KR20190099588A - 허니컴 구조의 설계 최적화가 이루어진 내부 충진제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 허니컴 구조의 설계 최적화가 이루어진 내부 충진제에 관한 것으로서, 구조 및 설계의 최적화를 통해 지지강도를 안정적으로 유지하는 범위내에서 전체적인 단면적을 감소시킬 수 있는 효과를 나타내기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 육각형상을 이루는 다수의 개별 셀(10)이 연속적으로 연결된 허니컴 구조를 이루는 내부 충진제(100)에 있어서, 상기 개별 셀(10)의 밑변의 길이는 11~30mm이고, 양측면의 각도는 90~120°의 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

허니컴 구조의 설계 최적화가 이루어진 내부 충진제{HONEYCOMB TYPE INNER FILLER STRUCTURE FOR OPTIMIZATION}

본 발명은 내부 충진제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축재료로 사용되는 내부 충진제의 구조 및 설계의 최적화를 이룰 수 있도록 하는 허니컴 구조를 이루는 내부 충진제에 관한 것이다.

일반적으로, 실내 건축 마감보드 등의 건축 자재에는 패널 내부에 단열 및 경량화를 위한 허니컴 형태의 내부 충진제가 구성된다.

그 일 예로, 특허등록 제1511318호에서는 기능성 물질이 충진된 친환경 보드에 관련된 기술이 개시되어 있다.

즉, 도 1을 통해 확인되는 바와 같이 종래 보드(201)는, 표면 판지(220) 사이에 복수의 띠판지(211)로 형성되어진 허니컴 구조체(210)가 내부 충진제로 구성된 것을 확인할 수 있다.

한편, 종래 기술에서의 허니컴 구조의 내부 충진제는 단순한 정육각형 형상으로 제작이 이루어지게 되는데, 허니컴 구조를 이루는 개별 셀의 크기 및 비율의 최적화 기술이 적용되지 않았기 때문에 외부 하중에 대한 지지강도가 일정치 못한 문제점이 있었다.

즉, 허니컴 셀의 크기를 너무 작은 비율로 설계하게 되면 지지강도는 증가하는 반면 생산비용 및 제품 중량이 증가되어지고, 허니컴 셀의 크기를 크게 설계하게 되면 반대로 생산비용 및 제품 중량은 감소하나 지지강도가 함께 감소되어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 내부 충진제의 구조 및 설계비율을 최적화 할 수 있는 기술을 제공함으로서 제품의 중량을 최소화 하는 가운데 외부 하중에 대한 지지강도가 안정적으로 유지되어질 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 육각형상을 이루는 다수의 개별 셀이 연속적으로 연결된 허니컴 구조를 이루는 내부 충진제에 있어서, 상기 개별 셀의 밑변의 길이는 11~30mm이고, 양측면의 각도는 90~120°의 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 내부 충진제는, 구조 및 설계의 최적화를 통해 지지강도를 안정적으로 유지하는 범위내에서 전체적인 단면적을 감소시킬 수 있는 효과를 나타내게 된다.

특히, 사용 환경에 따라 단면적, 압력, 변위 및 응력의 최적화 진행 및 설계가 가능한 이점을 나타낸다.

도 1은 종래 일 예에 따른 내부 충진제가 구비된 마감보드 부분 절개도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내부 충진제 개별 셀의 밑변 길이 변화 상태도.
도 3은 본 발명에서의 내부 충진제 개별 셀의 각도 변화 상태도.
도 4는 본 발명에서 허니콤 모델링 셀 길이 변화에 따른 단면적 변화 상태도.
도 5는 본 발명에서 허니콤 모델링 각도 변화에 따른 단면적 변화 상태도.
도 6은 본 발명에서 내부 충진제 구조해석 모식도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 허니컴 구조의 설계 최적화가 이루어진 내부 충진제의 구성을 도 2 및 도 3을 통해 살펴보면 다음과 같다.

육각형상을 이루는 다수의 개별 셀(10)이 연속적으로 연결된 허니컴 구조를 이루는 내부 충진제(100)에 있어서, 본 발명에서의 개별 셀(10)의 밑변의 길이는 11~30mm이고(비율 유지), 양측면의 각도는 90~120°(밑변 길이 유지)의 구조를 이루게 된다.

이와 같은 구성을 이루게 되면, 허니콤 내부 충진제의 응력은 2.04~5.50MPa의 범위를 만족하며, 특히 개별 셀(10)은 밑변의 길이가 30mm를 이룰 때 최대 응력 수치를 이룸과 함께 내부 충진제의 단면적이 62%까지 감소되어지는 이점을 나타내게 된다.

즉, 도 4에서 나타내어지는 바와 같이 내부 충진제(100)를 이루는 개별 셀(10)의 밑변 길이가 11mm, 15mm, 20mm, 30mm를 이룸에 따라 단위면적당 단면적은 981.14㎟, 723.83㎟, 542.59㎟, 369㎟로 감소되는 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 5에서 나타내어지는 바와 같이 내부 충진제(100)를 이루는 개별 셀(10)의 내부 각도 변화에 따른 단면적에 미치는 영향은 적은 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 6은 내부 충진제(100)의 최적화를 위한 허니콤의 구조해석을 실시한 모식도로서, 프레임 구조 해석과정과 동일한 100kg(981N)의 하중을 가하여 변위 및 응력 변화를 측정하였다.

하기의 [표1]은 개별 셀(10)의 밑변 길이 변화에 따른 단면적, 압력, 변위 및 응력 측정 결과를 나타낸 것으로서, 길이가 증가할수록 셀의 크기가 커지면서 단면적이 작아지게 되는데, 30mm의 경우 11mm의 단면적 대비 2.66배까지 작아지게 되고, 변위 또한 셀의 크기가 커질수록 증가하나 4.8mm 두께에서 최대 10㎛의 변위가 발생되며, 응력 또한 길이 증가에 따라 상대적으로 증가되는 것을 확인할 수 있었다.

	11mm	15mm	20mm	30mm
단면적(㎟)	981.14	723.83	542.59	369
압력(MPa)	1	1.36	1.81	2.66
변위(㎛)	4.67	5.79	7.35	10.4
응력(MPa)	2.04	2.77	4.01	5.50

또한, 하기의 [표2]는 단위 셀(10)의 각도 변화에 따른 단면적, 압력, 변위 및 응력 측정 결과를 나타낸 것으로서, 각도가 증가하여도 단면적의 변화가 크지 않은 것을 확인할 수 있었다.

	91°	100°	110°	120°
단면적(㎟)	981.14	964.08	950.07	948.82
압력(MPa)	1	1.02	1.03	1.03
변위(㎛)	4.67	3.89	4.07	4.32
응력(MPa)	2.04	2.10	2.19	2.23

따라서, 내부 충진제(100)를 이루는 개별 셀(10)의 길이와 각도를 변화시켜서 사용 환경에 따라 단면적, 압력, 변위 및 응력의 최적화 진행 및 설계가 가능하게 됨을 알 수 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 내부 충진제의 사용 형태가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 상기 실시 예에서는 본 발명의 허니콤 내부 충진제가 건축용 마감보드에 사용된 형태가 설명 되었으나, 이러한 내부 충진제는 건축 뿐만 아니라 다양한 분야의 제품에 적용되어질 수 있게 된다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

10 : 셀(Cell) 100 : 내부 충진제

Claims (3)

1. 육각형상을 이루는 다수의 개별 셀(10)이 연속적으로 연결된 허니컴 구조를 이루는 내부 충진제(100)에 있어서,
   상기 개별 셀(10)의 밑변의 길이는 11~30mm이고, 양측면의 각도는 90~120°의 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조의 설계 최적화가 이루어진 내부 충진제.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 개별 셀(10)의 응력은 2.04~5.50MPa의 범위를 만족하는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조의 설계 최적화가 이루어진 내부 충진제.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 개별 셀(10)은 밑변의 길이가 30mm를 이룰 때 최대 응력 수치를 이룸과 함께 내부 충진제의 단면적이 62%감소되어지는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조의 설계 최적화가 이루어진 내부 충진제.
   

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