• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.246-254
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• 2016

초대형 유류 저장탱크의 후판 용접은 작업자가 직접 손용접을 수행하는데 이로 인해 제품의 품질이 저하되고 재용접율 증가로 인하여 품질 불균일이 발생하며 작업 외부환경 등에 따른 용접 제약성도 많이 따른다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하고 용접의 신뢰도를 높이며 공사기간 단축 및 원가절감으로 생산성을 향상시키고자 자동으로 수직 용접이 가능한 용접 캐리지 시스템을 개발하였다. 수직 용접 캐리지 시스템은 용접 플랫폼 시스템, 용접 캐리지 구동장치 및 제어장치 등으로 구성되고 도출된 설계 사양이 만족되도록 개념설계가 이루어졌으며 각각의 서브시스템은 모듈로서 설계되어지고 제작, 조립되었다. 개발된 시스템에 대해 구조적 안정성 평가와 사전 문제점을 파악하고자 구조강도 해석을 수행하여 구조적 안정성을 확인하였고 그 결과를 설계에 반영하고자 하였다. 또한 개발된 시제품의 성능평가를 위해 수직 용접된 후판에 대한 인장시험, 굽힘시험, 충격시험 및 용접시간 등을 요구조건 및 수동용접과 비교 평가를 수행하였고 만족스러운 결과를 획득할 수 있었다. 특히, 수직 용접시간은 수동용접과 비교한 결과 87%이상 향상되었음을 확인할 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.84-84
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• 2009

파이프라인을 건설함에 있어 가장 중요한 기술이 배관 용접기술이다. 즉 파이프와 파이프를 연결하는 작업이 공사 진척도를 결정하기 때문에, 이를 얼마나 경제적으로 신속하게 수행해 나가느냐하는 것은 건설기간 및 건설비용을 결정하는 핵심 요소이다. 가스배관 시공 원주용접 방법은 여러 가지 있는데, 현재 국내에서는 전량 수동용접을 채택하고 있다. 이 방법은 국내 가스배관을 건설한 초기부터 적용해온 것으로 우수한 품질을 확보할 수 있으며, 취약한 국내 자동화기술과 열악한 도로 매설 시공여건에서 적용하기 용이한 방안이다. 그러나 우수한 용접기량을 보유한 용접사가 점차 부족해지고, 배관시공 시간을 단축하고 비용을 줄이기 위한 필요성이 점차 커지면서 이를 해결할 수 있는 기술로서 자동원주용접방안이 있다. 이 기술들은 해외 가스배관에 이미 오래전부터 적용되어 용접부위 신뢰성과 품질 우수성을 확보하고 시공비용절감을 달성하고 있다. 자동용접을 적용하기 위해서는 용접절차를 수립하여 절차인증시험을 수행하고, 기존방안과 동일이상의 품질이 확보되며 효율성을 겸비해야만 한다. 국가 기본에너지의 안정적인 공급을 위해 적기 시공이 필요하고, 1 km당 10 억원 이상이 소요되는 배관시공비용 중 약 1/3이 용접비파괴검사 비용인 점을 감안할 때 품질이 확보되면서 경제적인 시공방안이 있다면 이를 적용하는 것이 국가 산업 경제적 측면에서 필요한 일이다. 이와 관련된 연구에서는 국내 가스배관 원주용접에 적용 가능한 용접공정을 검토하고, 용접절차를 수립하여 절차인증시험을 수행하였으며, 추가로 배관 원주 자동용접부위에 대한 기계적 특성 평가를 실시하였다. 현재 국내 건설여건과 비파괴검사 기준을 만족시키고 안전성과 효율성을 겸비한 방법으로는 초층과 2층은 수동 GTAW를 적용하고 나머지 층은 반자동 FCAW를 적용하는 방안이 적절한 것으로 판단된다. 전 층을 자동 GTAW로 용접하는 방안은 품질은 확보되지만 효율성측면에서 대형배관에는 적용하기 어려울 것으로 보이며, 해외에서 많이 사용되는 자동 GMAW 방안은 국내 비파괴검사기준을 만족시키기 어려워 검토대상에서 제외하였다. 본 논문에서는 두 가지 용접방법에 대한 용접공정개발과정과 원주용접부위 기계적 특성을 검토하여 최적방안을 제시하고자 한다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제14권1호
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• pp.24-29
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• 1996

철도차량의 루프 판넬(Roof Panel)은 폭이 약 3m, 길이가 약 20m의 초대형 외판과 하부 골조간에 2000 - 3000개의 스폿 용접건을 조작해서 작업을 해야 하는 대표적인 작업기피 공정의 하나이다. 이제까지 철도차량 제조업체에서는 대부분 스폿 용접을 사진1에서 본 바와 같이 수동조작 메니퓨레이터 등의 전용장비를 사용하여 제품 생산을 하고 있었으나 이러한 장비는 고가일뿐 아니라 수동조작으로 위치 이동 하여 모든 스폿 용접을 하여야 하므로 작업시간이 크게 소요되어 생산성이 매우 낮았 다. 본고에서는 300kg 중량물 취급용 5축 구조의 대형 로봇을 개발하여 철도차량 루프 판넬 스폿용접 작업 공정을 자동화 함으로서 생산성 및 품질을 크게 향상시킨 사례에 대하여 소개하고자 한다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2011년도 전기공동학술대회 논문집
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• pp.76-76
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• 2011

선박이나 산업 플랜트에서 파이프 또는 탱크류의 맞대기 용접 시 안정적인 이면비드의 형성은 매우 중요하다. 대부분의 현장에서 파이프 맞대기 초층용접부의 안정적인 이면비드를 형성하기 위해 3mm의 루트갭을 띄우고 루트면이 없는 V-그루브에서 필러를 사용하는 수동 TIG용접을 주로 사용하고 있다. 수동 TIG용접은 고품질의 비드와 우수한 아크안정성, 그리고 용접인자의 제어가 쉽다는 장점이 있다. 그러나 수동 TIG용접은 용접속도가 10cpm정도로 느리기 때문에 GMAW에 비해 생산성이 낮고 작업자의 숙련도에 따라 품질이 변하게 된다. 본 연구에서는 높은 생산성과 기준갭 1.5mm에서 단차의 허용공차를 크게 하기 위해 루트면 3mm를 가지는 U-그루브의 설계를 하였으며, 두꺼운 루트면을 가지는 그루브에서 안정적인 이면비드를 형성시키기 위해 GMAW에서 아크 충격량에 대한 검토를 실시하였다. GMAW의 아크력이 용입에 어떠한 영향을 미치는지 검토하기 위해 수냉되는 동판에 갭을 1.5mm 띄우고 동일한 용착량과 입열량에서 아크력만을 변화시켜 실험하였다. 또한, U-그루브의 루트부를 모델링하여 두께3t의 평판시편을 각각의 갭과 단차 조건에서 실험하였다. 이 때, 기준갭 1.5mm에서 갭에 의해 생기는 단면적을 기준 갭단면적, 갭이 증가함에 따라 증가되는 단면적을 추가 갭단면적, 갭이 감소함에 따라 감소하는 단면적을 감소 갭단면적으로 정의하였다. 용접 중 발생하는 추가, 감소 갭단면적에 대하여 용착량을 50%의 수준으로 증가, 감소 시켰다. 갭에 따라 아크력을 변경하여 실험을 실시하였고 이면비드의 형상을 확인 하였다. 마지막으로 평판 시편의 조건에서 안정적으로 이면비드가 형성된 조건을 pipe U-그루브에 적용하였다. 그 결과 동판에서 용착량과 입열량이 같음에도 불구하고 아크력이 증가함에 따라 용입이 깊어짐을 확인하였다. 또한. 3t 평판시편에서 아크력의 제어를 통해 큰 단차와 갭이 있을 때, 안정적인 이면비드를 얻을 수 있는 조건을 확립하였다. 마지막으로 pipe U-그루브에서 앞선 실험의 용접조건으로 갭과 단차의 변화에 대해 실험을 하였으나, 시험편의 두께차이에 의한 전도 열손실로 인해 이면비드의 형성이 어려웠고, 아크 충격량의 증가를 통해 이러한 문제를 해결하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.98-102
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• 2002

플랜트, 가스용기 등의 압력용기 제작 및 스텐레스, 알미늄 등의 특수금속용접에서 TIG 용접은 매우 중요한 기술적 위치를 차지하고 있다. 이런 용접에서 현재까지는 국내에서 노동 집약적인 수동 TIG 용접이 적용되고 있으나 인건비의 상승, 3D 산업으로 인한 숙련자의 부족으로 자동화가 급속히 추진되고 있다. 따라서 본 연구에서는 10A 이하에서도 용접이 가능한 극 정밀 직류 TIG 펄스 용접기에 관한 연구결과를 다룬다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제9권4호
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• pp.50-59
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• 1991

Large steel water pipes in Korea are joined prevalently by bell end method and welded at inside as well as outside of the pipes with the length of leg which is same as or larger than the thickness of pipes. This results in an excessive consumption of material and labor compared with foreign counturies such as USA, so that in our recent situation of requiring a number of water pipes such consumption is very ineffective and an improvement in weld design of water pipes is urgently necessary. In this experimental study, the possibility of reducing the length of leg to 85% of the pipe thickness was investigated through observations of microstructure and cross section of weldments, the tensile test, and the impact test of the field and laboratory specimens. As the results of this study, it was revealed that water pipes which have the leg of fillet about 0.8xthickness show a good weldability, have a greater strength than the base metal and absorb the enough energy to be safe in the working condition of the pipes.

• Journal of Welding and Joining
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• 제6권2호
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• pp.1-8
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• 1988

고밀도 에너지빔의 하나인 플라즈마를 이용한 절단 및 용접법은 알루미늄, 스테인레스강 등 특수금속의 가공에 적용될 수 있고, 산소용접 및 절단, SMAW, GMAW, GTAW 등의 거래식 열 가공법에 비해서 부품의 정밀도, 가공속도면에서 유리하여 그 사용범위가 점점 넓어지고 있다. LBW, LBC, EBW 등과 마찬가지로 Keyholing 현상을 이용할 수 있어 높은 용입깊이를 나타낼 수 있는 장점이 있으며, 그 성능면에서는 위 방법들과 비교해 볼 때 가공속도, 가공부의 성질 등에서 불리하고, 장치의 저렴, 조작의 간편함 등에서 유리하기 때문에, 경쟁 및 상호보완의 관계를 유지시켜 나갈 것으로 기대된다. 수동가공과 자동가공이 모두 가능하나 부품의 정밀도와 생산성 향상을 위해서는 플라즈마 가공공정에 적합한 자동화 장치의 개발이 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.2859-2865
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• 2011

본 연구에서는 상수도관의 도 송수관등 대형관(700mm 이상)에 주로 사용되고 있는 도복장강관의 품질 및 시공, 유지관리에 영향을 미치는 용접접합의 현황을 조사 분석하고 용접접합의 개선방안에 대하여 연구하였다. 이를 위해 강관의 사용현황 등의 문제점을 조사하고 용접접합별 특성, 그리고 수동 및 자동 용접접합을 비교 분석하여 기술적, 경제적으로 효과적인 방안을 제시하고자 하였다. 본 연구에서 비교 분석한 용접접합별 특성 검토 결과, 상수도 관로의 관경 700mm - 3,000mm의 현장 시공시 자동용접공법이 수동용접공법에 비해 순공사비 대비 평균 9% 절감되며, 용접공정만 비교시에는 평균 13.5% 이상 절감될 것으로 판단된다. 특히, KS상 강관 진원도에 대한 허용치가 크며 대부분 겹치기 이음으로 되어있는 국내 현실에서 작업환경이 열악한 경우 진원확보를 위한 시간이 무한정 소요될 수 있어 실제적인 절감액은 더욱 차이를 보일 것으로 사료된다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.3-3
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• 2009

선박의 건조과정에서 필수적으로 선체 외판에는 선박의 안전과 운항 및 정비 등에 필요한 정보를 나타내기 위해 다양한 종류의 마크 및 문자가 마킹되어진다. 하지만, 단순한 도장 작업만으로는 해상과 같은 부식 환경에서 마크 및 문자가 쉽게 지워지거나 손상되기 때문에 마크 및 문자를 용접 비드(welding bead)로 표시하거나 미리 절단된 강판(steel plate)을 수동으로 용접한 뒤 도장을 함으로써 마크 및 문자의 손상을 방지하고 있다. 이러한 문자마킹작업을 하기 위해서는 작업자가 수작업으로 기준선과 마크 및 문자의 위치를 먹줄 등을 이용하여 마킹을 하고, 해당 마크 및 문자의 템플렛(template)을 이용하여 펀칭을 실시한 후 수동으로 용접을 실시한다. 하지만, 수작업을 통한 선체외판 문자마킹 작업은 작업자의 기량에 따라 품질이 상이하여 품질 저하의 원인이 된다. 또한 대조립 및 탑재 단계에서 문자 마킹 작업시 수직자세의 용접을 요구함으로써 작업자가 안전사고에 노출되어 있으며, 선박의 각 단계별 주요 공정보다 작업시간이 길어져 전체 선박 건조공정을 지연시키는 문제점 등을 야기시킬 수 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 조선업계에서는 선체 외판의 마크 및 문자를 자동으로 용접할 수 있는 장치를 개발하기 위해 노력해왔으며, 몇몇 개발 사례가 보고되고 있다. 하지만, 그 실효성 부분에서는 아직까지 해결하지 못한 문제점들로 인해 현장 적용에는 어려움을 보이고 있다. 본 연구에서는 선박외판 문자 자동용접장치의 기능성뿐만 아니라 현업 적용성을 가장 우선적으로 고려하여 문자마킹장치(Marking Robot for Shipbuilding) 개발을 진행하였다. 우선, 적절한 용접 재료를 선정하기 위해서 솔리드 와이어(Solid Wire)와 플럭스 코어드 와이어(Flux Cored Wire)에 대한 비드온 용접(Bead-On Welding)을 아래보기자세와 수직자세에 대해서 실시하여 적절한 용접 조건을 설정하였다. 본 연구에서 개발된 문자마킹 자동용접장치는 3축으로 구성되어 있으며 각 축들을 분리할 수 있도록 개발하여 이동성을 향상시켰으며, 작업면과 용접토치간의 거리를 일정하게 유지시킬 수 있도록 용접전류 센서(Welding Current Sensor)를 이용하여 토치 높이(Wire Extension)를 제어함으로써 균일한 품질의 용접비드를 얻을 수 있었다. 또한 문자마킹 자동용접장치는 본체 구동부와 제어부(Touch Screen)가 쉽게 분리되고 장착이 가능한 구조로 개발되었으며, 용접시 각 용접자세별로 용접전압, 전류 그리고 용접속도 설정이 가능하여 아래보기 자세뿐만 아니라 어떠한 자세에서도 같은 모양의 비드형상을 가지는 문자마킹용접이 가능하도록 개발하였으며, 이는 실험과 현장적용을 통해 검증하였다.

• NEWSLETTER 전기공업
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• 97-19호통권188호
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• pp.13-27
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• 1997