KR20190124913A - 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법, 이에 의해 제작되는 수상 구조물 및 레이저 블라스팅 디바이스 - Google Patents

레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법, 이에 의해 제작되는 수상 구조물 및 레이저 블라스팅 디바이스 Download PDF

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KR20190124913A KR1020180048973A KR20180048973A KR20190124913A KR 20190124913 A KR20190124913 A KR 20190124913A KR 1020180048973 A KR1020180048973 A KR 1020180048973A KR 20180048973 A KR20180048973 A KR 20180048973A KR 20190124913 A KR20190124913 A KR 20190124913A
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고영석
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송건영
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Abstract

레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법, 이에 의해 제작되는 수상 구조물 및 레이저 블라스팅 디바이스가 개시된다. 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법은, 레이저 블라스팅 디바이스에서 철강 제품의 표면에 미리 지정된 제1 출력 세기의 레이저 빔이 조사되어 상기 철강 제품의 표면에 미리 지정된 크기의 방청용 조도가 형성되는 단계; 상기 철강 제품의 표면에 방청 도료가 도포되어 방청 도료막이 형성되는 단계; 및 도장 작업의 실시 이전에, 상기 철강 제품을 이용하여 제작된 철재 구조물의 표면에 미리 지정된 크기의 도장용 조도가 형성되도록 하는 단계를 포함한다.

Description

레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법, 이에 의해 제작되는 수상 구조물 및 레이저 블라스팅 디바이스{Method for manufacturing floating structure using laser blasting and floating structure thereof and laser blasting device}
본 발명은 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법, 이에 의해 제작되는 수상 구조물 및 레이저 블라스팅 디바이스에 관한 것이다.
선박, 해양 구조물 등의 수상 구조물은 철강 제품을 이용하여 건조되며, 건조시 철강 제품은 야외, 특히 염분이 많은 바닷가 근처에서 장기간 노출된다.
일반적으로 조선소에 철강 제품이 입고되면 일단 적치장에 보관된 후 작업 일정 및 용도에 맞게 절단되어 반출된다. 반출된 철강 제품의 표면 보호를 위한 도장 작업은 철강 제품이 조립되고 용접되는 몇 단계의 작업 과정이 거친 이후 블록으로 완성되는 작업 단계에서 실시된다.
그러나, 철강 제품이 적치장에 입고된 후 표면 보호를 위한 도장 작업이 가능하기까지 약 1 내지 2개월의 기간이 소요되고, 그 기간 내에 철강 제품의 부식 등 파손을 방지하기 위한 표면 보호 작업이 요구된다.
철강 제품의 표면 보호 처리를 위해 방청 도료나 페인트 등이 이용되며, 표면 보호 처리를 위해서는 전처리 과정, 즉 쇼트볼(shot ball), 그리트(grit) 등을 이용한 블라스팅 작업이 선행된다.
대략적인 선박의 건조 단계를 살펴보면, 우선 다수의 강판이나 형강 등의 강재가 입고되고, 입고된 강재의 표면 보호 처리를 위해 쇼트볼을 이용한 블라스팅 작업(1차 전처리)가 실시된 후 방청 도료를 도포하여 강재 표면에 방청 도료막을 형성한다.
표면 보호 처리된 강재는 필요 시점까지 보관된 후 작업 일정 및 용도에 따라 절단되고 소조립 및 중조립을 거쳐 대조립 블록을 제작하고, 선행 의장, 선행 도장, 선 탑재(P.E) 및 P.E 도장이 실시된 후 대조립 블록끼리 결합하여 조립(탑재)된다. 도크 내에서의 작업이 완료되면, 선박은 진수되고 안벽 작업과 시운전된 후 인도된다.
전술한 바와 같이, 선박 건조 과정에서 강재 등의 표면 보호 처리를 위해 방청 도료막 형성 이전의 1차 전처리, 방청 도료막의 제거 작업, 도장 작업 이전의 2차 전처리 등 최소한 2회 이상의 전처리 과정이 쇼트볼, 그리트 등을 이용하여 실시된다.
그러나, 강재 등의 표면 보호 처리를 위한 전처리 과정으로서 2회에 걸친 블라스팅 처리시 다량의 분진이 발생되어 환경 오염의 우려가 크고, 또한 집진기 사용에 따른 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 쇼트볼에 의한 장비 마모 현상도 발생될 뿐 아니라, 다량의 쇼트볼과 그리트의 사용으로 인해 원자재값이 상승되는 문제점도 있었다.
한국등록특허 제10-1494721호(그리트 블라스팅 공정을 포함한 도장 강판 제조 방법 및 이에 의해 제조된 도장 강판)
본 발명은 레이저 블라스팅 디바이스를 이용하여 철강 제품의 표면에 조도를 형성함으로써 분진 발생이 최소화되어 환경 오염, 집진기 가동 비용 및 원자재 비용을 상대적으로 감소시킬 수 있고, 레이저 빛에 의한 표면 처리로 가공 장비의 파손이 방지될 수 있는, 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법, 이에 의해 제작되는 수상 구조물 및 레이저 블라스팅 디바이스를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 철강 제품의 표면 보호를 위한 전처리 과정의 횟수를 감소시키고, 쇼트볼이나 그리트 등 블라스팅 재료를 사용하지 않아 선박 건조 과정에서의 효율성과 경제성을 도모할 수 있는, 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법, 이에 의해 제작되는 수상 구조물 및 레이저 블라스팅 디바이스를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 블라스팅 디바이스에서 철강 제품의 표면에 미리 지정된 제1 출력 세기의 레이저 빔이 조사되어 상기 철강 제품의 표면에 미리 지정된 크기의 방청용 조도가 형성되는 단계; 상기 철강 제품의 표면에 방청 도료가 도포되어 방청 도료막이 형성되는 단계; 및 도장 작업의 실시 이전에, 상기 철강 제품을 이용하여 제작된 철재 구조물의 표면에 미리 지정된 크기의 도장용 조도가 형성되도록 하는 단계를 포함하는 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법이 제공된다.
상기 도장용 조도는, 그리트를 이용한 블라스팅 작업에 의해 생성되거나, 상기 레이저 블라스팅 디바이스에서 상기 철재 구조물의 표면에 미리 지정된 제2 출력 세기의 레이저 빔을 조사되어 상기 철재 구조물의 표면에 형성되고, 상기 도장용 조도가 형성되는 과정에서 상기 방청 도료막은 제거될 수 있다.
상기 제2 출력 세기는 상기 제1 출력 세기에 비해 상대적으로 큰 값으로 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 레이저 블라스팅 디바이스에서 철강 제품의 표면에 미리 지정된 제1 출력 세기의 레이저 빔이 조사되어 상기 철강 제품의 표면에 미리 지정된 크기의 도장용 조도가 형성되는 단계; 상기 철강 제품의 표면에 방청 도료가 도포되어 방청 도료막이 형성되는 단계; 및 도장 작업의 실시 이전에, 상기 레이저 블라스팅 디바이스에서 상기 철강 제품을 이용하여 제작된 철재 구조물의 표면에 미리 지정된 제3 출력 세기의 레이저 빔이 조사되어 상기 철재 구조물의 표면에 형성된 방청 도료막이 제거되도록 하는 단계를 포함하는 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법이 제공된다.
상기 제3 출력 세기는 상기 제1 출력 세기에 비해 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전송 수단을 통해 레이저 빔을 유입받는 레이저 빔 유입부와, 상기 레이저 빔 유입부를 통해 유입된 레이저 빔이 조사구를 통해 조사되도록 전달하는 레이저 빔 전달부와, 작업 대상면의 작업 영역에 레이저 빔이 조사되도록 상기 레이저 빔 전달부를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 옵틱 헤드; 및 상기 옵틱 헤드의 일측에 결합되고, 작업자가 파지할 수 있도록 형성되는 손잡이부를 포함하되, 상기 조사구를 통해 조사되는 레이저 빔의 출력 크기는 상기 작업 대상면에 미리 지정된 크기의 방청용 조도 및 도장용 조도 중 하나 이상을 형성시키는 에너지 밀도를 가지도록 미리 지정되고, 상기 도장용 조도를 형성시키는 레이저 빔의 출력 크기는 상기 방청용 조도를 형성시키는 레이저 빔의 출력 크기에 비해 상대적으로 크게 지정되는, 휴대형 레이저 블라스팅 디바이스가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전송 수단을 통해 레이저 빔을 유입받는 레이저 빔 유입부와, 상기 레이저 빔 유입부를 통해 유입된 레이저 빔이 조사구를 통해 조사되도록 전달하는 레이저 빔 전달부와, 작업 대상면의 작업 영역에 레이저 빔이 조사되도록 상기 레이저 빔 전달부를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 옵틱 헤드; 및 상기 옵틱 헤드와 일체화 형성되거나 상기 옵틱 헤드를 지지하기 위한 거치대를 포함하되, 상기 조사구를 통해 조사되는 레이저 빔의 출력 크기는 상기 작업 대상면에 미리 지정된 크기의 방청용 조도 및 도장용 조도 중 하나 이상을 형성시키는 에너지 밀도를 가지도록 미리 지정되고, 상기 도장용 조도를 형성시키는 레이저 빔의 출력 크기는 상기 방청용 조도를 형성시키는 레이저 빔의 출력 크기에 비해 상대적으로 크게 지정되는, 고정형 레이저 블라스팅 디바이스가 제공된다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 레이저 블라스팅 디바이스를 이용하여 철강 제품의 표면에 조도를 형성함으로써 분진 발생이 최소화되어 환경 오염, 집진기 가동 비용 및 원자재 비용을 상대적으로 감소시키고, 레이저 빛에 의한 표면 처리로 가공 장비의 파손이 방지되는 효과가 있다.
또한, 철강 제품의 표면 보호를 위한 전처리 과정의 횟수를 감소시키고, 쇼트볼이나 그리트 등 블라스팅 재료를 사용하지 않아 선박 건조 과정에서의 효율성과 경제성을 도모할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 철강 제품의 전처리 방법을 나타낸 순서도.
도 2 및 도 3는 본 발명의 각 실시예에 따른 레이저 블라스팅 디바이스의 구성을 간략히 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 블라스팅 작업 과정을 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 블라스팅 디바이스를 이용한 철강 제품의 전처리 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 블라스팅 디바이스를 이용한 철강 제품의 전처리 방법을 나타낸 순서도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 철강 제품의 전처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 단계 10에서 조선소에 입고된 강재 등 철강 제품의 표면 보호 처리를 위한 전처리로서, 철강 제품의 표면에 대해 산재된 이물질 제거 및 미리 지정된 크기의 방청용 조도(약 20㎛ 조도)를 생성하기 위해 쇼트볼을 이용한 블라스팅 작업으로 1차 전처리를 실시한다. 이는, 쇼트볼의 특성상 깊은 조도를 생성하기 보다는 방청 도료가 효과적으로 도포될 수 있도록 하기 위한 것이다.
단계 20에서, 1차 전처리된 철강 제품의 표면에 징크, 크롬, 니켈, 산화알루미늄 등을 이용한 방청 도료를 도포하여 방청 도료막을 형성한다. 방청 도료막의 형성에 의해 철강 제품이 선행 도장 작업이 실시되기 이전에 부식되는 등 파손이 방지될 수 있다.
단계 30에서, 방청 도료막이 형성된 철강 제품을 이용하여 작업 일정 및 용도에 따른 강재 가공 공정(즉, 철강 제품의 마킹, 절단, 굽힘 등), 강재 조립 공정(즉, 소조립, 중조립, 대조립 등), 선행 의장 등의 작업 일정에 따른 선박 건조 작업이 실시된다. 선박 건조 작업에서 복수의 철강 제품의 조립 등에 의해 철재 구조물이 제작될 수 있다.
이후, 단계 40에서, 철강 제품을 이용하여 제작된 철재 구조물의 표면 보호 처리를 위한 전처리로서, 철강 구조물의 표면에 대해 산재된 이물질 제거, 방청 도료막의 제거 및 미리 지정된 크기의 도장용 조도(약 70㎛ 조도)를 형성하기 위해 그리트를 이용한 2차 전처리를 실시한다. 이어서, 표면이 2차 전처리된 철재 구조물에 대한 도장 작업이 실시된다. 철재 구조물의 표면에는 도장용 조도가 형성됨으로써 내구성이 증진된 도장 작업이 가능해질 수 있다. 이때, 도장용 조도가 방청용 조도에 비해 상대적으로 크거나 깊게 형성되도록 미리 지정된다.
전술한 바와 같이, 철강 제품이나 철재 구조물에 대한 종래기술에 표면 보호 처리는 블라스팅 처리에 의한 2회의 전처리 작업 및 방청 도료막 제거 작업이 요구된다. 그러나, 이러한 표면 보호 처리는 다량의 분진을 발생시켜 환경 오염의 우려가 클 뿐 아니라, 다량의 쇼트볼과 그리트 사용으로 인해 원자재 값이 상승하는 문제점도 있다.
도 2 및 도 3는 본 발명의 각 실시예에 따른 레이저 블라스팅 디바이스의 구성을 간략히 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 블라스팅 작업 과정을 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 레이저 블라스팅 디바이스는 옵틱 헤드(112), 핸들(116) 및 전송 수단(118)을 포함할 수 있으며, 레이저 발진기(120)에서 발생된 레이저 빔(LB)은 전송 수단(118)을 통해 옵틱 헤드(112)로 제공되어, 조사구(114)를 통해 작업 대상면에 조사된다. 조사구(114)에는 레이저 빔(LB)이 포커싱되는 초점 거리(Focal length)를 조정하기 위한 렌즈인 포커스 렌즈가 장착될 수 있다.
여기서, 작업 대상면에 조사되는 레이저 빔의 출력 세기는 철판 및/또는 철재 구조물을 이루는 철강 제품의 표면에서 이물질을 제거하고, 철강 제품의 표면에 미리 지정된 크기의 홈을 형성할 수 있는 에너지 밀도를 가지는 값으로 결정될 수 있으며, 철강 제품의 표면에 조도(profile)가 형성될 수 있도록 레이저 빔의 출력 세기는 미리 지정된 출력 세기 범위 내에서 가변적으로 조절될 수 있다.
예를 들어 후술될 방청용 조도(예를 들어 20㎛ 조도)를 형성하기 위한 레이저 빔의 출력은 100W, 도장용 조도(예를 들어 70㎛ 조도)를 형성하기 위한 레이저 빔의 출력은 1,000W 등으로 미리 지정될 수 있다.
옵틱 헤드(112)에는 레이저 빔 유입부, 레이저 빔 전달부 및 컨트롤러가 포함될 수 있다.
레이저 빔 유입부는 컨트롤러의 제어에 의해 전송 수단(118)을 통해 전달되는 레이저 빔을 옵틱 헤드(112) 내부로 유입시키거나 유입 차단하도록 동작된다.
레이저 빔 전달부는 예를 들어 입력된 레이저 빔을 굴절시켜 조사구(114)를 통해 외부로 조사되도록 하는 반사 거울, 조사구(114)를 통해 작업 대상면에 조사되는 레이저 빔의 스폿 위치를 변경시키기 위해 반사 거울을 X축과 Y축 각각에 대해 회전시키는 액츄에이터 등을 포함할 수 있다. 액츄에이터는 예를 들어 컨트롤러에 의해 동작 제어될 수 있을 것이다.
컨트롤러는 작업자의 조작(예를 들어 미리 구비된 조작 버튼의 누름 등)이나 미리 지정된 알고리즘 등에 따라 레이저 빔의 조사 개시, 액츄에이터의 조작 제어, 레이저 빔의 진폭, 펄스폭 및/또는 출력의 조절 등 중 하나 이상에 대한 제어를 수행할 수 있다.
본 실시예에 따른 레이저 블라스팅 디바이스가 예를 들어 레이저 빔을 이용하여 작업 대상물을 미리 지정된 크기로 절단하거나, 복수의 모재를 용접하거나, 금속 표면이 부식되어 생성된 파티나(patina)를 제거하는 등 다양한 용도로 이용되고 있는 레이저 가공 장치와 유사한 개념으로 제작될 수 있음을 당업자는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.
레이저 블라스팅 디바이스는 예를 들어 도 2에 예시된 바와 같이 휴대형 타입으로 구현될 수도 있고, 도 3의 (a)와 (b)에 각각 예시된 바와 같이 고정형 타입으로 구현될 수도 있다.
레이저 블라스팅 디바이스가 휴대형 타입으로 구현된 경우, 작업자는 핸들(116)을 파지한 상태에서 도 3에 예시된 바와 같이, 작업 대상물(210)(예를 들어 철판 표면)의 상부에 이격하도록 레이저 블라스팅 디바이스를 위치시키고, 작업 대상물(210)의 표면에 레이저 빔을 조사하며 레이저 블라스팅 디바이스를 수평 방향으로 이동 조작하게 될 것이다.
이때, 레이저 빔의 출력 세기가 미리 지정된 출력 세기 범위 내에서 가변적으로 조절되어 작업 대상물(210)의 표면에는 오염층이 제거될 뿐 아니라, 그 작업 목적에 따라 방청용 조도 또는 도장용 조도가 형성될 수 있다.
이에 비해, 레이저 블라스팅 디바이스가 고정형 타입으로 구현되는 경우, 레이저 블라스팅 디바이스의 일측이 거치대(130)에 의해 지지되도록 구현될 수 있다.
작업 대상면의 일측 또는 작업 대상면의 주변에 세워진 상태의 거치대(130)에 의해 레이저 블라스팅 디바이스가 지지되고, 옵틱 헤드(112)의 조사구(114)를 통해 레이저 빔이 작업 대상면에 조사되도록 할 수 있다.
레이저 블라스팅 디바이스가 거치대(130)에 거치된 상태에서 작업 대상면상의 필요한 작업 위치로 자유롭게 이동할 수 있도록 하기 위해, 거치대(130)의 하부에 주행 가능한 휠이 구비되도록 할 수도 있다. 다만, 도시된 예와는 달리 거치대(130)가 고정되고, 작업 대상물(210)이 이동하여도 무방하다.
또한, 도 3의 (b)에 예시된 바와 같이, 레이저 블라스팅 디바이스는 거치대(130)에 거치된 작업 로봇(140)의 로봇 암 단부에 체결된 상태에서 작업 로봇(140)의 조작에 의해 작업 대상면에 레이저 빔을 조사하도록 설치될 수도 있다. 이때 로봇 암의 단부가 레이저 블라스팅 디바이스를 파지하거나 레이저 블라스팅 디바이스와 체결될 수 있도록 제작됨은 당연하다. 작업 로봇(140)은 파지하거나 체결된 레이저 블라스팅 디바이스를 적절한 높이에서 다양한 위치로 이동시킬 수 있도록 예를 들어 다관절 구조와 회전 가능한 몸체 구조를 가질 수 있을 것이다.
레이저 블라스팅 디바이스가 작업 로봇(140)에 의해 이동하는 것에 더불어 거치대(130)도 이동하도록 하여 레이저 블라스팅 디바이스의 이동 범위를 더욱 확장할 수도 있다.
이외에도, 작업 로봇(140)의 로봇 암 단부에 레이저 블라스팅 디바이스의 옵틱 헤드(112)에 상응하는 구성이 구비되도록 함으로써 고정형 타입의 레이저 블라스팅 디바이스가 구현되도록 할 수도 있다.
수상 구조물을 제작하기 위해 레이저 블라스팅 디바이스를 이용하여 철강 제품 및 철재 구조물에 대한 전처리 작업 등은 하기 다양한 실시예로 작업될 수 있다. 후술될 각 실시예들이 휴대형 타입의 레이저 블라스팅 디바이스 또는 고정형 타입의 레이저 블라스팅 디바이스를 이용하여 실시될 수 있음은 당연하다.
제1 실시예로서, 철강 제품이 조선소에 입고된 후 레이저 블라스팅 처리를 실시하여 철강 제품의 표면에 방청용 조도(예를 들어 약 20㎛ 조도)를 생성하고, 방청 도료를 도포하여 철강 제품의 표면에 방청 도료막을 생성한다.
이후, 철강 제품을 이용하여 블록 제작 등의 미리 지정된 작업이 실시된 후, 도장 작업을 위한 전처리 작업으로서 종래의 그리트를 이용한 블라스팅 작업으로 방청 도료막을 제거하고 아울러 철재 구조물의 표면에 도장용 조도(예를 들어 약 70㎛ 조도)가 생성되도록 한다.
이 경우, 방청용 조도를 철강 제품의 표면에 생성하기 위해 쇼트볼을 이용한 블라스팅 작업이 생략되기 때문에, 원재료 값의 감소 및 환경 오염의 문제를 제거할 수 있는 장점이 있다.
제2 실시예로서, 철강 제품이 조선소에 입고된 후 레이저 블라스팅 처리를 실시하여 철강 제품의 표면에 방청용 조도(예를 들어 약 20㎛ 조도)를 생성하고, 방청 도료를 도포하여 철강 제품의 표면에 방청 도료막을 생성한다.
이후, 철강 제품을 이용하여 블록 제작 등의 미리 지정된 작업이 실시된 후, 도장 작업을 위한 전처리 작업으로서 레이저 블라스팅 처리를 실시하여 방청 도료막을 제거하고 아울러 철재 구조물의 표면에 도장용 조도(예를 들어 약 70㎛ 조도)가 생성되도록 한다.
이와 같이, 동일한 레이저 블라스팅 디바이스를 이용하여 방청용 조도와 도장용 조도가 필요 시점에서 철강 제품 및 철재 구조물의 표면에 각각 생성될 수 있다. 다만, 방청용 조도를 생성하기 위한 레이저 빔의 출력값과 도장용 조도를 생성하기 위한 레이저 빔의 출력값은 서로 상이하도록 미리 지정될 수 있다.
이 경우, 방청용 조도와 도장용 조도를 철강 제품의 표면에 생성하기 위해 쇼트볼 및 그리트를 이용한 2회의 블라스팅 작업이 생략되기 때문에, 원재료 값의 감소 및 환경 오염의 문제를 제거할 수 있는 장점이 있다.
제3 실시예로서, 철강 제품이 조선소에 입고된 후 레이저 블라스팅 처리를 실시하여 철강 제품의 표면에 도장용 조도(예를 들어 약 70㎛ 조도)를 생성하고, 방청 도료를 도포하여 철강 제품의 표면에 방청 도료막을 생성한다.
이후, 철강 제품을 이용하여 블록 제작 등의 미리 지정된 작업이 실시된 후, 도장 작업을 위한 전처리 작업으로서 레이저 블라스팅 처리를 실시하여 방청 도료막을 제거한다.
이 경우, 향후 필요로 할 도장용 조도가 방청용 도료의 도포 이전에 이미 철강 제품의 표면에 형성되었으므로, 방청 도료막을 제거하기만 하면 도장 작업이 즉시 가능해져 작업 공정이 간소화되는 장점이 있다. 또한 방청용 조도와 도장용 조도를 철강 제품의 표면에 생성하기 위해 쇼트볼 및 그리트를 이용한 2회의 블라스팅 작업이 생략되기 때문에, 원재료 값의 감소 및 환경 오염의 문제를 제거할 수 있는 장점이 있다.
이하, 관련 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 블라스팅 디바이스를 이용한 철강 제품의 전처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 철강 제품이 도장 작업이 실시되기 이전에 부식되지 않도록 하기 위해, 단계 310에서 휴대형 또는 고정형 레이저 블라스팅 디바이스에서 미리 지정된 출력 세기의 레이저 빔이 철강 제품의 표면에 조사되어 이물질이 제거되고 미리 지정된 크기의 방청용 조도(예를 들어 약 20㎛ 조도)를 형성하는 표면 처리가 실시된다.
단계 310에서 철강 제품의 표면에 생성되는 방청용 조도가 예를 들어 종래의 쇼트볼을 이용한 블라스팅 작업에 의해 생성되는 방청용 조도에 상응하는 크기로 형성되도록 레이저 빔의 출력 세기는 미리 지정될 수 있다.
단계 320에서 방청용 조도가 형성된 철강 제품의 표면에 징크, 크롬, 니켈, 산화알루미늄 등 중 하나 이상을 이용한 방청 도료를 도포하여 방청 도료막을 형성시킨다.
단계 330에서, 방청 도료막이 형성된 철강 제품을 이용하여 작업 일정 및 용도에 따른 강재 가공 공정(즉, 철강 제품의 마킹, 절단, 굽힘 등), 강재 조립 공정(즉, 소조립, 중조립, 대조립 등), 선행 의장 등의 작업 일정에 따른 선박 건조 작업이 실시된다. 선박 건조 작업에서 복수의 철강 제품의 조립 등에 의해 철재 구조물이 제작될 수 있다.
단계 340에서, 그리트를 이용한 블라스팅 작업으로 철재 구조물에 도포된 방청 도료막과 이물질을 제거하며, 표면에 도장용 조도(예를 들어 약 70㎛ 조도)가 형성되도록 하는 표면 처리가 실시된 후 도장 작업이 실시된다. 그리트를 이용한 블라스팅 작업에 의해 철재 구조물의 표면에는 미리 지정된 크기의 도장용 조도가 형성되어, 내구성이 증진된 도장 작업이 가능해질 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 철강 제품의 전처리 방법은 종래에 쇼트볼을 이용한 표면 처리 작업이 레이저 빔을 이용하여 실시되도록 개선함으로써, 분진의 발생이 최소화되고, 이로 인해 환경 오염, 집진기 가동 비용 및 원자재 비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 레이저 빛에 의한 표면 처리로 가공 장비의 파손이 방지되는 장점도 있다.
전술한 단계 340에서의 그리트를 이용한 블라스팅 작업은, 앞서 단계 310에서 설명된 바와 같이, 휴대형 또는 고정형 레이저 블라스팅 디바이스가 미리 지정된 출력 세기의 레이저 빔을 철재 구조물에 조사하여 도장용 조도가 형성되도록 하는 표면 처리로 대체될 수도 있다.
이때, 방청용 조도를 생성하기 위한 레이저 빔의 출력값과 도장용 조도를 생성하기 위한 레이저 빔의 출력값은 서로 상이하도록 미리 지정될 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 블라스팅 디바이스를 이용한 철강 제품의 전처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 철강 제품이 도장 작업이 실시되기 이전에 부식되지 않도록 하기 위해, 단계 410에서 휴대형 또는 고정형 레이저 블라스팅 디바이스에서 미리 지정된 출력 세기의 레이저 빔이 철강 제품의 표면에 조사되어 이물질이 제거되고 미리 지정된 크기의 도장용 조도(예를 들어 70㎛)를 형성하는 표면 처리가 실시된다.
단계 410에서 철강 제품의 표면에 생성되는 도장용 조도는 예를 들어 도장 작업 이전의 전처리 과정으로 종래의 그리트를 이용한 블라스팅 작업에 의해 생성되는 도장용 조도에 상응하는 크기로 형성되도록 레이저 빔의 출력 세기가 미리 지정될 수 있다.
단계 420에서 도장용 조도가 형성된 철강 제품의 표면에 징크, 크롬, 니켈, 산화알루미늄 등 중 하나 이상을 이용한 방청 도료를 도포하여 방청 도료막을 형성시킨다.
단계 430에서, 방청 도료막이 형성된 철강 제품을 이용하여 작업 일정 및 용도에 따른 강재 가공 공정(즉, 철강 제품의 마킹, 절단, 굽힘 등), 강재 조립 공정(즉, 소조립, 중조립, 대조립 등), 선행 의장 등의 작업 일정에 따른 선박 건조 작업이 실시된다. 선박 건조 작업에서 복수의 철강 제품의 조립 등에 의해 철재 구조물이 제작될 수 있다.
단계 440에서, 휴대형 또는 고정형 레이저 블라스팅 디바이스에서 미리 지정된 출력 세기의 레이저 빔이 철재 구조물의 표면에 조사되어 산재된 이물질과 도포된 방청 도료를 제거하는 표면 처리가 실시된 후 도장 작업이 실시된다.
앞서 단계 410에서 이미 가공 철판의 표면에 내구성이 증진된 도장 작업이 가능하도록 하는 도장용 조도가 형성되어 있기 때문에, 도장 작업을 위한 전처리 작업으로서 도장용 조도 형성 과정이 생략될 수 있다.
따라서, 단계 440에서의 표면 처리를 위한 레이저 빔의 출력 세기는 도장용 조도의 형성을 위한 레이저 빔의 출력 세기에 비해 이물질과 도포된 방청 도료막의 제거가 가능하도록 상대적으로 작은 크기의 값으로 미리 지정될 수 있다.
본 실시예에 따른 철강 제품의 전처리 방법은 방청용 조도와 도장용 조도를 2회에 걸쳐 각각 형성하지 않아 작업이 간소화되고, 방청용 도료의 도포 이전에 레이저 빔을 이용하여 도장용 조도만을 형성하도록 함으로써 분진의 발생을 최소화할 수 있고, 이로 인해 환경 오염, 집진기 가동 비용 및 원자재 비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
112 : 옵틱 헤드 114 : 조사구
116 : 핸들 118 : 전송 수단
130 : 거치대 140 : 작업 로봇
210 : 작업 대상물

Claims (8)

  1. 레이저 블라스팅 디바이스에서 철강 제품의 표면에 미리 지정된 제1 출력 세기의 레이저 빔이 조사되어 상기 철강 제품의 표면에 미리 지정된 크기의 방청용 조도가 형성되는 단계;
    상기 철강 제품의 표면에 방청 도료가 도포되어 방청 도료막이 형성되는 단계; 및
    도장 작업의 실시 이전에, 상기 철강 제품을 이용하여 제작된 철재 구조물의 표면에 미리 지정된 크기의 도장용 조도가 형성되도록 하는 단계를 포함하는 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도장용 조도는, 그리트를 이용한 블라스팅 작업에 의해 생성되거나, 상기 레이저 블라스팅 디바이스에서 상기 철재 구조물의 표면에 미리 지정된 제2 출력 세기의 레이저 빔을 조사되어 상기 철재 구조물의 표면에 형성되고,
    상기 도장용 조도가 형성되는 과정에서 상기 방청 도료막은 제거되는, 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 출력 세기는 상기 제1 출력 세기에 비해 상대적으로 큰 값으로 설정되는, 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법.
  4. 레이저 블라스팅 디바이스에서 철강 제품의 표면에 미리 지정된 제1 출력 세기의 레이저 빔이 조사되어 상기 철강 제품의 표면에 미리 지정된 크기의 도장용 조도가 형성되는 단계;
    상기 철강 제품의 표면에 방청 도료가 도포되어 방청 도료막이 형성되는 단계; 및
    도장 작업의 실시 이전에, 상기 레이저 블라스팅 디바이스에서 상기 철강 제품을 이용하여 제작된 철재 구조물의 표면에 미리 지정된 제3 출력 세기의 레이저 빔이 조사되어 상기 철재 구조물의 표면에 형성된 방청 도료막이 제거되도록 하는 단계를 포함하는 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 출력 세기는 상기 제1 출력 세기에 비해 상대적으로 작은 값으로 설정되는, 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 레이저 블라스팅을 이용하는 수상 구조물의 제작 방법에 의해 제작된 수상 구조물.
  7. 전송 수단을 통해 레이저 빔을 유입받는 레이저 빔 유입부와, 상기 레이저 빔 유입부를 통해 유입된 레이저 빔이 조사구를 통해 조사되도록 전달하는 레이저 빔 전달부와, 작업 대상면의 작업 영역에 레이저 빔이 조사되도록 상기 레이저 빔 전달부를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 옵틱 헤드; 및
    상기 옵틱 헤드의 일측에 결합되고, 작업자가 파지할 수 있도록 형성되는 손잡이부를 포함하되,
    상기 조사구를 통해 조사되는 레이저 빔의 출력 크기는 상기 작업 대상면에 미리 지정된 크기의 방청용 조도 및 도장용 조도 중 하나 이상을 형성시키는 에너지 밀도를 가지도록 미리 지정되고,
    상기 도장용 조도를 형성시키는 레이저 빔의 출력 크기는 상기 방청용 조도를 형성시키는 레이저 빔의 출력 크기에 비해 상대적으로 크게 지정되는, 휴대형 레이저 블라스팅 디바이스.
  8. 전송 수단을 통해 레이저 빔을 유입받는 레이저 빔 유입부와, 상기 레이저 빔 유입부를 통해 유입된 레이저 빔이 조사구를 통해 조사되도록 전달하는 레이저 빔 전달부와, 작업 대상면의 작업 영역에 레이저 빔이 조사되도록 상기 레이저 빔 전달부를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 옵틱 헤드; 및
    상기 옵틱 헤드와 일체화 형성되거나 상기 옵틱 헤드를 지지하기 위한 거치대를 포함하되,
    상기 조사구를 통해 조사되는 레이저 빔의 출력 크기는 상기 작업 대상면에 미리 지정된 크기의 방청용 조도 및 도장용 조도 중 하나 이상을 형성시키는 에너지 밀도를 가지도록 미리 지정되고,
    상기 도장용 조도를 형성시키는 레이저 빔의 출력 크기는 상기 방청용 조도를 형성시키는 레이저 빔의 출력 크기에 비해 상대적으로 크게 지정되는, 고정형 레이저 블라스팅 디바이스.
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