본 과제는 다양한 종류의 자동차 차체 부품을 효율적으로 생산하기 위해, 여러 재료를 활용하면서도 생산 공정을 유연하게 바꾸고 스마트 기술을 적용하는 제조 기술을 개발하는 연구임. 이는 다품종 소량 생산 체제에 대응하고 친환경적인 차체 부품 생산을 목표로 함. 연구 목표는 다품종 소량 생산에 대응하는 친환경 다목적 차체 부품 개발, 스마트 제조 기반 복합재 공정 최적화, Vision 인식 및 로봇 가이던스 자동화 시스템 개발, 유연생산 및 스마트 모니터링 시스템 구축, 이종소재 접합부 성능 평가 및 드릴링 공정 최적화, 배터리 팩 조립 라인 효율화 및 에너지 모니터링 기술 개발에 있음. 핵심 연구 내용은 복합소재 및 이종소재 차체 부품 개발, 스마트 그립핑 및 가변형 지그, Vision 인식 및 로봇 가이던스 알고리즘, 유연생산 시스템 개발, 이종소재 접합부 내식성 평가, 드릴링 공정 최적화, 장비 상태 모니터링 시스템, 시뮬레이션 기반 라인 고도화 및 AI/IoT 융합 에너지 모니터링 기술 개발임. 기대 효과는 스마트 제조 라인 양산화 적용을 통한 생산성 및 품질 향상, Vision 검사 및 로봇 자동화를 통한 공정 효율 증대, 유연생산 및 실시간 모니터링을 통한 현장 관리 효율 증대, 이종 소재 결합부 안전성 및 내식성 향상, 시뮬레이션 기반 라인 효율화 및 에너지 모니터링을 통한 탄소 중립 이슈 대응, 그리고 생산 설비 운영 효율 향상으로 전망됨.

- (핵심 기술 개발 방안) 미세 입자를 포함한 다상 유동 가시화를 위해서는 미세 입경(mm 단위) 기포 측정 기술이 개발되어야 함. 더불어 성장한 기포들끼리 합쳐져 더 큰 기포로 성장하게 되면, 전기화학 반응 시 물질 전달 저항이 크게 증가할 수 있기 때문에, 발생된 기포들이 채널에서 신속히 배출되는 것이 매우 중요함 - (핵심 기술 개발 방안) 더불어 발생된 기포가 증기 폐색(vapor lock) 역할을 하는 경우 기포 배출을 위한 이송 저항이 매우 클 것으로 예상되기 때문에 가시화를 통해 기포 배출 기구를 분석하여 최적의 운전 기법 선정 선정이 필요함 - (핵심 기술 개발 방안) 즉, 본 연구에서 가장 중요한 핵심 기술은 미세 기포 다상 유동 가시화 및 기포 성장 메커니즘 분석기술로, 두가지 핵심 기술을 통해 채널 내 기포를 최대한 신속하게 배출 할 수 있는 방안을 마련할 수 있을 것으로 기대 됨 - (핵심 기술 개발 방안) 연구용 알칼라인 수전해 장치의 크기가 상대적으로 작아 측정에 어려움은 있으나 최근 광원의 발달로 고휘도 LED 광원 활용이 용이하고, 또 암실 촬영을 기반 기술로 활용하면 다상 유동 내에서 기포 구분이 용이할 것으로 판단됨 - (핵심 기술 개발 방안) 또 양극판 재질 선정시 관측창 설치 또는 전체를 관측창으로 활용할 수 있는 방안을 모색하고, 반사광/직광을 비교하여, 최적 광원을 선정하고자 함 - (핵심 기술 개발 방안) 기포 발생 및 성장 속도가 보통 mili second로 매우 빠르고 기포 크기가 작기 때문에 고 분해능 CCD와 고속 Data 전송 장치, 고속 저장 장치를 구축하여 기포를 촬영하고 주어진 조건에 기포 발생 기구의 정량화를 하고자 함 - (핵심 기술 개발 방안) 즉 운전 온도, 운전 압력, 전류 밀도 등에 따라 기포 이송 메커니즘이 영향을 받을 것으로 보이며 이를 정량화 하기 위한 방법으로 주어진 공간 내 입경별 기포수를 이용해 상관관계를 분석하고자 함