알루미늄 레저 선박 생산 공정 Part.6 알루미늄 부재 조립

알루미늄 레저 선박 생산 공정 Part.6  알루미늄 부재 조립

 

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목차

알루미늄 레저 선박 생산 공정 계획

알루미늄 소재 관리

알루미늄 소재 절단 가공

알루미늄 레저선박 조립용 치공구 제작

알루미늄 소재 성형

알루미늄 부재 조리

알루미늄 소재 성형

알루미늄 부재 조립

알루미늄 MIG 용접

알루미늄 TIG 용접

알루미늄 용접 검사

알루미늄 레저선박 품질 관리 

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알루미늄 부재 조립 

알루미늄 부재 조립 준비하기 

1. 선제 건조 단계에서 선체를 구성하기 위한 절단된 부재들 선별하고, 조립 계획을 수립 및 산업안전 보건 법에 따라 조립 준비 중 위험 요소를 사전에 파악하기 

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1. 알루미늄 부재 조립 계획 

 알루미늄 보트의  설계도면

알루미늄 선박을 건조하기 위한 설계도서는 횡단면과 측면 단면 등을 투영하여,

선박의 3차원 곡면체를 정의한 선체 선도와 선박의 배치를 선체의 정면도와 측면도를 이용하여 나타낸 일반배치도이다.

관련 규정을 만족할 수 있도록 구조해석 결과를 반영한 중앙횡단면도 등이 있다.

강재배치도와 조립도 등은 실제 생산에 적용되는 도면이다.

‘굽힘가공’은 냉간가공과 가열 성형가공으로 구분된다.

1. 알루미늄 선박 개념설계 및 선형 설계 

(1) 결정된 주요 항목을 바탕으로 알루미늄 선박 선형 개념설계

(2) 국내외 알루미늄 선박 관련 법규 및 적용 규칙 검토 

(3) 계략적 선형 설계 또 작성 

2. 알루미늄 선박 기본 설계 및 구조 설계 

(1) 각종 탑재 장비 중량 계산 및 위치 선정 

(2) 탑승자 배려된 일반 배치 수정 

(3) 기본 설계(선도, 일반배치도) 및 구조 설계 

(4) 규정에 의한 구조 강도 계산 및 부재 수치 검토 

 알루미늄 합금 의 특성과 분

알루미늄합금의 특성 알루미늄과 그 합금은 일반 공업용, 건축, 조선 등 많은 분야에 널리 사용된다.

알루 미늄은 pH 4.5~8.5의 환경에서 산화 피막이 모재를 보호하기 때문에 내식성이 우수하다.

그러나 이온화 경향이 커 부식 환경 하에서 특정 금속과 접촉하면 심하게 부식된다.

순수 알루미늄은 강도가 낮으므로 각종 원소(Mn, Si 등)를 첨가하여 강도를 향상해 사용한다.

(1) 알루미늄의 일반적인 특성

(가) 가공경화 순수 알루미늄에 합금 원소가 첨가되고 가공경화 및 열처리에 의해 강도가 향 상된다.

(나) 열전도도, 전기전도도 알루미늄합금의 열전도도는 Cu보다 낮지만, 강의 4~5배가 되기 때문에 국부 가열이 곤란하다.

(다) 열팽창, 응고 수축율 알루미늄합금의 선팽창 계수는 강의 약 2배이다.

따라서 용접변형이 발생하기 쉽고, 더욱이 응고 수축률이 강의 약 1.5배이기 때문에 합금에 따라서는 응고 균열이 발생하기 쉽다.

(라) 산화성 알루미늄합금은 상당히 산화하기 쉽고, 실온에서도 공기 중의 산소와 반응하 여 50~100Å 두께의 산화알루미늄을 그 표면에 생성한다.

이 산화알루미늄 의 융점은 2,270~3,070K의 고온으로 일반적인 아크용접 시에는 용융되지 않아

용접결함이 있을 수 있다. 따라서 알루미늄합금의 용접에서는 산화 피막을 미리 제거하고 용접해야 한다.

2. 알루미늄합금의 분류

(1) 비열처리 알루미늄합금

비열처리 알루미늄합금의 강도는 실리콘(Si), 철(Fe), 망간(Mn), 마그네슘(Mg) 등 의 원소에 의한 고용 강화 혹은 분산 강화에 의해 결정된다.

경화를 위해 가공 경화의 방법이 적용된다.

비열처리 알루미늄합금을 용융 용접하게 되면 열영향부의 강도가 저하하는 특징이 있다.

(2) 열처리 알루미늄합금

구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn), 규소(Si) 등의 원소는 알루미늄합금의 온도가 올라갈수록 고용도가 높아진다.

따라서 열처리에 의해서 이들 합금 원소의 석출과 고용화에 의해 경화된다. 2 XXX, 6 XXX와 7 XXX 그리고 합금 원소 조합에 따라 일부 4 XXX가 여기에 해당한다.

 

알루미늄 재료의 계열 별 특징
순수한 알루미늄의 비중은 2.70이며, 철(Fe, 비중 7.86)에 비해 약 65% 정도 경량 이며,연신율이 좋은 장점이 있다. 열전도 계수도 철강재의 약 3배로 전도 특성이 우 수하며 합금의 종류에 따라서 규격을 정한다. 주로 A5xxx 계열 및 A6xxx계열이 각 각 알루미늄 선박의 판재 및 형강재로 가장 많이 사용된다.
	A2 XXX : Al-Cu계로 두랄루민(A2017)을 포함한 고강도의 합금에 속하며 다른 합 금에 비해 내식성이 떨어진다. 용접성이 떨어지므로 리벳 접합이 적절하다.
A4 XXX : Si를 약 12% 함유한 합금으로 용융점이 낮아 용융 금속의 유동성이 우 수하고 내응고 균열성이 높다. 주로 Brazing 재료 및 건축용으로 사용된다.
A5 XXX : Al-Mg 계열로 A5052, A5083 등이 대표적 재료이다. 강도가 높고 내 식성, 가공성, 용접성이 좋아 용접 구조재로 많이 사용된다. 특히, 선박용 판재 및 부재로 가장 많이 사용된다. 항복강도는 약 130MPa 이상이며 연신율은 14% 정 도이다
A6 XXX : Al-Mg-Si 계열로 강도가 높고, 가공성과 내식성이 양호하며 압출성이 좋으므로, 선박의 보강재 및 형강재로 가장 많이 사용된다.
A7 XXX : Al-Zn-Mg 계열로 강도가 높고 용접성과 내식성도 우수하여 용접 구조 재로 사용한다.

 

3. 알루미늄 선박의 부재 

(1) 위치별 부재 

(가) 선체 구성 부재 : 선체 외판, 선미 트랜섬(transom)

(나) 선체 부재: 선저판, 프레임 보강재 

(2) 형상별 부재

(가) 판재: 알루미늄합금판, 알루미늄 체크판

(나) 파이프 및 형강재: 알루미늄 사각바, 알루미늄 앵글, 알루미늄 파이프

 

 알루미늄선박 조립 준비 중 유해 위험 요인 관련 법령 

1. 산업안전보건 관련 법령 (1) 산업안전보건법(시행 2018. 10. 18., 법률 제15588호) 제41조의 2

(가) 사업주는 건설물, 기계ㆍ기구, 설비, 원재료, 가스, 증기, 분진 등에 의하거나 작업 행동,

그밖에 업무에 기인하는 유해ㆍ위험 요인을 찾아내어 위험성을 결정한 다.

그 결과에 따라 이 법과 그에 따른 명령에 의한 조치를 하여야 한다.

또 근로자의 위험 또는 건강 장해를 방지하기 위해서 필요한 경우에는 추가적인 조치를 하여야 한다.

(나) 사업주는 위험성평가를 실시한 경우에는 고용노동부령으로 정하는 바에 따라 실 시내용 및 결과를 기록ㆍ보존하여야 한다.

(다) 유해ㆍ위험 요인을 찾아내어 위험성을 결정하고 조치하는 방법, 절차, 시기, 그 밖에 필요한 사항은 고용노동부 장관이 정하여 고시한다.

2. 시행규칙 및 교시

(1) 위험성평가의 실시내용 및 결과를 기록 ․ 보존

(가) 위험성평가 대상의 유해 ․ 위험 요인

(나) 위험성 결정의 내용

(다) 위험성 결정에 따른 조치의 내용

(라) 그 밖에 위험성평가의 실시내용을 확인하기 위하여 필요한 사항으로서 고용노동 부 장관이 정하여 고시하는 사항

(2) 사업주는 제1항에 따른 자료를 3년간 보존하여야 한다.

(3) 사업장 위험성평가에 관한 지침(고용노동부 고시 제2014-48호, 개정 2014.12.1)

(가) 사업장 위험성평가

(나) 위험성평가 인정 결정 구조의 차이점에서 발생하는 강판과 알루미늄합금의 차이점은 강판에 비해 일반적인 압연 때문에 집합조직을 발 달시키기 어렵다.

최신 법령 개정 사항이 있는지 확인한다. 

 알루미늄선박 조립 계획하기 

1. 주요 공정을 계획한다.

선박 건조 공법과 주요 공정을 고려하여 조립계획을 수립한다. 

1) 건조 공법 

    알루미늄선박의 건조공법은 선박의 규모와 용도에 따라 다양한 공법이 적용되고 블록의 규모도 달라, 이를 고려하여 조립 계획을 수립해야 합니다. 

2) 주요 공정

  알루미늄 선박은 소조립, 선체 하부 조립, 갑판 하부 블록 탑재, 선체 블록 조립, 상부 구조물 및 각종 의장 공사 순서로 진행된다. 

 

 알루미늄선박 조립 - 유해 위험 요인 관련 숙지 및 위험성 평가하기 

1. 유해 위험성 요인 관련 용어 숙지 

(1) 유해 위험 요인 

유해 위험을 일으킬 잠재적 가능성이 있는 것의 고유한 특징이나 속성

(2) 위험성 

    유해 위험성 요인이 부상 또는 질병으로 이질 가능성(빈도)과 중대성(강도)을 조함 한 것. 

( 가) 위험성 추정이란 유해ㆍ위험 요인별로 부상 또는 질병으로 이어질 수 있는 가능성과 중대성의 크기를 각각 추정하여 위험성의 크기를 산출하는 것이다.

(나) 위험성 결정이란 유해ㆍ위험 요인별로 추정한 위험성의 크기가 허용 가능한 범위인지 여부를 판단하는 것이다.

(다) 위험성 감소대책 수립 및 실행이란 위험성 결정 결과 허용 불가능한 위험성을 합리적으로 실천 가능한 범위에서 가능한 한 낮은 수준으로 감소시키기 위해 대책을 수립하고 실행하는 것을 말함.

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2. 위험성평가의 단계별 내용을 숙지한다. 

(1) 위험성평가는 계획(plan), 실시(do), 확인(check) 및 검토(action)의 4단계로 성과를 창출한다.

(2) 계획(plan):  위험성평가가 안전 보관관리의 기본이며 회사 경영의 중요한 요소임을 인식하고 계획한다.

(3) 실시(do)

(가) 관리자는 위험성평가의 실시와 관련해서 사업주를 보좌하여 위험성평가를 위한 업 무에 기인하는 유해·위험 요인을 파악하고 그 결과에 따라 개선 조치를 실시한다.

(나) 관리자는 근로자를 비롯한 위험성평가 관계자에 대한 교육훈련을 실시한다.

(4) 확인(check)

(가) 사업장의 실질적인 유해 위험 요인의 제거 여부를 확인한다.

(나) 사업장 안전보건 수준 향상 여부를 확인한다.

(다) 노동력 보호 및 기업 이미지 제고 여부를 확인한다

(라) 산업안전보건 자율관리 체제와 사업장 자율안전보건 관리시스템의 구축 여부를 확인한다

 (5) 검토(action)

(가) 위험성평가가 형식적으로 수행되는지 여부를 검토한다.

(나) 산업재해 예방시설에 대한 선별 투자에 따른 산업재해 예방 투자 총액을 검토한다.

위험성평가를 인정받으면 20%의 산재보험료를 감면받을 수 있으며,

안전보건에 대한 산재 예방요율제 사업주 교육 인정을 받는 경우 10%의 산재보험료를 감면받을 수 있다

 

 

 알루미늄선박 조립도에 따라 알루미늄 부재를 선별하고 조립계획을 수립 

1. 조립도 확인 

(1) 조립도는 입체적인 선박을 생산하기 위한 도면이나 이차원 평면도로 작성된다. 따라서 도면을 확인할 때 실제 형상과 비교할 수 있어야 한다.

(2) 조립 도은 축척을 기준으로 기호를 활용하여 작성되므로, 실물과 비교하여 독도해야 한다.

 

(가) 평면도를 보고 프레임(frame) 위치 및 치수를 확인한다.

(나) 도면 작성의 원칙

1) 오른쪽은 선수 방향, 우현을 정면으로 정의하여 작성

2) 도면은 우현에서 좌현을 본 것으로 작성

3) 선미에서 선수로 향해 보았을 경우를 산정해 작성

(다) 선체구조는 거의가 좌우 양현 대칭이므로 원칙적으로는 좌현 측을 도시하고 우현 측은 생략한다.

단, 구조가 다른 경우에는 우현만(STBD-only) 또는 좌현만 (POTRT-only) 등을 기입한다

 

 

2. 조립도에서 알루미늄 부재를 확인

(1) 종 강력재 및 횡 강력재 등의 단면을 보고 부재의 대략을 파악한다

(2) 부재 목록(part list)을 확인하고 부재의 수량을 파악한다

(3) 각 부재의 상세를 확인한다

(4) 각 부재의 방향 및 판 두께 방향, 여유치 등을 확인한다

 

3. 조립도를 기준으로 생산계획 수립

(1) 조립 블록의 기준선을 확인한다.

(2) 조립순서 및 특기 사항(note)을 본다.

(3) 조립해야 할 부재들의 형상과 그 결합 상태를 본다.

(4) 개선면 및 용접 각목을 본다.

 조립 준비 중 위험요소를 파악한다.

1. 안전 보건정보를 사전에 조사한다.

(1) 조사 내용

(가) 작업표준, 작업절차 등에 관한 정보

(나) 기계･기구, 설비 등의 설명서, 물질안전보건자료(MSDS) 등의 유해ㆍ위험 요인에 관한 정보

(다) 기계･기구, 설비 등의 공정 흐름과 작업 주변의 환경에 관한 정보

(라) 도급을 주어 행하는 작업이 있는 경우 혼재 작업의 위험성 및 작업 상황 등에 관 한 정보

(마) 재해 사례, 재해 통계 등에 관한 정보

(바) 작업환경 측정 결과, 근로자 건강진단 결과에 관한 정보

(사) 그 밖에 위험성평가에 참고가 되는 자료 등

 

2. 유해･위험 요인 파악한다.

(1) 사업장 점검에 의해 유해･위험 요인을 파악한다.

(2) 청취 조사에 의한 방법으로 유해･위험 요인을 파악한다.

(3) 안전보건 자료에 의해 유해･위험 요인을 파악한다.

(4) 안전보건 체크리스트를 활용하여 유해･위험 요인을 파악한다.

3. 위험성평가 교육 및 인정 제도에 대해 확인한다.

(1) 고용노동부 고시(제2012-104호 사업장 위험성평가에 관한 지침 :

2012. 9. 26)의 제정에 따라 인정 신청부터 인정서 수여, 인정 취소 등 사업장에서 위험성평가를 구축하고 운영할 수 있도록 한국산업안전보건공단에서 지원한다

. 관련된 한국산업안전보건 공단의 규칙은 위험성평가 인정업무 처리규칙 제650호(2012)이다

최신 법령은 수시로 확인한다. 

(2) 위험성평가 제도 및 수행 방법에 대한 교육은 사업장에서 자율적으로 위험성평가를 실시할 수 있도록 산업안전공단에서 지원한다

 

 

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알루미늄 레저 선박 생산 공정 Part.5 알루미늄 부재 조립  

전반적인 생산 공정 알루미늄 부재 조립 준비 단계 정보에 대해 알아보았습니다.

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출처 
「알루미늄선박의 건조 단위공정별 작업표준에 대한 고찰 - 강병재 (2005)」

 「알루미늄합금제 연안소형어선의 설계 및 건조공법 연구 - 구현모 외 2명(2007).」
『Journal of the Korea Ship Safety Technology Authority』.