KR102282688B1 - 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 모듈형 성형물 - Google Patents

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Abstract

탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 모듈형 성형물에 관한 발명이다. 본 발명의 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법은, 모듈형 성형물의 외형 몸체를 성형하는 외형 몸체 성형단계; 상기 외형 몸체에 맞게 설계된 탄소섬유(carbon fiber) 외피를 상기 외형 몸체에 덧씌우는 탄소섬유 외피 덧씌움단계; 및 상기 탄소섬유 외피가 덧씌워진 상기 외형 몸체에 고분자수지(polymer resin)로 압착해서 재료를 일체화시키는 고분자수지 압착단계를 포함한다.

Description

탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 모듈형 성형물{Module manufacturing method using carbon fiber and polymer resin, and module things manufactured by the same}
본 발명은, 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 모듈형 성형물에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 종래와 다른 효율적인 방식으로 제조 공정시간을 획기적으로 개선할 수 있어 제조비를 감소할 수 있는, 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 모듈형 성형물에 관한 것이다.
수소자동차(hydrogen fueled car)는 수소를 연료로 이용하는 자동차이다. 수소가 에너지원으로서 가지는 장점은 연소하면 매우 적은 양의 질소산화물만을 발생할 뿐 다른 공해물질이 생기지 않는다는 점이다.
또한, 수소는 지구상에 존재하는 거의 무한한 양의 물을 원료로 만들어내며, 사용 후에는 다시 물로 재순환되기 때문에 고갈될 걱정이 없는 무한 에너지원이다.
따라서 수소는 저공해자동차의 필요성이 대두되는 현대사회에서 자동차의 연료로서 환영받고 있다. 이외에도 수소는 산업용 기초 소재, 일반 연료, 수소비행기 등 넓은 범위에서 에너지원으로 사용되고 있다.
수소자동차는 일반 가솔린자동차와 달리 가솔린 대신에 수소를 연료로 하므로 배기가스의 주성분은 물이며, 질소산화물이 약간 배출되는 것 외에는 공해물질이 거의 배출되지 않는다. 수소자동차를 실용화하는 데 가장 중요한 문제는 수소의 저장방법이다.
액체수소 저장탱크와 금속수소화물을 이용한 수소저장탱크 등 두 가지 방법이 쓰인다. 액체수소를 이용하는 경우, 수소를 액화시키는 것이 어렵고 저장 도중에 수소가 손실될 수 있으며 저장탱크를 만드는 것 또한 쉽지 않다.
수소 저장탱크에 금속수소화물을 이용하는 경우, 수소저장합금이 무거운 금속이므로 이를 이용한 수소 저장탱크가 너무 무거워 어려움을 겪고 있다. 만일 현재의 연료통 정도되는 40L짜리 연료통을 부착한다면 수소저장합금의 무게만 300kg이 넘게 된다. 따라서 이를 움직이는 데에만 엄청난 에너지가 필요하고, 다른 목적으로 저장합금을 수송하는 데에도 여간 어렵지 않다.
이에, 수소를 안전하게 보관할 수 있도록 한 수소탱크를 용이하고 효율적으로 제조하기 위한 여러 기술이 제안되고 있는데, 대표적인 것이 탄소섬유를 와인딩하는 방식이다. 이에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 부연 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연료전지 차량의 수소탱크(10)는 고압(350, 700bar 등)을 견뎌야 해서 최근에는 금속재료 맨드릴(11) 위에 섬유강화 복합재인 탄소섬유(12)를 필라멘트 와인딩(filament winding)하여 제조하는 것이 일반적이다.
이때, 상기 탄소섬유(12)가 금속보다 비강도 등이 매우 우수한 장점이 있기는 하지만, 제조상의 불확실성이 높은 단점을 갖는다.
즉 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼 회전하는 금속 맨드릴(11) 위에 레진(resin)이 묻은 탄소섬유(12)의 섬유가 연속적으로 감기는 제조 공법상의 특징으로 인해, 탱크(10)의 양쪽 끝단 보스부(13)는 이론적으로 섬유가 몰리게 되어 탄소섬유(12)가 두꺼워질 수 있다.
이에 따라, 도 3에 도시된 것처럼 섬유와 에폭시 레진(epoxy resin) 사이의 미끄러짐 현상 등으로 보스부(13) 끝단에서 실제 설계 계획과 달리 탄소섬유(12)가 잘못된 형상으로 제조되는 문제가 고질적으로 발생하고 있다.
그리고, 탱크(10)가 당초 계획대로 잘 제조된 도 2와 같은 경우에도 탱크(10) 끝단의 보스부(13)는 가장 높은 응력이 걸리면서 가장 큰 변형을 보이는 부분이다. 따라서, 상기 보스부(13)의 잘못된 제조은 탱크(10)의 폭발 등 큰 문제를 야기할 수 있으므로, 높은 신뢰성이 있는 방법으로 제조되어야 한다.
결과적으로, 탄소섬유(12) 와인딩으로 수소탱크(10)를 제조했을 때, 도 2와 같이 당초 설계 계획대로 높은 품질의 탱크가 제조되는 확률은 매우 낮으며, 현재까지는 탱크의 품질이 다분히 제조자의 숙련도에 좌우되고 있다.
따라서, 현재까지의 수소탱크(10) 제조는 높은 불량률, 낮은 품질, 넓은 성능 오차 등의 문제를 갖고 있다.
특히, 도 4처럼 소정의 와인딩 머신(50)을 이용해서 탄소섬유(12)를 수소탱크(10)에 와인딩 하는 종래기술의 경우, 공정시간이 너무 오래 걸리는 문제점을 발생시킨다. 즉 탄소섬유(12)를 수소탱크(10)에 와인딩 하는 방식은 도 4처럼 실패를 감는(winding) 방식인데, 매우 가는 탄소섬유(12)를 다루다 보니 저속으로 감을 수밖에 없고, 이로 인해 제조 공정시간이 너무 오래 걸려 제조비를 상승시키는 주요 원인이 된다.
한편, 상기 문제는 비단 수소탱크(10) 외에도 탄소섬유(12)를 필요로 하는 산업 모든 분야에 걸쳐 발생할 수 있는 문제라는 점을 두루 고려해볼 때, 이를 해결하기 위한 신개념의 제조방법에 관한 기술 개발이 필요한 실정이다.
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본 발명의 목적은, 종래와 다른 효율적인 방식으로 제조 공정시간을 획기적으로 개선할 수 있어 제조비를 감소할 수 있는, 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 모듈형 성형물를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 모듈형 성형물의 외형 몸체를 성형하는 외형 몸체 성형단계; 상기 외형 몸체에 맞게 설계된 탄소섬유(carbon fiber) 외피를 상기 외형 몸체에 덧씌우는 탄소섬유 외피 덧씌움단계; 및 상기 탄소섬유 외피가 덧씌워진 상기 외형 몸체에 고분자수지(polymer resin)로 압착해서 재료를 일체화시키는 고분자수지 압착단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 모듈형 성형물에 의해 달성된다.
상기 외형 몸체 성형단계와 상기 탄소섬유 외피 덧씌움단계에서 상기 외형 몸체와 상기 탄소섬유 외피가 3D 프린팅(printing)으로 프린팅되어 마련될 수 있으며, 상기 탄소섬유 외피 덧씌움단계에서는 상기 탄소섬유 외피를 상기 외형 몸체에 입힌 후 양 끝단을 잡아당길 수 있다.
상기 외형 몸체 성형단계는, 고분자수지(polymer resin)를 이용해서 상기 외형 몸체를 이루는 서로 다른 복수 개의 단위 몸체를 개별적으로 성형하는 단위 몸체 개별 성형단계; 및 복수 개의 상기 단위 몸체가 한 몸체가 되게 융착시키는 단위 몸체 융착단계를 포함할 수 있다.
상기 단위 몸체 융착단계는 세로 방향으로 세워진 상태로 진행될 수 있다.
상기 외형 몸체 성형단계는, 상기 단위 몸체 융착단계의 진행 단계 이후에, 상기 단위 몸체의 융착으로 한 몸체가 된 외형 몸체 상에 잔존 가능한 버(burr)를 제거하는 버 제거단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래와 다른 효율적인 방식으로 제조 공정시간을 획기적으로 개선할 수 있어 제조비를 감소할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 수소탱크의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면이다.
도 2는 도 1의 A 영역의 상세도이다.
도 3은 도 2가 설계 시 제품 상태라 할 때, 실제 제작 후의 상태를 상세하게 나타내 보인 요부 상세도이다.
도 4는 종래기술에 따른 와인딩 머신에 의한
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법의 순서도이다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 제조방법에 대응하는 공정 구조도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법의 순서도이다.
도 10은 도 9의 방법에 적용되는 외형 몸체의 구조도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
예컨대, 실시예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있기 때문에 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니기 때문에 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하며, 경우에 따라 동일한 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.
(제1 실시예)
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법의 순서도이고, 도 6 내지 도 8은 도 5의 제조방법에 대응하는 공정 구조도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명은 종래와 다른 효율적인 방식으로 제조 공정시간을 획기적으로 개선할 수 있어 제조비를 감소할 수 있도록 한다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 발명은 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 모듈형 성형물(100)에 그 권리범위가 적용될 수 있다.
참고로, 본 실시예서 모듈형 성형물(100)은 수소탱크(100, hydrogen tank)일 수 있다. 수소탱크(100)는 수소를 저장할 수 있으며, 수소자동차에 적용될 수 있다.
하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되지 않는다. 즉 모듈형 성형물(100)이 반드시 수소탱크(100)일 필요는 없고, 설사 수소탱크(100)라 하더라도 수소탱크(100)는 수소자동차 외에도 산업용 기초 소재, 일반 연료, 수소비행기 등 넓은 범위에서 에너지원으로 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 사항 모두에 본 발명의 권리범위가 속한다고 하여야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 성형물 제조방법은 외형 몸체 성형단계(S110), 탄소섬유 외피 덧씌움단계(S120), 고분자수지 압착단계(S130)를 포함할 수 있다.
외형 몸체 성형단계(S110)는 모듈형 성형물(100)의 외형 몸체(110), 예컨대 도 6과 같은 수소탱크(100)의 외형 몸체(110)를 성형하는 공정이다.
이때, 외형 몸체 성형단계(S110)에서 외형 몸체(110)는 3D 프린팅(printing)으로 프린팅되어 마련될 수 있다. 이럴 경우, 복잡한 제조 공정을 없애 비용 절감에 이바지할 수 있다.
탄소섬유 외피 덧씌움단계(S120)는 도 7a와 같은 구조를 이루되 외형 몸체(110)에 맞게 설계된 탄소섬유(carbon fiber) 외피(120)를 외형 몸체(110)에 덧씌우는 공정이다. 예컨대, 양말을 신 듯 탄소섬유 외피(120)를 외형 몸체(110)에 덧씌울 수 있다.
이에 대해 도 7b를 참조해서 부연 설명한다. 본 실시예에서 탄소섬유 외피(120)는 예컨대 오른쪽에서 왼쪽으로 입히면서 씌워지는 제1 외피 부분(120a)과, 왼쪽에서 오른쪽으로 입히면서 씌워지는 제2 외피 부분(120b)을 포함한다. 이때, 제1 외피 부분(120a)은 제1 단부 영역(120a-1)이 제1 중앙 영역(120a-2)보다 촘촘하면서 균일하게 형성되면서 마감처리된 구조를 이룬다. 마찬가지로, 제2 외피 부분(120b)은 제2 단부 영역(120b-1)이 제2 중앙 영역(120b-2)보다 촘촘하면서 균일하게 형성되면서 마감처리된 구조를 이룬다. 이렇게 제작된 제1 외피 부분(120a)과 제2 외피 부분(120b)을 양쪽에서 입혀 끼운 경우, 다소 느슨한 제1 및 제2 중앙 영역(120a-2,120b-2)이 결국 촘촘해지는 형태가 되면서 제작될 수 있는 이점이 있다.
한편, 탄소섬유 외피(120)는 수많은 조직 형상을 만들 수 있는 방직기 등을 이용해서 만들 수도 있고, 3D 프린팅(printing) 방식으로 만들 수도 있는데, 어떠한 경우라도 본 발명의 권리범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
전자의 경우, 즉 수많은 조직 형상을 만들 수 있는 방직기 등을 이용해서 탄소섬유 외피(120)를 만든 경우, 미리 짜여진 탄소섬유 외피(120)를 좌로 한번 씌우고 우측으로부터도 탄소섬유 외피(120)를 씌운 후에 고분자수지로 몰딩하는 방식을 사용할 수 있다.
하지만, 3D 프린팅(printing) 방식으로 만들어진 탄소섬유 외피(120)를 씌운 후에, 고분자수지로 압착할 수도 있을 것인데, 본 실시예에서는 여기에 대해 간략하게 설명한다.
탄소섬유 외피 덧씌움단계(S120)는 본 실시예에서 앞서 기술한 것처럼 3D 프린팅(printing)으로 프린팅되어 마련될 수 있는데, 이럴 경우, 공정수를 감소시켜 비용 절감에 이바지할 수 있다.
이 단계에 대해 부연한다. 탄소섬유 자체가 신축성 있는 섬유라는 점에서 본 발명에서는 종전처럼 탄소섬유를 감는(와인딩) 방식이 아니라 외형 몸체(110)에 맞게 탄소섬유 외피(120)를 만든 후, 옷을 입듯 탄소섬유 외피(120)를 외형 몸체(110)에 덧씌울 수 있다. 이는 공정시간을 획기적으로 개선할 수 있도록 한다.
다시 말해, 도 7a의 이미지처럼 달걀 주머니 같은 격자형 구조로 만든 탄소섬유로 된 옷, 즉 탄소섬유 외피(120)를 외형 몸체(110)에 입힌 후 양 끝단을 잡아당기면 종전처럼 자연스럽게 와인딩한 효과를 제공할 수 있다. 이후, 커팅한 끝단은 너트 조립 시 물리게 하여 양끝단의 압력이 누출되지 않도록 설계하면 된다.
참고로, 탄소섬유는 실제로 옷을 만드는 섬유과 거의 유사한 구조로 되어 있다. 따라서, 이러한 탄소섬유를 탄소섬유 외피(120)로 만들어 외형 몸체(110)에 덧씌워 입히는 것이 어려운 작업은 아니다.
고분자수지 압착단계(S130)는 탄소섬유 외피(120)가 덧씌워진 외형 몸체(110)에 고분자수지(130, polymer resin)로 압착해서 재료를 일체화시키는 공정이다. 핫멜트 계열의 고분자수지(130)를 사용할 수 있다.
이하, 모듈형 성형물(100)을 제조하는 과정을 일련적으로 설명한다.
우선, 모듈형 성형물(100)의 외형 몸체(110), 예컨대 도 6과 같은 수소탱크(100)의 외형 몸체(110)를 성형한다. 이때는 3D 프린팅(printing) 기술을 이용할 수 있다.
다음, 역시, 3D 프린팅(printing) 기술을 이용해서 외형 몸체(110)에 맞게 설계된 탄소섬유 외피(120)를 만든 후, 이를 외형 몸체(110)에 덧씌운다. 즉 탄소섬유 외피(120)를 외형 몸체(110)에 입힌 후 양 끝단을 잡아당긴다. 그러면, 종전의 도 4처럼 처럼 자연스럽게 와인딩한 효과를 제공할 수 있다.
그런 다음, 탄소섬유 외피(120)가 덧씌워진 외형 몸체(110)에 고분자수지(130, polymer resin)로 압착함으로써 재료를 일체화시켜 원하는 모듈형 성형물(100), 예컨대 수소탱크(100)를 제조할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 종래와 다른 효율적인 방식으로 제조 공정시간을 획기적으로 개선할 수 있어 제조비를 감소할 수 있게 된다.
(제2 실시예)
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법의 순서도이고, 도 10은 도 9의 방법에 적용되는 외형 몸체의 구조도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 성형물 제조방법은 외형 몸체 성형단계(S210), 탄소섬유 외피 덧씌움단계(S120) 및 고분자수지 압착단계(S130)를 포함할 수 있다.
탄소섬유 외피 덧씌움단계(S120) 및 고분자수지 압착단계(S130)는 전술한 실시예와 동일하므로 중복 설명은 피한다.
한편, 본 실시예에서 외형 몸체 성형단계(S210)는 단위 몸체 개별 성형단계(S211)와 단위 몸체 융착단계(S212)를 포함할 수 있다. 즉 본 실시예의 경우, 3D 프린팅 기술을 사용하지 않는다.
단위 몸체 개별 성형단계(S211)는 고분자수지(polymer resin)를 이용해서 외형 몸체(210)를 이루는 서로 다른 복수 개의 단위 몸체(211~213)를 개별적으로 성형하는 공정이다. 사출이나 압출 방식을 이용해서 단위 몸체(211~213)들을 개별적으로 성형할 수 있다.
단위 몸체 융착단계(S212)는 복수 개의 단위 몸체(211~213)가 한 몸체가 되게 융착시키는 과정이다. 이때, 단위 몸체 융착단계(S212) 수행 시 외형 몸체(210)를 세로 방향으로 세워 진행하면 버(burr)가 발생하지 않아 버(burr)를 제거하는 후공정을 수행하지 않아도 되는 장점이 있다.
물론, 이후에는 탄소섬유 외피(120, 도 7b 참조)를 씌우고 융착시키는 과정이 수행되는데, 본 실시예가 적용되더라도 종래와 다른 효율적인 방식으로 제조 공정시간을 획기적으로 개선할 수 있어 제조비를 감소할 수 있다.
(제3 실시예)
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법의 순서도이다.
이 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 성형물 제조방법은 외형 몸체 성형단계(S310), 탄소섬유 외피 덧씌움단계(S120) 및 고분자수지 압착단계(S130)를 포함할 수 있다.
탄소섬유 외피 덧씌움단계(S120) 및 고분자수지 압착단계(S130)는 전술한 실시예와 동일하므로 중복 설명은 피한다.
한편, 본 실시예에서 외형 몸체 성형단계(S310)는 단위 몸체 개별 성형단계(S311), 단위 몸체 융착단계(S312) 및 버 제거단계(S313)를 포함할 수 있다. 즉 본 실시예의 경우에도 3D 프린팅 기술을 사용하지 않는다.
단위 몸체 개별 성형단계(S311)는 고분자수지(polymer resin)를 이용해서 도 10처럼 외형 몸체(210)를 이루는 서로 다른 복수 개의 단위 몸체(211~213)를 개별적으로 성형하는 공정이다. 사출이나 압출 방식을 이용해서 단위 몸체(211~213)들을 개별적으로 성형할 수 있다.
단위 몸체 융착단계(S312)는 복수 개의 단위 몸체(211~213)가 한 몸체가 되게 융착시키는 과정이다.
그리고, 버 제거단계(S313)는 단위 몸체(211~213)의 융착으로 한 몸체가 된 외형 몸체(210) 상에 잔존 가능한 버(burr)를 제거하는 과정이다. 이 과정을 거침으로써 양질의 제품을 생산할 수 있ㄷ.
물론, 이후에는 탄소섬유 외피(120, 도 7b 참조)를 씌우고 융착시키는 과정이 수행되는데, 본 실시예가 적용되더라도 종래와 다른 효율적인 방식으로 제조 공정시간을 획기적으로 개선할 수 있어 제조비를 감소할 수 있다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
100 : 모듈형 성형물 110 : 외형 몸체
120 : 탄소섬유 외피 130 : 고분자수지

Claims (7)

  1. 모듈형 성형물의 외형 몸체를 성형하는 외형 몸체 성형단계;
    상기 외형 몸체에 맞게 설계된 탄소섬유(carbon fiber) 외피를 상기 외형 몸체에 덧씌우는 탄소섬유 외피 덧씌움단계; 및
    상기 탄소섬유 외피가 덧씌워진 상기 외형 몸체에 고분자수지(polymer resin)로 압착해서 재료를 일체화시키는 고분자수지 압착단계;를 포함하고,
    상기 외형 몸체 성형단계와 상기 탄소섬유 외피 덧씌움단계에서 상기 외형 몸체와 상기 탄소섬유 외피가 3D 프린팅(printing)으로 프린팅되어 마련되며,
    상기 탄소섬유 외피 덧씌움단계에서는 상기 탄소섬유 외피를 상기 외형 몸체에 입힌 후 양 끝단을 잡아당기고,
    상기 외형 몸체 성형단계는,
    고분자수지(polymer resin)를 이용해서 상기 외형 몸체를 이루는 서로 다른 복수 개의 단위 몸체를 개별적으로 성형하는 단위 몸체 개별 성형단계; 및
    복수 개의 상기 단위 몸체가 한 몸체가 되게 융착시키는 단위 몸체 융착단계;를 포함하며,
    상기 탄소섬유 외피는 일측에서 타측으로 입히면서 씌워지는 제1 외피 부분과, 타측에서 일측으로 입히면서 씌워지는 제2 외피 부분을 포함하고,
    상기 제1 외피 부분은 제1 단부 영역이 제1 중앙 영역보다 촘촘하게 형성되며,
    상기 제2 외피 부분은 제2 단부 영역이 제2 중앙 영역보다 촘촘하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위 몸체 융착단계는 세로 방향으로 세워진 상태로 진행되는 것을 특징으로 하는, 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외형 몸체 성형단계는,
    상기 단위 몸체 융착단계의 진행 단계 이후에,
    상기 단위 몸체의 융착으로 한 몸체가 된 외형 몸체 상에 잔존 가능한 버(burr)를 제거하는 버 제거단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄소섬유와 고분자수지를 이용한 모듈형 수소탱크 성형물 제조방법.
  6. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 모듈형 성형물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모듈형 성형물이 수소탱크(hydrogen tank)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 성형물.
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