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요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 15
1.1. 연구의 필요성 15
1.2. 연구 목적 및 범위 16
제2장 딥드로잉 공정기술 개발 및 시제품 제작 19
2.1. 알루미늄 라이너 소재 탐색 개발 19
2.2. 2.0L, 300bar급 라이너 형상 및 공정 설계 22
2.3. 2.0L AL 라이너 공정 최적화 32
제3장 복합재 압력용기 제조 공정 개발 및 제품 검증 시험 41
3.1. 복합재 압력용기 설계/해석 41
3.1.1. 초도설계 41
3.1.2. 유한요소 모델링 (Finite Element Modelling(Modeling)) 43
3.1.3. 응력 해석결과 44
3.2. 공정 설계/최적화 및 시제품 성형 50
3.2.1. 공정설계 50
3.2.2. 시제품 성형 51
3.3. 설계평가 시험 55
3.3.1. 설계평가 시험 절차 55
3.3.2. 내압시험(검증압 시험) 55
3.3.3. 시험결과 56
3.3.4. 파열시험 56
3.3.5. 상온압력반복시험 58
3.3.6. 용기 완제품 평가 (치수 타당성 평가) 59
3.3.7. 법규, 규정 등과 비교한 검증 60
제4장 시제품 호환성검증 69
4.1. 해외 긴급 탈출용 공기호흡기 호환성 검증 69
4.2. 국내 소방관 공기호흡기 호환성 검증 72
제5장 결론 74
참고문헌 76
표 2.1. 시제품과 도면의 주요부 치수 비교 38
표 2.2. 알루미늄 라이너 인장 시험 결과 39
표 3.1. 각 적용압력 단계별 발생응력 49
표 3.2. 필라멘트 와인딩 패턴 51
표 3.3. 복합재 고압용기 내압시험 결과 56
표 3.4. 복합재 고압용기 완제품 치수 측정 59
표 3.5. 국가별 시험 규정 분석 현황 1~5 61
그림 1.1. 일반적인 소방관 구조 활동 15
그림 1.2. 소방관 공기호흡기 및 Rescue용 공기 호흡기 concept 16
그림 1.3. Rescue용 공기호흡기 해외 사용 예 및 구조 활동 16
그림 1.4. 알루미늄 라이너 및 복합재 고압용기 완제품 17
그림 2.1. KGS AC411 2009, 알루미늄 라이너 소재 규정 19
그림 2.2. Al 6061 Circle Plate 20
그림 2.3. 압연 방향에 따른 기계적 물성 20
그림 2.4. 라이너 형상 설계 23
그림 2.5. 2.0L, 300bar급 라이너 성형 공정 예시 24
그림 2.6. 성형 단계별 응력 분포 해석 결과 25
그림 2.7. 공정 단계별 펀치 및 다이 형상 27
그림 2.8. 딥드로잉용 펀치 및 다이 형상 도면 28
그림 2.9. 아이어닝용 펀치 및 다이 형상 도면 29
그림 2.10. 딥드로잉 및 아이어닝용 펀치 30
그림 2.11. 딥드로잉 및 아이어닝용 다이 31
그림 2.12. 인장 시편의 파단 형상 32
그림 2.13. 소둔온도별 하중-변위 및 유도응력 33
그림 2.14. 330℃ 소둔 후 아이어닝 시 터짐 현상 34
그림 2.15. 알루미늄 라이너 제조 공정 35
그림 2.16. 알루미늄 라이너 성형 결과 36
그림 2.17. 각 단계별 제품 현황 37
그림 2.18. 시제품 형상 및 두께 분포 비교 38
그림 2.19. 최종 라이너 제품의 기계적 특성 평가 시험 39
그림 3.1. 연구 절차 Flow Chart 41
그림 3.2. 설계해석 절차 42
그림 3.3. 유한요소 모델링 (Dome 및 몸통부) 44
그림 3.4. 사용압 적용 후 발생되는 응력 분포 46
그림 3.5. 사용압 적용 후 발생 되는 변형 범위 46
그림 3.6. 최소파열압 적용 후 발생되는 응력 분포 47
그림 3.7. 최소파열압 적용 후 발생되는 변형변위 47
그림 3.8. 필라멘트 와인딩 패턴 공정 설계 50
그림 3.9. 라이너 검사 51
그림 3.10. 필라멘트 와인딩 52
그림 3.11. 에폭시 수지 경화조건 53
그림 3.12. 오븐내 경화 53
그림 3.13. 내압시험 54
그림 3.14. 완제품 검사 54
그림 3.15. 파열시험 결과 57
그림 3.16. 상온반복 시험 결과 59
그림 3.17. 낙하시험 예시 66
그림 3.18. 환경압력 반복시험 예시 67
그림 3.19. 화염노출시험 예시 68
그림 4.1. Drager사 긴급 탈출용 공기호흡기 (Drager Saver CF15) 69
그림 4.2. 복합재 고압용기 Boss 나사산 규격: (a) 한국, (b) 유럽 70
그림 4.3. 개발 제품 및 해외 제품의 결합 결과 71
그림 4.4. 개발 시제품 및 국내 소방관 공기호흡기 결합 예 72
그림 4.5. 긴급구조용 공기호흡기 실사용 예 73
초록보기 더보기
I. 연구제목
긴급구조를 위한 공기호흡기용 복합재 고압용기 개발
II. 연구목적
1. 긴급 구조를 위한 공기호흡기용 고압용기 제품(2L, 300bar) 개발
가. 딥드로잉 공정기술 개발 및 라이너 시제품 제작
나. 복합재 압력용기 제조 공정 개발 및 제품 검증 시험
III. 연구내용
1. 딥드로잉 공정기술 개발 및 시제품 제작
가. 알루미늄 라이너 소재 탐색 개발
나. 2.0L, 300bar급 라이너 형상 및 공정 설계
다. 2.0L Al 라이너 공정 최적화
2. 복합재 압력용기 제조 공정 개발 및 제품 검증 시험
가. 복합재 압력용기 설계/해석
나. 공정 설계/최적화 및 시제품 성형
다. 설계 평가 시험
IV. 주요 연구성과
1. 2L, 300bar용 알루미늄 라이너 Tool 설계 및 제작
2. 2L, 300bar용 알루미늄 라이너 제조 공정 최적화
3. 2L, 300bar용 알루미늄 라이너 제작 및 평가
4. 2L, 300bar용 복합재 고압용기 설계 및 해석
5. 2L, 300bar용 복합재 고압용기 제조 공정 최적화
6. 2L, 300bar용 복합재 고압용기 시험 평가
7. 긴급 구조용 공기호흡기 호환성 검증
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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