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 항공기, 자동차, 선박, 건설기계, 공작기계, 로봇, 농기계 등 다양한 분야에서 유압이나 공압을 이용하여 동력을 전달하거나, 운동을 제어하는 기술이 오늘 날과 같은 수준으로 발전되어 온 역사는 100년이 넘었지만 여전히 많은 과제들이 해결되어야 한다. 무엇보다 유압 동력을 발생시키는 펌프는 더 높은 압력에서 더 효율적으로 작동해야 하고, 운동을 제어하는 밸브는 압력 손실과 신뢰성을 높여야 하며, 동력을 전달하는 작동 매체는 친환경적으로 바뀌어야 한다.

 

 우리나라는 자동차와 건설기계와 관련된 유압제어 분야에서는 시스템 기술 측면에서 괄목할 만한 성장을 이루어 왔으나, 핵심 부품 및 요소들의 설계와 제작에 필요한 핵심 기술들은 아직도 선진국의 수준을 따라가기가 요원한 상태이다. 이것은 기술 개발을 자극하는 규모의 시장이 국내에서는 형성되기 어려운 것과 더불어, 유공압 기술을 전공한 유능한 엔지니어를 체계적으로 육성하여 해외 시장에 도전하고자 하는 관련 산업계의 투자와 의지가 부족한데 원인이 있다고 볼 수 있다. 미국, 독일, 프랑스, 일본과 같은 기술 선진국은 물론, 중국과 같은 항공우주 강대국들의 공통점은 유공압 제어 분야에서 우수한 인재와 기술 인프라를 갖추고 있다는 것이다.

 

 우리나라도 대량 생산에 의한 수익 창출 구조를 벗어나 독창적 기술에 의한 지속적 성장을 위해서는 역설적으로 전통적인 응용 공학 분야에서 기술적 한계를 극복하는 데 필요한 우수한 엔지니어들이 더 많이 양성되어야 한다. 유공압 제어 연구실은 항공기, 자동차, 선박, 건설기계, 공작기계의 유압 구동 및 제어와 관련된 핵심 기술을 연구하고 교육시키는 것을 목표로 하며, 현재는 아래와 같은 주제의 연구 프로젝트들이 수행되고 있다.

 

- 항공기의 조종면 작동, 선박의 조타 장치 작동을 위한 Electro-hydrostatic acuator의 성능해석

- Electro-hydrostatic acuator용 사판식 피스톤 펌프의 속도 제어를 고려한 피스톤 슈 정압 베어링의 설계, 성능 시험

- 종래 Electro-hydraulic acuator용 사판식 피스톤 펌프의 경사판 각도와 펌프 속도의 하이브리드 제어를 통한 동력손실 최소화 기술 연구

- 피스톤 슈 정압 베어링의 운동 해석, 유동 해석을 통한 동력 손실 분석

 

 

EHA

항공기의 조종면 작동, 선박의 조타 장치 작동을 위한 진보된 개념의 구동장치로서 전기 서보 모터, 사판식 피스톤 펌프, 유압 실린더, 위치제어기로 구성된 Electro-hydrostatic actuator의 모델링과 시물레이션을 통해 주요 설계 변수들이 제어 성능에 미치는 영향을 분석.

The EHAs(electro-hydrostatic actuators) are an advanced electro-hydraulic actuator developed to eliminate the power loss caused by flow control valves, when they are used to manipulate the control surfaces of crafts. They consist of a servomotor-driven hydraulic pump, a hydraulic cylinder and a position controller. In this study, the effects of main parameters on the control performance of the EHAs are investigated by mathematical modelling and computer simulation.

Piston shoe 정압 베어링의 동력 손실 실험

Electro-hydrostatic actuator용 고정 용적형 사판식 피스톤 펌프의 회전속도는 유압실린더의 제어 오차에 따라서 불규칙하게 변하고 경계 윤활 영역에서 빈번하게 작동하므로 일정한 속도로 회전하는 것을 가정하고 설계된 피스톤 펌프가 EHA에 사용되면 어떻게 작동하는 지 분석하고, 이것을 바탕으로 특히 피스톤 슈 정압 베어링의 설계 보완을 통해 마찰 손실과 누설 손실을 개선.

Fixed displacement type pumpsor the EHAs rotate to compensate the position control errors of the hydraulic cylinder at variable speeds. So the pump speed changes irregularly and frequently oscillates in mixed lubrication range. Therefore, it is necessary to investigate what will happen when the conventional swash plate-type piston pumps designed for constant speed operation are applied to the EHAs. Based on the results, the pump parts, especially the hydrostatic bearings of the piston shoes are to be modified to improve the frictional and leakage losses in this study.

Hybrid control of EHA

서보 밸브로 제어되는 종래의 Electro-hydraulic actuator에 일정 압력의 오일을 공급하기 위해 사용되는 가변 용적형 사판식 피스톤 펌프의 경사판 각도뿐만 아니라 펌프 속도도 추가로 제어하는 일종의 하이브리드 제어를 통해 Electro-hydraulic actuator의 소비 동력을 최소화하는 제어 기술 연구.

In order to improve the system efficiency, the conventional valve-controlled electro-hydraulic actuators employ a pressure-compensated piston pump with swash plate angle control for supplying oil to the control valve at constant pressure. In this study, not only the swash plate angle but also the pump speed are controlled to reduce the power loss of the pump in a hybrid way, while the oil supply pressure is maintained constant and the transient oil flow demand is buffered by an accumulator.

Hybrid control of EHA

피스톤 슈 정압 베어링의 운동 해석과 유동 해석을 통해 피스톤 슈 정압 베어링의 마찰 손실과 누설 손실이 펌프의 사판각도와 회전 속도에 따라 변하는 특성을 규명.

In this study the frictional and leakage losses of the hydrostatic bearings for piston shoes will be computed by analyzing the dynamic motion and leakage flow through the gap between the piston shoe and swash plate, while the swash plate angle and the pump speed are changed.

연구원 모집 공고

 본인의 장점과 무관하게 처우가 좋은 직장을 선택한 후 회사에서 정해 주는 분야에서 수동적으로 따라가는 직장 생활을 하기보다 본인의 역량을 극대화할 수 있는 전공 분야를 찾아서 연봉보다 가치 있는 성취감을 추구하며 직장 생활을 한다면 본인뿐만 아니라 우리 사회의 경쟁력은 늘어날 것입니다.

 국내에서 산업체 수요는 크게 늘고 있으나 대학에서의 공급이 줄어드는 위기에 처한 유공압 기술 분야의 엔지니어가 되어 항공기, 자동차, 선박, 건설기계, 공작기계 등의 산업 분야에서 유공압 요소와 같은 하드웨어를 직접 설계하고, 유공압 시스템을 제어할 수 있는 소프트 스킬을 갖추기 원하는 학부 4학년 이상, 또는 학부 졸업생으로서 기본적으로 석사 과정까지 이수할 계획이 있는 인재를 모집합니다.

※문의처

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