4. 실험 결과
4.8 실시간 Spool 크기 측정 실험
External Roving 와이어를 이용하는 장력 제어장치는 스풀의 직경이 시간이 지남에 따라 점차 감소하므로 제어장치의 관성 부하도 점차 감소하게 된다. 관 성 부하가 감소함에 따라 제어 게인을 조절하지 않을 경우 장력 제어 시스템이 발진하게 되어 사용할 수 없게 된다. 따라서 와인딩 작업 중에 스풀의 크기를 측정하는 것은 고성능 장력 제어장치의 성능 유지에 필수적인 요소이다. Fig.
31은 본 연구에서 개발한 장력 제어 시스템에 있어서 스풀의 크기 측정을 실시 한 결과이다. 여러 가지 다양한 크기의 스풀을 장력기에 장착하고, 와이어를 공 급 방향으로 이송시킨 후 장력기가 자동으로 측정한 결과를 나타낸다. 그림에 서 알 수 있듯이 장력기가 표시하는 현재 스풀의 크기의 평균값은 실제 스풀 크기와 거의 동일하게 측정됨을 알 수 있다. 측정 편차는 대체로 2 이내로 나타나지만, 스풀의 크기가 클 경우에는 그보다 큰 편차를 가짐을 볼 수 있다.
이러한 편차가 나타나는 이유는 와이어가 스풀에 감겨있는 형태에 기인하는 것 으로 사료된다. 즉 와이어는 스풀에 트레버스 방식으로 감겨 있는데, 트레버스 가 끝나는 스풀 가장자리에서의 와이어 길이는 스풀의 가운데 부분에서의 길이 와 약간의 편차를 가지고 있게 때문으로 여겨진다.
Fig. 31 Experimental result of spool diameter measurement
제 5 장 결론
수소연료전지차용 고성능 압력용기를 제작하기 위한 와인딩 공법은 제작 시 간이 많이 소요되는 공정이다. 와인딩 공정 시간을 단축하기 위해 와인딩 기계 의 고속화가 필요하지만, 동시에 높은 가·감속이 발생하는 조건에서 섬유의 일정장력을 유지하는 것도 중요한 요소이다. 본 연구에서는 로드셀-센싱바 방 식의 장력 제어장치를 제작하고, 실시간으로 섬유 스풀의 크기를 측정하여 제 어 게인을 자동으로 조절하여 성능을 최적화시키는 적응제어 장력조절장치를 개발하였다. 개발된 장력조절장치를 이용한 평가실험을 통하여 다음과 같은 결 론을 얻을 수 있었다.
1. 실시간 스풀 직경 측정방법은 실제 스풀 직경을 1~2% 이내의 오차로 측정 할 수 있으며, 적응제어를 수행하기에 충분한 정확도를 가진다.
2. 스풀의 직경에 따른 최적 비례제어 게인 값은 스풀 직경이 작을수록 작아 지는 경향이 있다. 이는 작은 스풀의 경우 관성 부하가 작아서 제어하기 용이 함을 나타낸다.
3. 스풀 직경이 최대값인 경우 제어기 게인을 최적화함으로써 20의 속도 변화를 추종하는 것이 가능하였으며, 최소 직경 스풀인 경우 순시가속도 28
의 속도 변화를 추종하는 것으로 확인하였다.
4. 와이어 장력 값이 높을수록 주행 중의 와이어 장력 진동이 감소하여 안정 되는 경향이 있으므로 상대적으로 높은 장력 값을 사용하는 건식 와인딩에 적 용하는 것이 용이하다.
5. 제어기의 비례 게인 값을 스풀의 크기에 맞추어 자동으로 조절하게 하는 적응제어 기법을 사용함으로써, 최대 직경 스풀의 섬유가 완전히 소진될 때까 지 연속적으로 안정적으로 사용하는 것이 가능하다.
감사의 글
항상 마음은 졸업논문을 작성해야 되는데 하면서도 회사 업무가 바쁘다는 핑계로 매 년 미루다 보니 시간만 흘러 갔습니다. 2002년에 입학하여 오늘에서야 논문을 작성하게 되어서 너무나 기쁜 마음으로 감사의 글을 남깁니다.
그동안 많은 도움을 주신 김윤해 교수님께 정말 감사드립니다.
그리고, 복합재료실험실의 한석희씨 및 여러분들에게도 감사드리며, 이 연구를 하는 데 많은 도움을 준 임한석 대표에게도 감사드립니다.
항상 힘이 되어주고 응원해주는 아내에게 고맙다고 전하고 싶습니다.
Reference
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