생기원, 레이저-아크 용접 장점만 결합
이음부 가공 없이 한 번에 빠르게 접합
이음부 가공 없이 한 번에 빠르게 접합
LNG 연료탱크는 선박 전체 건조 비용의 약 30∼40%를 차지하는 핵심 부품으로, 고품질 정밀 용접이 필요해 제작 기간도 다른 부품보다 길다.
LNG 연료탱크 제작에는 아크 용접 방식이 주로 사용돼 왔는데, 두께가 두꺼운 극저온 특수 소재의 경우 여러 차례 반복 용접을 해야 하기 때문에 작업 시간과 제작 비용 증가의 원인이 됐다.
연구팀은 정밀 접합이 가능한 레이저 용접과 이음부 간격·단차를 메울 수 있는 아크 용접의 장점을 결합한 '레이저-아크 하이브리드 용접기술(HLAW)기술'을 니켈강 등의 특수 소재에 최적화했다. 이를 통해 추가적인 이음부 가공 없이 한 번에 빠르게 단층 용접에 성공했고, 열변형과 균형 등 기존 용접의 문제도 해결했다.
특히 용접 시 재료 내부까지 깊게 구멍을 뚫는 키홀 형성 조건을 최적화해 두꺼운 소재뿐 아니라 곡선이나 복잡한 형상의 부품도 한 번의 용접만으로 깊고 단단하게 이어 붙일 수 있도록 구현했다.
연구팀은 HLAW 공정에 실시간 품질 감지와 즉각 대응이 가능한 AI 기반 공정 모니터링 시스템도 개발해 스마트 용접기술을 확보했다. AI 알고리즘이 용접 중 발생하는 자외선과 적외선 신호를 분석·구분해 불량이 감지되면 작업자가 실시간으로 대응할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
현재 국내 조선·기자재 기업들과 협력해 현장 실증을 추진 중이다.
지창욱 생기원 연구원은 "용접기술은 수소, 암모니아를 연료로 사용하는 친환경 선박 탱크 제작에 확대 적용할 수 있도록 후속 연구를 추진하고 있다"고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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