V.P.I (진공가압함침설비)

진공가압함침의 정의

진공가압함침이란 코일이나 절연 구조의 대상물을 진공함침탱크에 투입하고, 일정한 진공을 형성하여 대상물의 틈에 공기나 수분, 용제 등 이물질을 완전히 제거한 후 대상물의 표면에 Regin 등의 수지액을 일정한 압력으로 가압침투시켜 마감하는 절연처리 방법이다.

기능 및 효과

진공가압함침을 통하여 대상물의 물리적, 화학적, 전기적, 기계적인 성질을 변화시켜 내습(耐濕), 내구(耐久), 내열(耐熱), 내산화성, 전기 전도도 등이 향상되는 효과가 있다.

적용 분야

진공가압함침을 통한 표면처리

• 1목재 : 목재의 휨 강도, 경도 및 내마모성이 우수해지고, 난연성이 향상됨
• 2소재 : 알루미늄합금, 아연합금, 마그네슘합금 등의 주조제품의 내열성 및 내식성이 증대됨
• 3전기 : 모터 코일 등 절연 구조의 제품의 내구성, 내열성 및 전기 전도도가 향상됨

CFD를 활용한 함침공정 내 유해가스 제거 시스템(2020년 상반기 완료예정)

V.P.I 장비 운용시 사용되는 Regin은 공정 운용중(진공작업과 가압) 가열되어 유해한 가스가 발생합니다. 이에 작업자는 작업중 방독면 착용 등을 하지만 주변 작업자에게 유해한 환경이 직접적으로 전달됩니다. 이를 개선하기 위하여 한국생산기술연구원과 공동으로 유해가스 제거를 위한 시험을 진행하고 있으며 이 공정개선은 2021년 상반기 중 완료예정입니다.

함침공정 내 유해가스 제거공정 추가

• 바니쉬의 증기나 분해 시 생성되는 탄소산화물 등 유해가스를 유발함
• 경화를 위해 탱크 입구를 열 때 그대로 유해가스의 유출됨

시물레이션 조건

• 외부 함침 탱크 Working Tank (5200H X ø 4500 , mm )
• 내부 함침 탱크 Inner Tank (3100W x 3100L x 3410H, mm)
• 집진기로 이동하는 음압 (250mmAq)의 ø250 배관 outlet
• 외부와 내부탱크가 연결되는 ø80 배관 Inlet

• 유해가스 제거시스템에서 배기구 위치 별 Case 분류
• 유해가스는 에폭시 계열 레진과 유사한 등유증기로 모사
• 배출 유량은 임의로 지정하였음 . 배출 압 250 𝑚𝑚𝐴𝑞, 배출 유량 4.545 𝑁𝑚3/
• Eulerian 다중 난류 모델 per phase 로 진행
• Velocity inlet, pressure outlet 으로 배관 개수 , 넓이에 따라 유량계산을 통해 조건 설정
• Transient 분석방법으로 진행 → x 축 시간 y 축 탱크 내 등유증기 부피로 제거상황을 파악
• 감압 이후 경화과정으로의 지연시간을 최소화 해야함 → 1 시간 이내 로 설정됨

CFD모델링

공기 유입구 배출구

• 모델(1)
• 모델(2)
• 모델(3)
• 모델(4)

결론

• 배관을 외부탱크 상단 , 바닥 내부탱크 하단 방향으로 배치하고 , 조건을 4 가지로 나눈 모델로 시뮬레이션을 진행함
• 밀도가 높은 바니쉬 유해가스는 탱크 아래쪽에 잔류하기 때문에 , 배출구가 탱크 최하단부에 위치시키는 것이 효율적일 것이라 판단
• 유입구는 외부탱크 상단 외부의 Φ 250 배관 , 2 개의 배출구는 내부탱크 하단의 Φ 80 배관과 외부탱크 바닥에 Φ 250 배관을 추가로 배치 모델 4) 하면 1 시간에 제거효율 92.45% 를 가짐