시뮬레이션으로 제작비용·시간 획기적으로 줄인다

[아이뉴스24 이용민 기자] (재)충북테크노파크 스마트제조혁신센터는 공정혁신시뮬레이션 기술지원을 통해 이차전지 조립장비 전문기업인 ㈜엠플러스의 가열 롤 공정 최적화와 장비 설계 경쟁력 향상을 지원했다고 8일 밝혔다.

이차전지 제조 공정에 적용되는 가열 롤 장비를 제작하기에 앞서, 컴퓨터 시뮬레이션으로 롤 표면의 온도 균일성을 사전 검토함으로써 제작비용과 테스트 기간을 줄이고, 해당 공정의 최적 운전조건을 확보하는 방식이다.

가열 롤은 내부에 공급되는 가열 오일을 이용해 롤 표면의 온도를 일정하게 유지하는 장비로, 표면의 온도 편차는 제품 품질과 공정 안정성에 직접적인 영향을 미친다.

충북TP는 시뮬레이션 공급기업인 ㈜와이엠제이테크놀로지와 함께 전산유체역학(CFD) 기반의 열전달·유동해석과 실험계획법(DOE) 기술을 엠플러스에 제공했다.

이를 통해 엠플러스는 롤 내부의 오일 흐름과 온도 분포, 표면 온도 및 속도 분포를 분석하고 공정변수별 영향을 정량적으로 검토할 수 있었다.

그 결과, 롤 표면의 온도 편차를 목표 범위 이내로 관리할 수 있는 설계·운전 조건을 확보했으며, 시제품 제작 이전에 설계 조건을 사전 검증함으로써 반복 시험에 소요되는 비용과 시간을 줄이고 장비 개발의 신뢰성을 높일 수 있는 기반을 마련했다.

엠플러스는 해석 데이터를 현재 개발 중인 장비에 반영하고 있으며, 장비 제작이 완료되는 대로 롤 온도제어 알고리즘에 적용할 계획이다.

이를 통해 양산 수율 안정화가 기대되며, 확보된 디지털 설계 역량은 신규 장비 개발과 공정 고도화의 기반기술로 확장돼 국내외 고객사 대상 신규 수주와 수출 확대로 약 50억원 이상의 직접적인 경제적 효과를 거둘 것으로 전망된다.

민문길 스마트제조혁신센터장은 “시뮬레이션 기술은 기업이 시제품 제작에 앞서 설계 문제를 예측하고 최적 조건을 검증함으로써 개발 기간과 비용을 절감할 수 있는 효과적인 수단”이라며 “앞으로도 지역 제조기업이 디지털 기반의 설계·공정혁신 역량을 확보하고, 시장 경쟁력을 강화할 수 있도록 현장 중심의 기술 지원을 확대하겠다”고 밝혔다.