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병렬형 하이브리드 자동차의 SimulationX 모델 개발 및 연비 시뮬레이션
서영우(Y. W. Seo),한성민(S. M. Han),여현승(H. S. Yeo),이석우(S. W. Lee),류하오(Hao Liu) 유공압건설기계학회 2022 유공압건설기계학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.12
Hybrid Electric Vehicles (HEVs) are an important seed in the process of converting from traditional internal combustion engine vehicles to eco-friendly vehicles. HEVs that use two energy sources have a complex structure, and thus, these two energy sources work independently/alternatively/jointly depending on road driving conditions in order to improve fuel efficiency. As HEVs are developed, it is becoming important to understand the operating principles and to interpret fuel economy performance in simulations. This research used simulationX, a commercial multi-domain analysis S/W, to develop a model for a parallel type hybrid vehicles, and implement fuel efficiency analysis. First, the heat engine, battery, electric motor, power train, etc. were modeled in a simulationX environment based on the parallel hybrid vehicle structure. Then, fuel efficiency analysis simulation was performed on driving condition of NEDC (New European Driving Cycle). The developed simulationX model for parallel type hybrid vehicle is prepared to develop a controller for fuel efficiency improvement in the future work.
극저온 간접 냉각 드릴링 공정을 이용한 CFRP 홀 가공 품질 향상
신주호(J.-H. Shin),박충우(C. W. Park),신강우(K. Shin),이석우(S.-W. Lee),남정수(J. Nam),김성현(S. H. Kim),라문우(M.-W. La),김태곤(T.-G. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
탄소섬유복합재(Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP)는 탄소섬유와 에폭시 수지로 이루어진 복합재이다. CFRP는 온도가 상승할수록 소재의 연성이 강해지고 낮아질수록 취성이 강해지는 온도 특성을 갖고 있다. 복합재 가공 시 가공 온도가 유리전이온도(Glass Transition Temperature, Tg) 구간 이상으로 상승하면 박리, 미절삭 섬유 및 열 손상 등과 같은 가공 결함이 증가하게 된다. 선행연구에서는 가공 온도가 유리전이 구간으로 상승하는 것을 억제하기 위해 상온의 압축공기를 공구의 주절삭 날 부분으로 분사하여 가공 온도를 유리전이 온도보다 낮게 유지할 수 있었으며 가공 품질이 향상되는 것을 확인하였다. 이에 본 연구에서는 가공 온도가 낮을수록 결함이 적게 발생하는 특성을 이용해 상온의 공기보다 더 낮은 온도인 액화질소를 적용하여 공정에 따른 가공 품질의 변화에 대한 연구를 수행하였다. 액화질소는 공구의 내부 유로를 통해 순환한 후 공구 섕크 부분에서 배출되며, 액화질소가 소재에 직접적으로 맞닿지 않는 구조가 적용되었다. 연속적인 홀 가공 중 열화상 카메라를 이용해 가공 온도를 확인하였으며 동시에 공구 동력계로 절삭력을 측정하였으며, 가공이 끝난 후에는 광학현미경을 통해 홀 내부 결함을 확인하였다. 그 결과 가공 온도가 낮아질수록 홀 내부의 결함 발생 빈도가 저하되어 가공 품질이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
CFRP 드릴링 홀 품질 향상을 위한 로봇 드릴링 엔드이펙터 모듈 개발
이진호(J. H. Lee),홍태화(T. H. Hong),남정수(J. S. Nam),김태곤(T.-G. Kim),이석우(S.-W. Lee),김성현(S. H. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
탄소섬유복합재는 경량화 소재로써, 다양한 산업에서 활용되고 있다. 탄소섬유소재 부품은 기존의 부품과의 결합을 위해 주로 리벳팅과 같은 기계적 결합방법으로 결합된다. 따라서, 다양한 부품 형상에 리벳팅을 위한 수많은 홀 가공이 필요하다. 하지만 다양한 형상을 갖는 부품에 수많은 홀가공을 하는 것은 쉽지 않다. 따라서, 산업용 로봇을 활용한 드릴링 공정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 산업용 로봇은 기존 CNC 가공기에 비하여 구조적으로 낮은 강성을 보유하고 있다. 이는 CFRP 드릴링 시, 기존 CNC 가공기에서는 발생하지 않는 입구부 결함을 야기한다. 이러한 결함은 가공 정밀도 및 부품의 수명에 악영향을 준다. 따라서, 본 논문에서는 산업용 로봇의 낮은 구조적 강성으로 인한 홀 입구부 결함을 제거하기 위한 드릴링 엔드이펙터 모듈을 개발하였다. 드릴링 엔드이펙터 모듈은 스핀들이 장착된 리니어 스테이지, 압력발로 구성된다. 전체 엔드이펙터는 경량화를 위하여 트러스 구조를 갖고 있다. 드릴링 엔드이펙터의 드릴링 공정은 3 단계로 진행된다. 1) 산업용 로봇이 드릴링 엔드이펙터를 가공 지점으로 이송한다. 그 후, 계속하여 서보 온 상태로 정위치를 유지하기 위해 제어된다. 2) 로봇의 낮은 구조적 강성을 보완하기 위해 압력발을 통해 드릴링을 수행하기전에 시편에 예압을 가한다. 이를 통해 산업용 로봇은 닫힌 기구학적 연쇄(Closed Kinematic Chain)을 갖게 되어 강성이 향상된다. 3) 로봇의 낮은 진직도를 보완하기 위해 스핀들이 부착된 1 자유도 리니어 스테이지가 가공 이송속도로 드릴링을 수행한다. 이를 통해 홀 직경 정밀도는 92% 향상하였으며, 입구부에서 발생하는 결함 또한 제거 가능하였다.