Beam Modulation을 통한 배터리 소재 레이저용접을 위한 컴퓨터 시뮬레이션
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2021
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Korean
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자료형태
학술저널
수록면
338-338(1쪽)
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친환경 자동차 개발은 현재 자동차 산업에서 많은 관심을 가지고 있는 분야이다. 특히, 전기자동차는 구동모터와 대용량 배터리가 경쟁력의 핵심으로 작용하고 있다. 배터리 산업에서는 이차전지개발에 핵심이 되는 전지의 고용량화 및 경량화에 대한 성능향상에 많은 연구가 진행되고 있다. 차종에 따라 수천 개의 셀로 구성되어 있고 여러 개의 셀을 연결하기 위해 음극으로 사용되는 Cu와 양극으로 사용되는 Al의 조립과정에서 다양한 접합방법이 있다. 양극재와 음극재를 연결하는 방식 중에 볼트체결 방식은 볼트와 너트를 사용하기 때문에 전지 개발의 경량화 부분에 문제가 있다. 따라서, 고밀도 에너지원인 레이저를 사용하여 용접을 하여 짧은 시간에 용융, 응고가 진행되어 열영향부가 작아 일반 용접에 비해 모재에 가해지는 영향이 매우 적어 우수한 용접성을 가지고 있다. 하지만 이러한 레이저 용접에도 냉각속도에 따라 용접 품질이 달라 재현성이 좋지 못한 부분과 Cu의 경우 상온에서 약 4%정도의 레이저 흡수율을 가지는 단점 등을 보완하기 위해 일단 가우시안 빔을 듀얼 빔으로 변조하여 레이저 용접을하는 기술이 연구되어지고 있다.
본 연구에서는 배터리 소재 Cu와 Al의 최적의 레이저용접을 일반적인 가우시안 빔 모양을 빔 변조를 통해 듀얼 빔으로 바꾸어 사용하여 가지는 듀얼 빔의 장점 및 특성을 연구하였다. 컴퓨터 시뮬레이션으로 해석하기 위해서 다중물리해석 툴인 COMSOL™ Multiphysics가 사용되었다.
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