1. 서 론

선박용 도장제품을 고객사에 납품하는 생산업체에서는 생산제품대상이 매우 다양하고 특징적인

도장제품을 생산하는데 있어 생산제품 길이가 큰 제품은 5m이상이고 굴곡과 분기가 많은 제품들이다. 그리고 상대적으로 작은 제품들도 다수 포함되어 있으며, 제품의 도장작업은 작업자에 의해 수작업으로 진행되고 있다. 또한 고객사의 일정과 도장공정의 전 단계인 제작업체의 긴급주문으로 인해 경쟁력있고 원활한 생산활동을 위해서는 도장 제품공정과 품질관리를 위해 자동제어시스템 구축이 필요하다. 또한 도장 대상 제품의 길이가 길고, 단순한 작은 제품들은 작업자보다는 자동스프레이 시스템을 도입했을 때 품질검사에서 도장두께의 균일화와 검사시간 등 절감으로 생산성 향상의 증대와 도장 분사작업시 실시간 피도물 크기인식 모니터링을 통해 대상제품에 맞고 허공에 분사되는 것을 방지하여 도장원재료인 도료를 절감시킬 수 있는 방안 등이 필요하다고 볼 수 있다.

따라서 이러한 시스템이 구축되어 전사적으로 사용한다면 향후 고객사간에 신뢰성을 더 높이고, 신규 고객사의 신제품, 개발제품의 수주물량을 확보하기 위해서는 ICT (Information Communication Technology)시스템을 융합한 생산시스템구축이 요구될 것으로 본다. 또한 자사에서는 생산성을 높일 수 있는 생산 및 품질시스템 구축이 절실한 상황으로 도장생산공정의 모니터링으로 제품의 공정상태 특히, 건조시간, 제품도장 도막두께의 품질상태, 제품위치를 실시간으로 확인한다면 생산과 물류관리측면에서 효율화를 얻을 수 있으며, 특히, 출하제품의 품질불량 또는 문제 발생시 역추적시스템으로도 이용될 것으로 본다.

본 연구개발은 선박용 피도물 도장제품의 크기인식과 스프레이 자동제어시스템을 구축하여 자사의 생산성향상은 물론 고객사의 품질문제에 신속한 대응하고 생산활동의 정확한 시간을 줄일 수 있어, 고객사와 신뢰성을 높일 수 있는 혁신적인 개발시스템이 될 것으로 본다.

2. 연구내용

2.1 분체도장과 액체도장 개요

POLYESTER분체의 COATING과정은 선박용 부품을 전 처리한 후 피도물 도장에 적합한 입자의 크기 및 가루를 사용하여 온도 180℃에서 20분간 탱크안에서 체류하게 되면 분체 가루가 피도물에 서서히 녹아들어서 액체가 된다. 대기중의 온도가 높아지면 경화가 되어 피도물에 도장처리가 되며, 이때 도장 두께는 평균 60마이크론 정도가 된다. 일반 도료에서 사용되는 유기용제나 반응성 단량체, 물 등의 용매를 사용하지 않고 도막 형성 성분만으로 배합되어 있는 고체로서 합성수지, 안료 등을 주로 처리하고 필요에 따라서는 적절한 경화제 필라(Filler)등을 배합하여 균일하게 융혼합시킨 분사체를 냉각한 후 일정한 범위의 입도로 분쇄시켜 규정된 범위의 입도만으로 된 분말상의 도료이다.

<Table 1>은 도장방법에 따른 특징으로 분체도료가 용제형 도료와 크게 다른 점은 휘발성분을 포함하지 않고 분말화되어 있다는 것이며, 이러한 두 가지 차이 때문에 많은 특징과 장점을 가지고 있다.

2.2 컨베이어 시스템

선박용 도장 피도물을 원하는 목적지로 이동하기 위해 체인방식의 레일을 채택하여 이동하는 방식이 있다. [Figure 1] Trolley Conveyor System은 입체적 Rail을 따라 굴곡성이 심한 악조건속에 원활하게 연속적인 기능을 수행하도록 고강도의 체인과 Rail을 사용하고, 상･하. 좌･우로 자유롭게 피도물의 형상에 따라 진행하도록 설계하였다.

3. 간이형 자동도장 시스템 설계

간이형 자동도장 시스템을 구현하기 위한 선박용 피도물의 형상에 따라 [Figure 2]와 같은 피도물의 취부와 피도물 도장방법에 대한 설계도이다. (a), (b), (c)안을 조합하여 최적의 피도물을 회전에 따른 균일한 도막두께를 형성하도록 제어시스템을 설계하고자 한다.

[Figure 3]과 [Figure 4]는 피도물 도장작업을 위한 컨베이어 시스템 구성과 Trolley형 컨베이어 설계도이다.

[Figure 5]는 선박용 도장대상 피도물 크기를 자동으로 인식하는 시스템이다. 여기에 오토닉스 BJ15M- TDT1-P 광센서를 이용하여 12개의 센서배열에 지나가는 피도물을 3단계 크기를 나누어 인식하게 하고자 관련 알고리즘을 설계하였다.

[Figure 6]은 [Figure 5]의 센서에서 검출된 상태를 3가지 크기로 설정하여 스프레이 자동 도장시스템에 피도물 회전속도, 스프레이건 이동거리, 횟수, 시간 정보를 결정하도록 알고리즘을 구현하였다.

4. 결론 및 향후연구

본 연구개발은 산학연협력기술개발 연구비지원을 통해 2015년 6월부터 2016년 5월까지의 개발과제로 선박용 제품 도장공정에서 생산성 향상을 위한 간이형 자동도장시스템 개발을 위해 진행하였다. 따라서 이 시스템 개발은 다음과 같은 기대효과를 얻을 수 있다.

첫째, 균일한 도막두께형성으로 불량률을 감소시킴으로서 제품의 품질향상을 도모할 것이다.

둘째, 선박용 피도물 크기에 따라 피도물 회전속도, 스프레이 건 로봇 이송시간, 횟수의 DB구축으로 도료 사용량 절감으로 생산성을 향상시킬 수 있을 것이다.

셋째, 3D업종으로서 인력을 수급하는 어려움을 해소함으로써 인건비 절약을 기대할 수 있을 것이다.

향후에는 다양한 형태의 피도물과 직선형태의 피도물과의 차이점을 비교하여 각 형태별로 추가되는 변수값을 지정하는 데이터베이스 설계로 다양한 제품에도 적용될 수 있도록 지속적인 연구와 개발이 필요할 것이다.