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 > 금속에 비해  10배 강한 탄소섬유복합재 가공기술의 관심이 높아지고 있다.
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> 지난 2017년 한국생산기술연구원 이석우 박사팀이 개발한 탄소섬유복합재 가공기술은 우주·항공, 자동차 등의 차세대 수송기기 경량부품을 대량 생산할 수 있는 가공기술이란 점에서 탄소섬유복합재산업 생태계 조성에 거는 기대가 사뭇 크지 않을 수 없다.
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> 탄소섬유복합재는 고강도의 탄소섬유를 금속, 고분자 재료에 분산시켜 만드는 복합소재(Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP)로, 무게는 철의 1/4 이하이면서 10배 정도의 강도를 지녀 제품 경량화에 주로 사용하고 있다.
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> 가볍고 강한 탄소섬유복합재는 경량화가 필요한 분야에서 매력이 큰 소재이지만, 원재료와 공정비용이 높은데다 항공기, 자동차 등 품질기준이 엄격한 최종제품에 사용되기 때문에 가공과정에서 품질 확보가 중요하다.
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> 특히 적층구조로 이루어진 소재 특성상 절삭이 어렵고, 뜯기거나 갈라지는 결함이 자주 발생해 품질 및 생산성을 높일 수 있는 기술 개발이 절실한 상황이다.
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> 이를 해결하기 위해 항공기용 대형부품에 적합한 대량생산방식과 다양한 차종부품 생산에 유리한 유연생산방식의 투트랙(Two-Track) 전략으로 기술 개발에 착수했다. 먼저, 워터젯과 드릴링 절삭기능을 하나의 공구로 통합한 8m×4m 급 ‘복합가공장비’를 개발, 2개의 공구를 사용하던 기존 장비보다 공간효율을 1.7배가량 높여 항공기용 대형부품의 생산성을 제고했고, 초고압으로 가압한 물에 고체 연마재를 첨가하여 그 에너지로 절단하는 방법이다.
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> 또 광학 스캐너를 활용해 가공된 부품 표면과 내부 불량을 1초 만에 파악하는 3D 광학 고속 검사기술을 세계 최초로 개발, 대형부품 품질검사의 속도를 높였다.
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> 아울러 다양한 형태의 자동차 부품생산을 위해 워터젯, 드릴링, 분진흡입 등 각각의 기능을 전담하는 다관절 로봇을 최적의 위치에 배치, 시장의 수요 변화에 맞춰 부품의 형상 및 생산량을 조정할 수 있는 유연가공시스템을 개발했다.
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> 연구팀은 이러한 하드웨어를 기반으로, 극저온 초음파 가공과 같은 첨단 가공공정 및 모니터링 소프트웨어를 최적화함으로써 패키지형 탄소섬유복합재 가공기술을 완성했다.
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> 동 가공기술이 상용화될 경우 국내에도 탄소섬유복합소재를 부품으로 가공해 제품화하는 산업생태계가 조성될 전망이며, 시장규모가 2012년 12조원 규모에서 2030년 100조 원 규모로 커질 것으로 전망하였으나 아직까지 기대에는 못미치는 수준이다.
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> 공작기계업계는 탄소섬유복합재 가공기술 개발과 관련 이에 걸맞는 전용 공작기계의 기술개발도 필요할 것으로 보고 있다.
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