R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201414TBIP-C081985-01 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술사업화지원 | |||||
| 연구과제명 | 인천공항 수하물처리시설 휠 3종 국산품 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-11-28 ~ 2015-11-27 | |||||
| 연구책임자 | 안동훈 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
6명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 107,000,000 원 기업 : 71,670,000 원 계 : 178,670,000 원 |
총연구비 | 정부 : 107,000,000 원 기업 : 71,670,000 원 계 : 178,670,000 원 |
|||
| 연구기관명 | (주) 유창하이텍 | |||||
| 등록 발간번호 | (979-11)957037 | |||||
| ISBN | 979-11-957037-0-8 | |||||
| 주요 내용 |
인천 공항 수하물처리시설의 수하물처리능력은 시간당 최대 56,520개이며 그 처리량은 하루평균 107,000개에 달하고 있습니다. 여객 터미널에서 컨베이어로 이송된 수하물은 수하물분류기 설비 및 고속트레이 설비를 통해 분류 및 이송됩니다. 이 수하물 이송설비에는 구동휠 2종과 트레이가이드 휠 1종이 사용하는데 현재 전량 수입에 의존하고 있으므로 납기가 길어 적정한 예비품 관리에 어려움이 있을 것으로 판단되며, 설비의 유지관리에 고비용이 발생할 것으로 예측됩니다. 또한, 설비가 노후 되어, 사용되고 있는 휠에 크랙과 마모가 발생하고 있어 교체가 시급한 실정입니다. 본 연구과제는 이런 휠의 성능을 결정하는 핵심요소인 휠 피복재질과 Hub와 견고한 접착 및 피복재질의 뛰어난 내구성을 확보하여 수입품보다 우수한 휠의 개발을 목표로 하고 있습니다. 일반적인 휠의 피복재질은 폴리우레탄이며, 국내에서 보편적으로 사용되고 있는 톨루엔디이소시아네이트(TDI) 기반의 프리폴리머나 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI) 기반의 프리폴리머를 이용하여 합성된 폴리우레탄으로 제조된 휠은 요구하는 성능을 기대할 수 없을 것으로판단됩니다. 이에 반해 나프탈렌디이소시아네이트(NDI)를 기반으로 하여 합성된 폴리우레탄은 내마모성이 기존 폴리우레탄 합성체보다 25% 이상 우수하고 내열성 및 인열강도 등이 특히 뛰어난 합성체입니다. 따라서 NDI 기반의 폴리우레탄을 활용하여 연구과제의 휠을 개발하게 되면 기계적 강도가 높고(인장강도 : 50 Mpa 이상) 고하중에서 빠른 복원(반발 탄성 : 60% 이상, 영구압축줄음율-70℃*24h- : 15% 이하)을 통하여 불규칙한 충격에 견디며, 내열에 우수한 특성(125℃*168h) 인장강도 변화율 : ?30% 이하, 신장율 변화율 : 25% 이하)을 가지고 있어서 기존의 사용하는 외산 휠보다 동등 이상의 우수한 품질의 휠이 개발될 것으로 판단됩니다. 또한, 휠을 국산화함으로써 외산 휠 제품보다 가격경쟁력이 우수할 뿐 아니라 유지보수에 필요한 예비품의 확보와 노후화된 휠에 대한 즉각적인 대응을 통하여 수하물처리시설의 예기치 않은 정지를 줄일 수 있을 것으로 판단되며 항공고객에게는 더욱 편안한 서비스를 제공하여 만족도 높일 수 있습니다. 외국 제품 대비 동등 이상의 성능을 가진 휠 제품이 연구·개발되면 관련 설비산업의 발전에 이바지할 뿐 아니라 설비의 국제경쟁력을 통한 수출증대 및 고용창출 효과도 기대할 수 있으며 국가 경제 발전에 이바지할 수 있다고 판단됩니다. [최종목표] 인천공항 수하물처리시설의 수하물분류기 및 고속트레이설비의 주요부품인 휠 3종을 외산 휠 대비 동등 이상의 성능을 갖는 휠을 제작하는데 목표를 가지고 있습니다. 1) 휠 개발 목표 ① 경도 : 90~96 Shore A / 인장강도(Mpa) : 50 이상 ② 인열강도(KN/m) : 138 이상 / 영구압축줄음율(70℃*24h, %) : 15 이하 ③ 접착 Test(KN/m) : 30 이상 / 신율(%) : 470~670 ④ 마모감량(mg) : 7 이하 ⑤ 열 노화 시험(125℃*168h) - 인장강도 변화율(%) : -30 이하 - 경도 변화율(Point) : ±2 Point - 신장율 변화율(%) : 25 이하 ⑥ 침지시험(100℃*168h, No3 Oil) - 인장강도 변화율(%) : -20 이하 - 경도 변화율(Point) : ±2 - 신장율 변화율(%) : 25 이내 ⑦ 구동 시험 - 150kg 하중으로 10.8km/h 8시간 연속구동 시 허브온도 60℃ 이하이며, 눌림율 1mm 이하이어야 하며, 접착 면의 박리, 표면에 균열, 변형이 없을 것 ⑧ 내구성 시험 - 300kg 하중으로 10.8km/h 5시간 이상 연속구동 시 구동하여 박리나 손상이 없을 것 [연구내용 및 범위] 1) 폴리우레탄 소재 개발 - 최적의 Polyol에 과량의 NDI를 반응시켜 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머를 합성시킵니다. 합성된 프리폴리머에 사슬연장제인 최적의 diol과 filler를 첨가하여 고분자량의 폴리우레탄 폴리머를 합성시킵니다. NDI의 녹는점은 127℃의 고온이며, 이 온도에서는 우레탄반응보다 부반응인 알로파네이트 가교반응이 우선하여 일어나게 됩니다. 프리폴리머 내의 이소시아네이트기와 합성된 우레탄기의 반응으로 생성되는 알로파네이트 반응은 가교밀도를 과다하게 높여 최종제품의 경도, 인장강도, 신율, 마모감량 등이 최종목표에 부합하지 않게 됩니다. 이러한 문제점의 해결을 위해서 원료의 최적 배합과 반응조건을 연구해야 합니다. ① 최종 물성을 얻을 수 있는 poyol과 NDI, 경화제의 당량 비율과 최적의 가교밀도를 갖는 배합 및 반응조건 연구. ② Hub와 코팅재질의 접착력을 확보할 수 있는 접착제의 선정 개발. ③ 각각의 조성과 조건의 반복적인 Sample 작업을 통하여 최종목표 이상에 부합되는 조건을 수립. 2) Hub 의 설계 - 고하중 및 고속에서 코팅 휠을 사용할 때 우레탄 소재의 내부에서 동적 축열로 발생하는 열에 의해 코팅재질에 마모, 박리, 내부 용융 등이 발생합니다. 이러한 열이 Hub를 통해 전도되어 우레탄 소재내부의 온도를 낮출 수 있도록 휠 구동 Test (하중 : 150kg, 속도 10.8km/h 에서 8시간) 구동 시 Hub 온도 60℃ 미만인 열 방출이 우수한 Hub 소재를 선정하고 설계해야 합니다. 기존 사용 중인 수화물처리시설 소터설비 및 고속트레이설비의 다른 부품들과 호환이 되어야 하고 정확한 위치 및 경로로 카트, 트레이를 이동하여 수하물처리시설의 원활한 이송·분류 성능을 확보해야 합니다. 3)인장강도를 비롯한 각종 기계적 특성값의 구현 - ISO 9352 및 KS M 3824, 6518 등에 규정된 인장강도, 인열강도, 영구압축줄음율, 반발 탄성 등의 기계적 특성값이 최종 목표하는 Spec에 부합되어야 합니다. |
|||||
| 색인어 | 한글 | 수하물처리설비 | 나프탈렌디이소시아네이트 | 폴리우레탄 | 휠 | 고하중지지 |
| 영문 | baggage handling system | NDI | Polyurethane | Wheel | high load capacity | |
| 최종보고서 | (주)유창하이텍 '인천공항 수하물 처리시설 휠 3종 국산품 개발' 최종 보고서.pdf | |||||