기계연구원, 친환경 플라스틱 레이저 용접 기술 개발
기계연구원, 친환경 플라스틱 레이저 용접 기술 개발
  • 엄재성 기자
  • 승인 2019.04.30 10:55
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우수한 결합 강도로 품질 향상, 생산시간 단축 및 불량률 20% 감소

자동차의 후방카메라를 밀폐하는 플라스틱 용접 공정에 레이저를 적용해 생산시간을 크게 단축시키는 기술이 개발됐다. 레이저 용접 기술의 산업 적용 분야를 확대할 기술로 관심을 모은다.

한국기계연구원(원장 박천홍, 이하 기계연) 첨단생산장비연구본부 광응용기계연구실 김정오 박사 연구팀은 자동차의 후방 카메라 용접에 필요한 최적의 레이저 출력과 평탄도 가압모듈을 개발했다. 연구팀은 기술을 연속 생산 공정에 적용하기 위한 지그 개발에도 성공하고 관련 기업체에 기술이전했다.

지금까지 자동차의 고강도 플라스틱을 레이저로 용접하기 위해 다양한 시도가 있었지만 후방 카메라에 이를 적용한 것은 처음이다. 레이저 적용 생산을 테스트 한 결과 기존 공정보다 생산시간을 크게 단축할 수 있었다. 또 비접촉 용접 공정의 특성상 불량률도 기존 공정대비 20% 줄어든 것으로 확인됐다.

레이저 용접 공정은 대상물이 서로 접촉하지 않은 상태에서 가공이 이뤄지기 때문에 다른 용접보다 정밀한 가공이 가능하고 결합 강도가 우수한 것이 강점이다. 또 용접 후에도 가공과정에서 발생할 수 있는 버(Burr‧금속 등을 가공할 때 생기는 얇은 지느러미 모양의 잉여 부분) 등이 발생하지 않아 용접면을 다듬는 후처리 공정도 크게 줄어든다. 접합 부분에 화학물질을 사용하지 않기 때문에 환경 친화적인 기술로도 꼽힌다.

연구팀은 카메라를 감싸는 플라스틱을 레이저로 용접하기 위해 후방 카메라의 크기(약 15㎜×15㎜)에 맞춰 레이저를 정확하게 조사할 수 있는 평탄도 가압모듈과 지그를 개발했다.

평탄도 가압모듈은 가공 대상물의 수평도를 균일하게 유지해주는 기술이다. 레이저로 정확한 용접을 하려면 가공대상물에 초점을 잘 맞추는 것이 중요하다. 이때 가공대상물이 수평으로 놓여있지 않으면 초점이 잘 맞지 않는 부분이 발생할 수 있다. 이 경우 균일한 용접결과를 얻기 어렵다. 평탄도 가압모듈로 대상물의 수평을 맞추고 유지하는 작업을 한 다음 레이저 용접을 하면 균일하면서도 우수한 용접 결과를 얻을 수 있다.

연구팀은 이번 기술 개발로 지금까지 자동차 센서 및 액추에이터 등 제한적이었던 국내 플라스틱 레이저 용접에 새로운 시장이 열릴 것으로 기대하고 있다.

김정오 박사는 “기존 접합 방식의 문제점을 극복한 레이저 플라스틱 접합 시스템의 개발 및 보급을 통해 산업계에 새로운 바람이 불길 바란다”며 “나아가 자동차 분야 뿐만 아니라 전자제품, 생필품, 의료 산업, 우주 항공 등으로의 적용 범위를 확대시키도록 노력하겠다”고 말했다.

연구팀은 현재 기술이전한 업체와 함께 기술이전 및 상용화 등의 기술 사업화에도 착수했으며, 향후 개발된 시스템을 이용하여 신제품을 양산해 적용범위를 확대할 계획이다.


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