｜최우수상｜ 한국폴리텍대학 엑설런트 ‘칩 컨베이어 절삭유 회수 장치’
한국폴리텍대학 _ 강성기 교수
Q. 먼저 이번 공모전 최우수상 수상에 대한 소감 한 말씀 부탁드립니다.
먼저 한국공작기계산업협회 관계자분께 감사하다는 말씀 드리며, 또한 수상한 우리 대학 학생팀들에게도 고맙다는 이야기를 해야 할 것 같습니다.
2015년에 대학생 창의 아이디어 공모전이 있는 것을 처음 접하게 됐고 한 개팀을 구성해 참여하게 되었습니다. 당시 참여한 대학이 34개정도로 생각되는데 처음대회에서 대상(싸이클론팀)을 수상하면서 우리도 할 수 있다는 기쁨을 가지면서 계속하여 대회에 참여하고 있습니다.
이번 기술을 개발한 엑설런트팀 강민화 학생은 “이번 공모전을 통해 짧은 대학 생활 동안 팀워크를 다지고, 멘토 기업과 협력하여 창의적인 아이디어를 만들어내고 어려운 난관을 극복할 수 있었습니다. 이런 소중한 경험을 가질 수 있도록 해주신 한국공작기계산업협회 및 관계자분과 준비하는 기간에 기업 활동에 중요한 시간을 배려해 주시고 현장 경험과 지식을 아낌없는 지원을 해주신 멘토기업 ㈜성우 이상길 대표님께 감사합니다”라고 전했습니다.
Q. 이번 수상 기술인 ‘칩 컨베이어 절삭유 회수 장치’에 대해 소개 부탁드립니다.
칩 컨베이어(Chip conveyor)는 CNC공작기계에서 가공 중 발생되는 칩을 처리하는 장치인데요. 기존에 칩과 절삭유가 혼합되어 배출되면서 절삭유의 낭비와 환경오염 문제, 칩과 절삭유의 분리를 위한 작업자의 번거로움, 칩 분리시간 소요 등의 문제점이 있었습니다. 이를 개선할 수 있는 방법을 찾다가 ‘칩 컨베이어 절삭유 회수장치’를 개발하게 되었습니다.
개발된 장치는 복잡하지 않은 설계 구조와 제작으로 칩이 배출되는 넓은 공간을 수용하도록 하고, 동력을 사용하지 않는 구조로 기능을 하도록 하였습니다.
첫째, 장치의 구성은 상부 커버, 펀칭 플레이트부, 굴곡부, 배출부로 구성되어있고, 칩 컨베이어 배출부에 고정 볼트와 나사로 장착하는 구조이며 크기만 조절하면 어느 컨베이어에 장착할 수 있는 장점을 가지고 있습니다.
둘째, 장치의 볼트 구멍은 슬롯 형태로 절삭유가 많이 떨어지는 지점과 절삭유와 칩이 분리되는 굴곡 면을 조정하여 일치하도록 설계하였고, 배출부에는 거름망을 두어 미세 칩까지 거르며, 이 거름망은 절삭유의 성질에 따른 액체 필터 메쉬망을 사용하도록 되어 있습니다.
셋째, 슬라이더의 갈퀴부는 칩의 인입 현상을 방지하는 구조입니다. 따라서 개발된 절삭유 회수장치의 장착에 필요한 제작비용이 적게 들면서 기능의 최대효과를 가지기 때문에 산업 현장에서 적용할 가치가 높습니다.
Q. 기존 기술들과의 차별점이 있다면요?
현재 산업현장에서 사용되고 있는 칩 컨베이어는 대표적으로 힌지벨트 타입, 스크류 타입, 스크레이퍼 타입 등이 있습니다. 이 중 산업현장에서 가장 많이 사용되고 있는 힌지벨트 타입은 다른 타입보다 철강 재질의 칩 배출이 원활하고, 칩의 형태에 구속당하지 않으며, 중량과 상관없이 배출할 수 있는 장점이 있습니다.
그러나 힌지벨트 칩 컨베이어는 이송벨트에 절삭유가 담겨 옮겨지므로 절삭유의 배출이 많고 절삭유와 칩이 분리 배출되지 않으며, 미세 칩에 비해 엉킨 칩이 많아 이송벨트로 인입되는 현상이 발생하여 장치의 고장원인이 되기도 합니다. 또한 탱크, 필터, 펌프 및 컨베이어 시스템을 자주 청소해줘야 하는 문제가 있습니다.
반면 이번 절삭유 회수 장치의 경우 칩 컨베이어의 기능을 방해하지 않고 절삭유는 칩의 수거 통에 담기기 전에 분리시킵니다. 또 회수한 절삭유는 필터를 거쳐 깨끗이 정화되어 절삭유 탱크로 이동하여 재사용하는 공급 구조입니다.
Q. 절삭유가 회수되면 재사용 할 수 있다고 했습니다. 이것은 단순히 칩과의 분리만으로 사용할 수 있는 것인가요, 아니면 여기에도 추가적인 기술이 접목된 것인가요?
단순히 칩과 절삭유의 분리작업만 하는 것이 아니라 분리되면서 발생된 절삭유(미세 칩과 절삭유의 혼합)를 미세 메쉬망 장치를 통해 걸러내므로 미세 칩이 제거되고 절삭유는 깨끗해집니다.
학생들의 실험 결과에서도 재사용율이 높아지는 것을 볼 수 있었습니다. 또한 절삭유가 제거된 칩의 경우 분리통에 쌓이게 되면 별도로 분리하지 않아도 되기 때문에 시간의 낭비가 줄어듭니다.
Q. 이 기술에 대해 기계 업계에서의 평가는 어떤가요? 실제 현장에서 적용할 때 충분히 업무 효율성을 낼 수 있는 것인가요?
현재 창원에서 칩 컨베이어를 개발하고 있는 업체에서는 적용할 가치가 있다고 판단하고 있으며, 멘토 기업의 경우 학생들과 특허 출원 등 검토하고 있는 것으로 알고 있습니다.
Q. 이 기술이 실제 현장에 적용되기 위해서는 어떤 개선 과정을 거쳐야 할까요?
아무래도 학생들이 아이디어 공모전을 통해 개발한 기술이기 때문에 현장에서 적용할 경우 많은 검토가 되어야 할 것입니다.
개발된 장치를 장착하기 위해서는 장비의 표준이 무엇보다 필요하다고 할 수 있으나 메이커마다 장비의 크기나 모양, 칩 컨베이어의 규격, 절삭유 통 크기 등 달라 설치할 경우 어려움이 있을 것으로 판단됩니다. 이러한 점을 고려하여 규격에 맞는 장치를 제작하여 설치한다면 산업에 많은 효과를 가질 것으로 생각합니다.
이번 절삭유 회수 장치는 단순히 칩과 절삭유 재활용의 문제만을 해결하는 차원이 아닙니다. 칩들이 기계 장치들 사이에 끼이게 되면 고장이 발생하거나 기계의 정밀도가 떨어지는데, 이 부분까지 완화할 수 있는 기술입니다. 따라서 지속적인 개선 방안을 연구하여 보다 효율적으로 처리할 수 있는 장치 개발이 되어야할 것입니다.
<본 기사는 Machine & Tool (2018년 2월호) 기사입니다>
