항공기 첨단소재와 자동화가공시스템

정화 (폴리텍대학 항공캠퍼스 항공기계과 교수)

2020년 코르나19로 인해 국내 항공산업은 국내 완제기 수출실적이 전무한 상황 속에서 차기 항공기 생산을 위한 기술개발과 생산성 향상을 위해 노력하고 있다. 특히 국내 유일의 항공기 제조사인 한국항공우주산업㈜은 첨단소재개발과 자동화 가공시스템 개발에 많은 인력과 재원을 투입하고 있다.

1954년 부활호를 시작으로 군수분야 위주의 단순부품 제작 및 조립과 외국 생산장비를 도입하여 성장해왔고 현재는 독자 기술 및 국제 공동개발을 통해 KT-1, T-50 등을 개발하였고 현재 차세대전투기 KFX전투기를 설계를 완료하여 시제기 제작을 진행 중이다. 특히 고정익항공기에 국한되지 않고 회전익항공기(KUH)를 설계 및 제작하여 기술장벽이 높은 항공 분야의 항공기 제조국가로 거듭나게 되었다.

항공기 생산의 근간이 되는 기체구조물 사업은 기계가공, 판금, 조립, 복합재생산 및 복합제 가공 분야로 구분하여 진행되고 있다. 항공기생산에서 기계가공은 항공기 기체의 큰 비중을 차지하고 있다. 항공기 부품가공 공정을 자세히 살펴보면 1단계 항공기부품 생산용 공작기계 도입 및 공정수행을 위한 공구개발, 2단계 핵심 공정의 독자 기술 확보를 위한 공작기계를 응용으로 생산성 향상 및 작업장 환경개선이다. 3단계는 다기능 공정수행을 위한 CIM(통합생산관리:Computer Integrated Manufacturing) 기반의 통합자동화공정으로 나누어 진행된다.

항공기생산에서의 자동화공정은 고속기계가공 및 자동제품투입장치를 이용한 기계가공, 자동주행시스템으로 균일한 분사를 진행하는 Shot peen, 이중곡면 성형자동화를 진행하는 Peem form, 트림 가공 자동화를 진행하는 표면처리, 부품을 조립하는 자동화공정으로 항공기구조물이 생산되고 있다.

최근 첨단복합재를 사용하여 항공기의 경량화를 통한 대형화를 진행하고 있고 첨단복합재는 1단계 복합재적층 자동화 공정인 Lay-up, 2단계 본드 물류자동화 공정인 Co-bond, 3단계 가열, 가압 및 진공공정인 오토클레이브, 4단계 트림 가공자동화공정인 CRD(Composite Rout & Drill), 최종 5단계 UT C-Scan을 이용한 제품검사공정인 UT(초음파 비파괴검사:Ultrasonic Testing)로 항공기복합제가 생산되어 금속보다 강한 항공기 구조물로 사용되고 있다. 특히 4단계 복합소재 가공공정은 절삭 깊이가 20㎜ 이상 절삭이 이루어지기 때문에 주축의 회전력이 높고 가공 중 발생하는 분진이 근로자에게 유해한 물질이기 때문에 완벽한 집진설비가 구축되어 있어야 한다.

신소재 독자개발 및 항공기 조립공정자동화 기술 등의 자동화 확대를 통해 공장 통합자동화, 신소재공정자동화, 항공기조립생산자동화를 도입하면 항공기스마트공장 공장을 실현하여 세계 최고 수준의 항공기생산기술능력을 확보할 것으로 생각한다.

정화 (폴리텍대학 항공캠퍼스 항공기계과 교수)

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