• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.166-166
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• 2011

연료전지 핵심 부품 가운데 하나인 분리판(Bipolar plate)는 막전극체(MEA), 기체확산층(GDL)과 함께 발생한 전류의 수집 및 전달, 반응 가스의 수송, 반응/생성물의 수송 및 제거, 반응열 제거 등을 위한 냉각수 전달 등의 다양한 역할을 담당한다. 이러한 역할을 위하여 분리판은 우수한 전기전도성, 열전도성, 화학적 안정성이 요구되어 진다. 기존의 연료전지용 분리판은 흑연계 소재 및 수지와 흑연을 혼합한 복합 흑연 재료를 통해 제조하여 요구 되어지는 물성을 만족시켜 왔으나 흑연계 분리판의 경우 강도 및 가스 밀폐성 측면에서 낮은 특성을 보이며 특히 고가의 제조 공정 비용과 낮은 양산성으로 인하여 자동차 연료전지 상용화에 수많은 해결 과제를 안고 있었다. 흑연계 분리판의 이러한 문제점을 대체하기 위한 연구로 최근 금속계 분리판의 적용 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 특히 금속계 분리판은 양산 제조 공정이 적용 가능하여 대량생산이 가능하며 자동차 연료전지 스택의 경량화 및 박판화가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 박판의 스테인리스강을 소재로 적용한 금속분리판의 양산을 위하여 반드시 선행되어야 할 연구가 바로 금형 코팅 연구이다. 일반 자동차 생산 금형을 평균 약 50만타로 예측한다면 연료전지 금속계 분리판 성형 금형의 현재 수명은 약 10만타로 추정 가능하다. 이러한 원인은 고하중의 프레스 사용과 정밀 금형으로 인한 극한 공정 조건으로 야기된 결과이며 문제 해결을 위하여 성형 금형에 PVD 코팅 적용 연구를 진행하였다. 성형 금형의 PVD 코팅 적용을 통하여 금형 교체 주기 감소를 통한 생산 원가 절감 및 이형성 개선을 통한 성형성 확보를 목표로 본 연구를 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 2004.11a
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• pp.249-254
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• 2004

광의 효율적 사용을 위해 표면에 마이크로 그루브가 새겨진 고성능 광학 부품의 개발이 활발하고, 이들 부품의 다량 생산을 위한 초정밀 금형제조기술이 각광을 받고 있다. 최근의 초정밀 미세 기계가공의 경우 간단한 공정으로 이러한 마이크로 그루브 금형을 제작할 수 있다. 특히 조명각 변조용 렌티큘러 렌즈와 같이 실린더형 그루브 금형의 경우에는 기존의 Lithography, MEMS, LIGA 등 광 에너지를 이용한 다른 제조방법들에서는 가공하기 어려운 점이 있으나, 기계가공에서는 쉽게 제작가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 이러한 미세기계가공기술의 장점을 활용하여 U 형 마이크로 그루브를 가진 Lenticular 렌즈용 금형을 가공하고자 하였다. 가공에는 3 축 구동의 초정밀 미세 복합가공기와 단결정 천연 다이아몬드공구가 사용되었고, 가공방식은 마이크로 세이핑 공정을 적용하였으며, 가공 금형 재료에는 Brass와 무전해 Nickel이 사용되었다. 실험을 통하여 금형가공시의 절삭력, 칩 형상, 가공표면 등의 분석이 수행되었으며 이를 기반으로 여러 가지 가공문제점을 해결하고, 최종적으로 양호한 렌티큘러렌즈용 금형을 가공하였다.

• Composites Research
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• v.14 no.1
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• pp.22-29
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• 2001

The purpose of this paper is to determine the effect of the autoclave inner pressure rate, heat-up rate, tool round angle, Thickness of core, height of joggle on defects, and to minimize the defects of aircraft sandwich structure reinforced with honeycomb core occurred in autoclave processing. The results showed that the geometry of aircraft sandwich structure and tool such as tool round angle, thickness of core, height of joggle, and the autoclave cure conditions such as inner pressure rate, heat up rate strongly affected the core movement, core wrinkle, bridge phenomenon of prepreg and depression of core that occurred in autoclave processing.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.14 no.1
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• pp.105-110
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• 2015

In this study, a high-speed procedure to be used in composite molding technology is developed for the production of a hybrid supercapacitor in a progressive and revolutionary current in a production system, as are the related operating conditions. Mold parts with solid modeling, the ease of programming of future mold product designs, tolerance management, and pre-explode tests by the building of a progressive die design system using Cimatron_E10 Die Design Software for the strip layout are done. The capacity of the super-hybrid composite mold design will save time and money through its verification of the manufacture of molds. We plan to apply this to future related products for production cost savings of more than 30% achieved by considering the components of the production costs, labor, and material costs of production as compared to conventional production methods.

• Proceedings of the Korean Operations and Management Science Society Conference
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• 1992.04b
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• pp.545-554
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• 1992

본 논문에서는 복합형상의 금형을 가공하기 위하여 필요한 공구와 가공경로를 자동으로 생성해 주는 자동공정계획(CAPP)방법을 제시한다. 금형곡면은 일반적으로 복잡한 형상의 자유곡면들의 조합으로 이루어 지는데 육면체 형상의 소재로부터 원하는 금형곡면을 가공하는데는 수십시간의 기계가공 시간이 소요되며 또한 NC Code를 준비하는데도 같은정도의 시간이 소요된다. 금형곡면의 NC가공에 있어서 또다른 어려움은 공구의 과부하와 공구간섭이 빈번하게 발생할 수 있다는 점이다. 제안하는 자동공정계획방법은 전처리, 공정계획, 공구경로 생성의 3단계로 구성된다. 자동공정계획시스템의 입력정보는 1) 생성될 곡면형상 2) 가공할 소재형상 3) 가공공구 셀(드릴, 볼 엔드밀, 플렛 엔드밀), 절삭성 데이타등이다. 전처리 단계에서는 곡면모델러로부터 생성된 입력 형상을 Z-map이라 부르는 자료구조로 변환한다. 두번째 단계에서는 절삭 가공작업의 순서가 사용되는 공구와 함께 후방순환법에 의하여 결정된다. 그리고 실제 가공될 NC공구경로가 마지막 세번째 단계에서 생성된다.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.7 no.2
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• pp.139-149
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• 1995

실제 복합재료 제조공정에 널리 이용되는 등방성 탄소섬유직조와 에폭시수지에 대 해서 수지의 유동을 일방향으로 근사하여 비정상상태 투과계수와 모세관압을 측정하는 실험 을 수행하였고 적층된 섬유직조의 기공율, 금형 주입압력 그리고 섬유직조의 적층수에 따른 수지유동특성을 분석하였다. 또한 금형 충전과정에 대한 유동가시화 실험을 수행하여 유동 선단과 충전시간을 측정하였다. 전체 조업압력에 미치는 모세관압의 영향을 규명하기 위해 일정 유입압력에 따른 금형충전과정에 대하여 유한요소/관할부피 방법을 이용한 수치모사를 수행하였다. 함침공정의 수지유동에서 비정상상태 투과계수는 섬유직조의 기공율에 따라 급 격히 증가하였고 에폭시수의 표면장력에 기인한 모세관압은 기공율 감소에 따라 급격히 증 가하였다. 동일한 기공율에서 섬유직조의 적층수가 증가함에 따라 투과계수와 모세관압은 모두 증가하는 경향을 보였다. 또한실험에서 측정한 모세관압을 고려하여 유동선단과 금형 충전시간을 수치모사방법으로 예측ㄷ한 결과는 유동가시화 실험에의한 결과와 잘 일치함을 보였다. 이결과로부터 낮은 압력에서 조업하는 RTM공정에서 모세관압효과는 유동선단과 금형 충전시간을 예측하는데 기여함을 알수 있다.

• Composites Research
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• v.12 no.2
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• pp.70-81
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• 1999

Resin transfer molding(RTM) as a composite manufacturing process is currently of great interest in the aerospace industry requiring high performance composite parts. In this study, an analysis of mold filling in the RTM process was carried out by numerical simulation using finite element/control volume technique. Experimental work for the visualization of resin flow through fibrous preform was also conducted in order to quantitatively measure the permeabilities of the fiber mats and to evaluate the validity of the developed numerical code. The different types of fiber mats and silicon oils were selected as reinforcements and resin materials, respectively. The effects of fibrous preform structure, mold geometry, and preplaced insert on the flow front patterns during mold filling were examined by integrating the model predictions and experimental results. The flow fronts predicted by numerical simulation were in good agreement with those observed experimentally. However, according to the regions of the mold, some deviations between predicted and observed flow fronts could be found because of non-uniform fiber volume fraction. Weldline locations for the resin flow through round insert preplaced in the mold could be qualitatively deduced based on predicted flow fronts.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.105-105
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• 2010

자동차 차체부품에 적용되는 플라스틱 소재는 강도와 내마모성, 내충격성의 충분한 물성확보가 필요하며, 이에 플라스틱 소재의 기계적 특성 향상을 위해 유리 섬유가 다량 함유된 복합소재적용이 증가하고 있다. 반면 플라스틱이 고강도화함에 따라 제품 성형을 위한 사출 금형을 손상시키는 사례가 빈번하게 발생하고, 소재의 유동성 저하에 따른 사출 불량이 증가하고 있어 고강성 플라스틱 복합소재에 대응하는 고경도, 고내마모 특성이 부여된 사출 금형의 개발이 시급한 실정이다. 특히 사출 금형에 사용되는 소재는 기존 소재에 비해 우수한 내마모성과 함께 고광택을 유지하는 것이 더욱 중요해졌으며, 이에 따라 유럽, 일본과 국내 연구진에 의해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 일본에서 개발되어 국내에도 소개된 래디칼 질화는 기존 질화법에 표면의 화합물 층만을 제어하는 것으로 다소의 표면 광택 효과는 있으나, 플라스틱 사출에 그대로 적용하기에는 무리가 따르므로 그 용도가 극히 제한적이다. 본 연구에서 적용한 나노 질화기술은 0.1torr 이하의 고진공에서 고밀도의 플라즈마 에너지를 발생시키는 방법으로 화합물층이 없는 나노 크기의 질화층을 소재 표면에 형성시키는 기술로서, 처리 후에도 표면의 색상 및 광택의 변화가 없는 것을 특징으로 한다. 또한 표면 경도 및 피로 특성을 향상시킴으로써 금형의 내구 수명을 향상시킬 것으로 기대된다. 본 연구에서는 KP4 금형 소재를 사용하여 플라즈마 이온 질화 시험 조건에 따른 소재의 경도 및 내마모 특성을 파악하고, 미세 조직 분석 및 XRD 분석 등을 통해 내마모 특성 향상에 대한 기본 특성을 평가하였다. 또한 인장시험을 통해 인장강도, 항복강도 및 연신율을 파악하고, 이를 토대로 고주기 피로시험을 실시함으로써 S-N curve를 얻고, 이를 통해 피로 강도 및 피로 수명에 미치는 나노 질화 처리의 영향을 파악하고자 하였다. 플라즈마 이온 질화 시험은 질소와 수소 비율($N_2:H_2$), 진공도, Screen bias voltage, Bias voltage를 변화시켰으며, 챔버 온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였으며, 처리시간도 3시간으로 고정하였다. 질소와 수소의 비율은 3:1일 때 최고의 내마모 특성을 보였으며, 진공도는 내마모 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. KP4의 초기 경도값은 약 302 Hv인 반면 최적의 나노 질화처리를 거친 시편에서는 800Hv 이상의 Vickers 경도값을 보였다. SEM 미세조직 분석과 EPMA를 통한 성분 분석을 시행한 결과 표층으로부터 약 $1.5{\mu}m$의 나노질화층을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• v.26 no.1
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• pp.42-47
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• 2013

In this study, an economical and effective processing technique to form multiple dimples on the surface of a composite part, which are known to be useful to improve aerodynamic performance and heat dissipation. Forming dimples on the surface using molds is an expensive processing because forming multiple tiny positive spheres on the surface of the mold requires much time and effort. In this study, plates with multiple round holes are utilized as a core to form dimples on the carbon/epoxy composite skin covering the core. A vacuum bagging process is used to apply pressure on the surface while curing. Composite parts which have multiple dimples on the surface can be utilized in the field which needs high aerodynamic performance and heat dissipation ability such as high speed sports car bodies.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.12
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• pp.1647-1653
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• 2011

The cycle time in injection moulding greatly depends on the cooling time of the plastic part that is controlled by cooling channels. Cooling channels are required to facilitate the heat transfer rate from the die to the coolant without reducing the strength of the die. Employing layered manufacturing techniques (LMT), a die embedding conformal cooling channels can be fabricated directly while conventional cooling channels are usually made of straight drilled hole. Meanwhile, H13 tool steel is widely used as the die material because of its high thermal resistance and dimensional stability. However, H13 with a low thermal conductivity is not efficient for certain part geometries. In this context, the use of functionally graded materials (FGMs) between H13 and copper may circumvent a tradeoff between the strength and the heat transfer rate. This paper presents a method for modeling of conformal cooling channels made of FGMs.