 형태로 되어 있기 때문에 그 부피가 크고 취급하기가

불편하고 무겁거나 날카로운 물체로 인해 파손의 위험이 있으므로 본 곡가공의 이

동식 현업용에 적용하기는 문제점이 많다. 이에 본 연구에서는 당사의 여러 차례의

시행착오와 실험을 통해 자체 기술개발로 일체형 고주파 케이블로 전력손실을 최소

화하는 고주파 케이블을 제작하였다. 일체형 고주파 케이블의 단면구조는 그림 4와

같다. 작업환경이 복잡한 현장 에서는 뜨거운 철판위에서 철판의 모서리 등과 마찰

이 일어나므로 내열 빛 내마모성이 필요하다. 이에 당사에서는 1차로 가죽으로 된

외피를 적용하였으나 그 수명이 짧아, 2차로 폴리비닐 계통의 내열, 내마모성이 있

는 재질을 선별하여 당사의 제품에 적합하도록 제작하였다. 실제 현업에 사용한 결

과 내열 및 내마모에는 우수한 것으로 판정되었으나, 고주파 출력 케이블의 용량

및 특성으로 더 정량화 또는 소형화하는 것은 어려운 것으로 판단된다.

그림 4. 고주파 케이블 단연내부 구조

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다. 가열용 Head(첨부도면 참조)

가열용 Head는 당사가 발명특허를 소유하고 있는 것으로 초기에는 일반적인 고주

파용 코일의 개념으로 단권코일로 제작하였으나, 매칭 트랜스의 부착으로 무게와

부피가 증가 되어 작업성이 떨어지므로 현장적용이 불가능하였다. 수차례의 개발

결과로 현재의 코일 형태의 개념으로 변형되었으며, 실 현장에 가열 실험을 통하여

원통형에서 단면이 타원형으로 최적의 효율과 가열성능을 유지하도록 디자인하게

되었다. 현재의 가열 Head의 구조를 간단하게 설명하면 다음과 같다. 그림 5와 같

이 외부에 가열코일이 감겨져 있고, 내부에 자속을 집속시키는 Flux Concentrator

인 페라이트 코어가 삽입되어 있다. 여기서 주목할 사항은 페라이트코어의 경우 가

열초기에는 자속을 집속하는 성능을 유지하지만 연속가열시 철판의 복사열에 의해

페라이트 코어의 온도가 상승하여 일정온도 이상이 되면 그 역할을 상실하게 되어

가열이 점점 약해져 결국에는 고주파 유도가열이 되지 않는다. 또한 급열, 급냉으로

크랙이 발생하여 그 수명이 상당히 짧기 때문에 본 연구에서는 자속을 집속시켜 주

는 페라이트 코어를 보호하기 위해 컵모양의 세라믹을 제작하게 되었다. 초기에는

알루미나 재질의 세라믹 컵을 제작하여 적용하였으나, 역시 열충격에 약하여 실패

하였다. 추가로 열충격에 강한 Si3N4 계열의 재질을 선택하여 제작을 시도하였으나,

본 용도의 요구사양인 첨부도면과 같이 두께가 1.5mm, 타원형의 컵 형태를 제작하

기란 쉬운 일이 아니었다. 소성과정에서 변형이 상당히 문제가 되었다. 결국 여러

번의 시행 착오를 통해 타원형 세라믹 컵을 제작하였으며 실제의 곡가공 현장에서

실험한 결과 열충격 등의 상기에 언급한 문제점을 모두 해결할 수 있었다. 추가로

현장 가열 실험과정에서 최적의 가열효율을 고려하여 가열폭이 그림 6과 같이 좁게

최종 가열용 Head를 제작하였다.

그림 5 가열용 Head의 구조

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그림 6 가열용 Head의 가열 단면폭 디자인 개발 과정

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제 5 절 개발 기술의 현장적용시험

본 연구개발로 제작된 곡가공 및 곡직용 고주파 유도가열장치를 이용하여 실제 조

선 생산 현장에서 검증시험을 아래와 같이 실시 하였다.

1) 현대중공업(주) 대조립부 곡가공작업장(7/3~4일)

2) 삼성중공업(주) 가공부 곡가공작업장(4/24~25일)

3) 현대미포조선(주) 가공부 곡가공작업장(8/23일)

4) 대우조선해양(주) 선실생산부 데크 곡직실시 (4/8~4/18일): 첨부내용 참조

상기와 같이 여러 차례 생산현장에서 직접 곡가공 및 곡직 실험을 통해 실제 철판

을 가열작업을 하면서 문제점을 파악하여, 여러 번의 개선, 보완 작업을 통하여 본

연구의 고주파 유도가열장치를 개발 완료하였다. 이상과 같은 현장적용시험을 통해

근본적인 문제점을 좀 더 실용적으로 해결할 수 있었으며, 그 결과 유첨 자료와 같

이 대우조선 해양에서는 선실 데크 곡직작업에 당사 제품을 성공적으로 적용하게

되었으며, 여러 가지 면에서 생산성 향상 및 작업환경개선을 도모하게 되었다. 실제

현장적용 실험은 사진 4, 5와 같다.

사진 4 현대중공업(주) 현장적용시험

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사진 5 삼성 중공업 (주) 현장적용시험

제 6 절 기술개발 효과

본 기술개발로 대형 조선소의 현장적용시험 결과 기존의 가스가열방식에 비해 다음

의 표 2와 같은 실질적인 효과를 얻게 되었다.

항 목 문제점 개발 효과

작업환경개선 소음공해(난청유발) 소음완전제거

가열성능향상

(생산성)가열효율저하

가열성능향상

(곡가공2배, 곡직4배)

에너지절감 가스비용1/3수준의 가스비

(가스비용 대비)

품질향상불균일 가열

(곡가공품질 저하)

균일한 가열

(곡가공 품질우수,

자동화 가능)

표 2. 기술개발 효과

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표 2에 나타낸 개발효과 외에도 조선산업에서는 고주파 유도가열의 기술을 여러 분

야에 접목시키고자하는 초석이 마련되었으며, 당사에서는 대우조선해양(주) 선실 데

크 곡직용과 (주)카스텍 곡가공용으로 본 장치를 납품하게 되었으며, 추가적으로 국

내 대형 조선소에 및 중형조선소에서 본 개발품에 대해 상당한 관심을 보이고 있

다. 이에 향후 본 제품에 대한 당사의 시장확보 및 매출증가는 꾸준하게 증대될 것

으로 예상되어 진다.

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제 3 장 결 론

본 연구는 반도체식 고주파 유도가열방식에 의한 곡가공 및 곡직용 유도가열장치를

개발하여 실제 조선소 생산현장에 적용할 수 있는 제품을 제작하는데 목표를 두었

다. 기존 가열 방식인 가스가열의 대체열원으로 본 장치의 연구개발을 통해서 획득

한 주요 기술은 다음과 같다.

1. 기존 가스가열방식에 비해 가열효율을 극대화 시킨 대체열원으로 곡가공 및 곡

직용 고주파 유도가열장치를 개발하였다. 가스가열 대비 곡가공 및 곡직의 작업능

률이 각각 2배, 4배의 향상이 기대되며, 난청을 유발시키는 소음공해를 완전히 제

거하였고, 가스 비용의 절감면에서도 경제적인 효과가 크다.

2. 곡가공 간이 자동화를 가능하게 하는 경사진 입체곡면 주행용 Carriage를 개발

하였다. Carriage에 의한 곡가공 및 곡직 간이 자동화는 기존의 가스토치을 들고

수동으로 작업함으로써 팔이나 허리등에 부담을 주는 등 근골격계질환의 유발을 방

지하는 효과뿐만 아니라 곡면 용접에 접목하면 다양한 응용이 가능하다고 본다.

본 연구로 인해 조선소 생산 현장에 고주파 유도가열기술을 일부 적용시킴으로써

조선소의 타 분야 즉, 용접부 열처리, 변형제거 열처리 등에 확대 적용이 가능하게

되었으며 고주파 응용기술을 추가 연구 개발함으로써 경제성, 효율성, 환경 친화적

인 효과 등 여러 가지 측면에서 만족스러운 결과가 기대되어 진다.

앞으로 진행되어야할 과제는 곡가공 및 곡직의 숙련공의 노령화로 인한 신규인력의

충원이 점점 어려운 실정이므로 본 개발 기술을 토대로 로봇화, Data Base화 등의

연구활동을 통해 열간 곡가공의 완전 자동화를 구현하는 연구개발이 진행되어야 한

다고 본다. 아울러 다양한 분야에 적용이 가능하도록 응용분야 확대에도 많은 관심

을 기울여야 할 것으로 판단된다.

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첨부 # 3

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첨부 # 4

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첨부 # 5

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첨부 # 6

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첨부 # 7

가열속도에 대한 온도측정 결과

(곡가공용 고주파 유도가열장치)

1. 실험 방법

본 실험은 고주파 유도가열 방식의 곡가공 장치에 대한 기본적인 가열성능에 대한

참고 자료 확보를 위해 가열속도에 대한 온도측정을 실시한 것이다. 실험내용은 아

래와 같다.

● 실험 준비

- 12t Steel plate, 300(w) x 400(l) x l2(t) mm

- Thermocouple Type k

- 열전대 점용접기

- 디지털 온도계

- 가열용 대차, 40~200cm/min

우선 온도 측정을 위해 사진1과 같이 열전대(Type K)을 철판의 가열이면의 중앙에

점용접을 하였으며, 가열속도는 실제의 작업성을 고려해 40~200cm/min에 대한 가

열이면 중앙부의 최대 온도를 측정하였다. 사진3과4는 실험장면을 보여준다.

2. 실험 결과

가열속도에 따른 온도 측정 결과는 Table1과 Graph 1과 같다.

Table1 가열속도에 따른 온도측정 결과

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Graph.1 가열속도에 따른 최대온도의 분포

사진 1 열전대 점용접 사진2 시편 가열면

사진3 실험장면 사진4 가열장면

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첨부 # 8

고주파 유도가열 곡직장치 개발…소음없고 신체 무리 안줘

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이 보고서는 중소기업청에서 시행한 중소기업 기술혁신 사업의

최종보고서입니다.

이 기술내용을 대외적으로 발표할 때에는 반드시 중소 기업청에

서 시행한 중소기업 기술혁신개발사업의 기술 개발 결과임을 밝

혀야 합니다.