한국생산기술연구원은 부품산업의 제조혁신을 위해 국내 최초로 금형의 한계수명을 정량저긍로 예측하고 품질검사를 자동화하는 시스템을 개발했다고 18일 밝혔다.
밀폐된 공간에서 소재를 금속 틀(금형)에 넣고 반복적으로 높은 힘을 가해 제품을 만드는 냉간단조 기술에는 탄화텅스텐 소재가 많이 쓰이는데, 가격이 높은데 반해 압력을 받다보면 수명이 다해 잘 깨지는 특성이 있다.
이번에 개발된 기술은 압력이 반복적으로 가해질 때 금형이 단위 면적 당 받는 하중을 측정하고 분석해 파손이 예상되는 부분을 찾아낸다.
한계수명이 예측가능해져 금형이 파손되기 전 교체할 수 있어 공정비용을 절약할 수 있고 불량 발생도 최소화할 수 있다.
스마트모빌리티소재부품연구그룹 서용호 박사 연구팀이 개발한 이번 기술은 작업자가 금형파손 시점을 감지할 수 있도록 수명을 시각화하는 모니터링 시스템을 구현해냈다.
기존에는 이상적 공정 상황에서의 하중치를 고정 값으로 활용해 수명을 예측하는 방식이라 환경변수를 고려하지 못하고, 공정 중 발생하는 편차도 예측 불가능했다.
반면 생기원에서 개발한 모니터링 시스템은 금형에 피에조 센서(압력이 가해졌을 때 전압을 발생시키는 장치)를 설치해 그래프로 표현하기 때문에 환경변수와 편차 모두 반영할 수 있다.
이번 모니터링 시스템은 현재 자동차 부품 전문 제조업체인 ㈜이화테크원에 구축돼 자동차 조향장치에 사용되는 ‘볼스터드(Ball Stud)’ 부품 생산에 활용되고 있다.
이와 함께 연구팀은 공정에서 생산된 제품의 품질 검사를 자동화하기 위해 비전 센서를 시스템에 적용할 수 있는 알고리즘도 개발했다.
비전센서는 산업용 카메라로 검사대상의 형태, 크기, 문자, 패턴 등을 판별해 양품과 불량품을 구분하는 센서인데, 사람에 비해 정확도가 높다.
작업자가 눈으로 확인할 경우 1개당 1분이 소요되었지만, 센서를 이용하면 개당 6초로 검사시간이 대폭 단축되고, 검사에 필요한 인건비도 절감할 수 있다.
서영호 박사는 ”제조산업 지능화를 위한 첫 걸음으로서 현재 실제 현장에 적용 가능한 단일 공정 기술이 개발완료된 상태“라며 “향후 대규모 제조업체들과 공정 간 연계와 모듈화 작업을 추진해 글로벌 대응에 힘을 합칠 예정”이라고 말했다.
