붙임1		2019년 해외수주연계 항공부품산업 공정기술개발사업 R&D 과제 목록

NO	과제명	기간 (년)	지원규모 [2019년도]
1	항공기 기체 부품 가공 변형 교정 공정기술 개발	2	4억원 [2억원]
2	350석급 이상 항공기의 6m급 Wing Rib 구조물 자동화 공정 기술 개발	3	24억원 [6억원]
3	항공기용 난삭재와 가공재(Al-Li 등)의 극저온 가공 공정기술 및 제품 개발	3	13억원 [5억원]
4	AFP 공정기술 기반 민항기 열가소성 동체 및 수지주입 일체형 날개외피 최적 구조물 개발	5	100억원 [5억원]
5	항공부품용 Al Extrusion 성형을 위한 열간 롤포밍 공정기술 개발	3	5억원 [2억원]

붙임2		2019년 해외수주연계 항공부품산업 공정기술개발사업 R&D 과제제안요청서(RFP)

관리번호

001

산업기술분류

대분류

기계소재

중분류

항공/우주시스템

소분류

기타 항공/우주 시스템 관련기술

과제명

항공기 기체 부품 가공 변형 교정 공정기술 개발

1. 개요 및 필요성

o 항공기 부품가공은 5축 가공기를 이용한 절삭을 통하여 제작되며, 가공 후 발생하는 잔류응력으로 인한 가공변형이 발생하여 형상 변형과 구조물의 치수 불일치를 초래함

o 이러한 변형 및 치수 불일치로 인하여 제품의 불량률이 증가, 소재의 낭비, 비용 증가의 원인이 되어 제품의 품질 및 경쟁력 저하를 발생시킴

o 현재는 이를 극복하기 위하여 현장 경험에 의존한 수동 교정 공정기술을 사용함

o 숙련자의 경우 일정 시간 범위에서 교정 작업이 가능하지만 비숙련자의 경우 기준이 없어 교정이 불가하거나 교정 작업에 많은 시간이 소요됨

o 숙련 교정자의 경험 자료를 데이터화하여 이를 바탕으로 정교한 작업을 실시할 수 있는 유압 서보프레스를 활용한 자동화된 교정 공정기술이 필요한 시점임

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 항공기 기체 부품 가공시 발생하는 가공 변형을 자동화 시스템에 의해 교정할 수 있는 항공기체 부품 가공변형 교정을 위한 교정공정기술 개발 (TRL :  [시작] 6단계 ~ [종료] 8단계)

- 기체 제작시 발생하는 변형 관련 교정 데이터 수집 및 교정 메카니즘 분석

- 가공시 발생하는 잔류응력 측정 및 이론해석을 통한 설계 메카니즘 개발

- 비젼계측기 제어시스템 응용설계로 교정 공정의 자동화 기술 개발

- 8단계인 가공공정을 5단계로 공정을 줄일 수 있는 교정공정 단축 기술 개발

ㅇ 개발목표

성능지표			단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
교정 공정 기술	1	교정범위	mm	0.2	-	-
	2	변형회복률	%	97	-	-
	3	교정시간	min	10	-	-
	4	교정불량률	%	3	-	-
	5	교정속도	min/min	1	-	-

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 2년 이내   ㅇ 정부출연금 : ’19년 2억원 이내(총 정부출연금 4억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 항공부품 기업

관리번호

002

산업기술분류

대분류

기계소재

중분류

항공/우주시스템

소분류

고정익/회전익 항공기 기체

과제명

350석급 이상 항공기의 6m급 Wing Rib 구조물 자동화 공정기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ대형 항공기의 핵심 날개 구조물인 6m 급의 대형 Wing rib을 5축 고속스핀들 기계와 Flexible Manufacturing System을 연결하는 자동화 공정으로 개발하는 과제임

ㅇ대형 Wing rib의 Automated storage and retrieval 시스템 개발/Auto moving tracker 개발/Robot을 응용한 가공-측정-deburing 공정의 자동화 공정 전개 기술개발을 포함

ㅇ온도 변화에 민감한 알루미늄 소재 부품의 변형을 최소화하는 온도 제어 및 친환경적인 부산물 처리 시스템 개발

ㅇ자동화 적용이 어려운 다품종 소량의 항공기 부품 Line의 시범적 자동화 공정 기술 개발을 통하여 스마트생산 시대의 선도적인 항공우주산업의 발전을 견인할 필요가 절실히 요구됨

ㅇ항공우주산업의 저변확대를 위한 기초적 부품소재 산업의 발전이 필요한 시점에 세계 최초의 6m급 Wing Rib부품의 자동화 공정 기술 개발이 필요

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : FMS System 기반의 자동화 기술을 적용한 6m 급 대형 항공기 Wing Rib 의 34종 개발 (TRL :  [시작] 6단계 ~ [종료] 9단계)

- Wing Rib No. 2 에서 No. 19 까지의 34 Line Item 개발

* 온도의 영향에 따른 변형 최소화 NC Program 개발

* Hydraulic & Vacuum을 응용하는 Manufacturing Fixture 설계/제작

* 대량으로 발생하는 부산물의 친환경적인 처리 시스템 개발

- 대형 알루미늄 재료의 투입에서 Finish 까지의 공정 인식 기능 개발

- Robot System을 응용한 자동화 공정 구축

* 대형 Rib 소재의 Auto Stacking 기능 개발

* Auto Safety 기능을 가지는 반전 Robot 개발

* 공정간 물류의 자동화가 가능한 시스템 개발

ㅇ 개발목표

성능지표			단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
자동화 설비	1	최대 Buffer 저장 Size	mm	6,000	-	-
	2	부산물 처리 능력/일	ton	20	15	-
	3	무인 반전 Robot 회전각	도	360	360	360
Wing Rib 부품	4	윤곽 형상 정밀도	inch	0.02	0.02	0.02(미국,Boeing)
	5	두께정밀도	inch	0.01	0.02	0.01(미국,Boeing)
	6	진원도	inch	0.002	0.003	0.0025(미국,Boeing)
	7	진위치도	inch	0.04	0.05	0.05(미국,Boeing)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 3년 이내   ㅇ 정부출연금 : ’19년 6억원 이내(총 정부출연금 24억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 항공부품 기업

관리번호

003

산업기술분류

대분류

기계소재

중분류

항공/우주시스템

소분류

고정익/회전익 항공기 기체

과제명

항공기용 난삭재와 가공재(Al-Li 등)의 극저온 가공 공정기술 및 제품 개발

1. 개요 및 필요성

o 항공기용 합금(Al-Li) 및 난삭재(Ti) 제품의 경우 해외수주 확대와 고부가 가치화를 추진할 수 있는 좋은 품목이지만 기존의 가공 및 공정기술을 통해서는 가공시간이 길고 변형에 의한 품질수준 하락 등에 의하여 생산성 향상 및 원가절감을 추진하기가 힘들어 새로운 가공 및 공정기술 적용을 통한 제품 개발이 필요함

o 최근 항공기 합금과 난삭재 재질의 부품들이 늘어나고 있는 추세이며 해외 수주 시 고객의 원가절감 및 품질 향상 요구에 충족하기 위해서는 고효율의 난삭재 가공 및 공정기술의 개발이 시급함

o 액체질소를 활용한 극저온 가공기술은 기존 난삭재 가공 기술 대비하여 가공 속도를 40% 이상 절약할 것으로 예상되고 극저온 상태에서 순간적으로 가공이 진행되기 때문에 제품의 품질 향상에도 도움이며 이는 본 사업의 목적인 항공부품 원가절감, 생산성 및 품질 향상에 필요한 가공 및 공정기술 개발이라는 취지와 일치된다고 판단됨

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 액체질소를 이용한 난삭재(Ti, Al-Li) 제품의 극저온 가공기술 개발  (TRL :  [시작] 6단계 ~ [종료] 8단계)

o 난삭재 극저온 가공을 위한 공정 기술 개발

- 가공시간 단축을 위한 티타늄 및 Al-Li 자재의 가공 조건 연구

- 난삭재 제품의 구조해석을 통한 변형 방지 방법 연구

o 극저온 가공을 위한 제품 고정용 전용 치공구 설계 및 제작

- 극저온 상태에서 제품 고정을 위한 전용 치공구 설계 및 제작

o 극저온 가공을 위한 툴링 시스템 적용 및 공정 기술 개발

- 기존장비에 적용할 수 있는 극저온 가공용 툴링 시스템 확보 및 시제품 제작을 위한 테스트 베드 구축

- 액체질소를 통한 극저온상태를 견딜 수 있는 대형제품 가공용 전용공구 설계 및 제작

o 시제품 제작 및 제품 가공 테스트를 통한 기술 검증

- 기술적 목표수준 달성 여부 판단을 위한 검증 방법 정의 및 실험

ㅇ 개발목표

성능지표			단위	달성목표	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
제품 개발	1	홀 위치도 공차	mm	0.4	미국, Boeing
	2	평면도 공차	mm	1	미국, Boeing
	3	직각도 공차	mm	0.2	미국, Boeing
	4	윤곽도 공차	mm	0.2	미국, Boeing
생산성	6	공구 수명 증가	%	20	미국
	7	가공 시간 감소	%	40	미국
	8	제품 변형량 감소	%	15	미국

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 3년 이내   ㅇ 정부출연금 : ’19년 5억원 이내(총 정부출연금 13억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 항공부품 기업

관리번호

004

산업기술분류

대분류

기계소재

중분류

항공/우주시스템

소분류

고정익/회전익 항공기기체

과제명

AFP 공정기술 기반 민항기 열가소성 동체 및 수지주입 일체형 날개외피 최적 구조물 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ해외수주연계한 과제로 AFP(Automated Fiber Placement) 기반 열가소성 동체모듈을 개발하고 일체성형 RI(Resin Infusion) 주익스킨 구조물의 OOA(Out of Autoclave) 공정기술을 개발하는 과제임

ㅇLCC(Low Cost Country, 중국/인도 등)의 오토클레이브 성형기술 성장으로 인한 국내기업의 양산물량 감소를 극복하기 위하여 OOA 복합재료 핵심기술 확보를 통한 국내기업의 양산물량 유지 및 민수 RSP(Risk Sharing Partner) 참여기회의 확대를 통해 국내 항공부품업계의 생산물량의 증대가 필요함

ㅇ미국․유럽은 PAR25급 항공기의 주익스킨 구조물을 RI 공정으로 제작하기 시작했으며 차세대 민항기에 적용하기 위하여 대형 컨소시엄(TAPAS, Clean Sky)을 구성하여 용접을 적용한 열가소성 복합재료 1차 구조물을 개발함

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : AFP 및 OOA 공정기술기반 단일통로 대형민항기의 3m 이상급 동체 및 4m 이상급 복합재 일체형 주익스킨 모듈 개발

(TRL :  [시작] 6단계 ~ [종료] 8단계)

- T700급 이상의 열가소성 복합재료 및 및 Dry 탄소섬유를 이용한 AFP 공정기술 개발

- 300℃이상의 고속 열성형 열가소성 복합재료의 적층․성형․용접 공정기술개발

- 4m 이상의 대형 복합재료 일체형 수지주입 공정기술개발

- 대형민항기의 열가소성 복합재료 및 RI 복합재료 구조물의 최적설계 및 구조설계․구조해석․성형해석(핫포밍해석, 유동해석, 열변형제어해석) 기술개발

- 열가소성 동체 및 수지주입 날개 모듈의 일체형 치공구 및 구조건전성 평가 기술개발

ㅇ 개발목표

성능지표			단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
열가소성 동체모듈	1	섬유 체적비	%	≥55	≥50	≥55 (보잉, 에어버스)
	2	스킨 OML공차	mm	±1.0	±1.0	±1.0 (보잉, 에어버스)
	3	결정화도	%	≥20	-	≥20 (보잉, 에어버스)
RI 날개모듈	4	섬유체적비	%	≥55	≥50	≥55 (보잉, 에어버스)
	5	기공율	%	≤2	≤3	≤2 (보잉, 에어버스)
	6	부품 두께공차	%	±10	±10	±10 (보잉, 에어버스)
물성치	7	복합재 인장강도	MPa	≥600	≥600	≥600 (보잉, 에어버스)
	8	복합재 압축강도	MPa	≥470	≥470	≥470 (보잉, 에어버스)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 5년 이내   ㅇ 정부출연금 : ’19년 5억원 이내(총 정부출연금 100억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 항공부품 기업

관리번호

005

산업기술분류

대분류

기계소재

중분류

항공/우주시스템

소분류

고정익/회전익 항공기 기체

과제명

항공부품용 Al Extrusion 성형을 위한 열간 롤포밍 공정기술 개발

1. 개요 및 필요성

o 항공기 구조물로 사용되는 Al Extrusion 소재의 자유 곡면 성형을 위해 형상에 맞는 개별 치공구를 제작하여 성형하는 방식임. 다품종 소량생산의 항공기 부품 제조 특성상 각 부품 별 치공구 제작 방식은 제조 비용 상승과 더불어 인건비 상승에 의한 단가 경쟁력이 중국, 인도와 같은 저임금 국가에 비해 떨어질 수 밖에 없음

o Al Extrusion 소재의 자유곡면 성형은 일반 Sheet 제품 보다 Spring Back 현상이 심하게 발생하여 성형 후 검사 및 Line up의 추가 공수가 발생함

o Al Extrusion 소재를 이용하여 제작하는 구조물의 경우 부품이 가지는 곡률이 부위별로 다르기 때문에 일반적인 Roll Forming 공정으로는 제작하기 위해 많은 시간이 소요된다. 공정 시간을 줄이기 위해 가변 롤 포밍 장비의 개발이 필요하며 수동 조작이 아닌 하중 Profile을 적용하여 단시간에 최종 제품을 만들기위한 기술 개발이 필요함

o Roller에 투입되기 직전 소재를 가열하여 성형함으로써 스프링백 제어가 가능함. 하지만 가열을 위한 가열로의 길이와 가열 시간, 롤 포밍 장비의 하중 크기 등의 변수를 연구할 필요가 있음

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 항공기용 Al Extrusion 성형을 위한 열간 롤포밍 공정기술 개발

(TRL :  [시작] 6단계 ~ [종료] 8단계)

- Al Extrusion의 열간 성형 기술 개발

- 열간 롤포밍 성형 장비 개발 (ROLL MACHINE)

- 열간 성형 압력 조절로 인한 자유 곡면 자동화 생산

ㅇ 개발목표

성능지표			단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
정밀도 및 성능	1	성형 윤곽 공차	mm	<± 0.8	± 0.8	± 0.8(미국, 보잉)
	2	성형 길이 공차	mm	<± 0.8	± 0.8	± 0.8(미국, 보잉)
	3	성형 각 공차	°	<± 2°	± 2°	± 2°(미국, 보잉)
	4	성형 평면도 공차	mm	<± 0.3	± 0.3	± 0.3(미국, 보잉)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 3년 이내   ㅇ 정부출연금 : ’19년 2억원 이내(총 정부출연금 5억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 항공부품 기업