반응표면법기반 시뮬레이션 방법을 통한 내압 방폭 엔클로저 설계에 관한 연구
저자
발행사항
부산 : 동아대학교 산업정보대학원, 2016
학위논문사항
학위논문(석사)-- 동아대학교 산업정보대학원 : 산업경영공학과 2016.8
발행연도
2016
작성언어
한국어
주제어
KDC
530.7 판사항(5)
발행국(도시)
부산
형태사항
vii, 69장 : 삽도,챠트 ; 27 cm
일반주기명
지도교수: 신상문
참고문헌: p. 63-66
UCI식별코드
I804:21008-000002294470
소장기관
Manufacturing, installation, and repair of explosion proof apparatus which are used in flammable atmosphere is strictly regulated by law. Therefore, a quality management system about explosion-proof manufacturing should be confirmed with the certification of explosion proof apparatus. Among explosion-proof devices, an explosion-proof enclosure can overcome pressure of internal explosion due to the fact that internal explosion may not have an effect on external flammable atmosphere. Consequently, safety and standard requirements of the explosion-proof enclosure should be satisfied and identified in the many industrial situations. In order to avoid failure of explosion-proof certification, explosion-proof enclosure manufacturing companies have been suffered a loss by an excessive design. Although, the companies can get a safety improvement by an excessive design, they can lose industrial competitiveness based on high manufacturing costs.
Therefore, the primary objective of this paper is to optimize thickness of explosion-proof enclosure for high safety and low manufacturing cost. First of all, the experiment is designed by using design of experiment (DoE) to identify the functional relationship between input variables and their associated output responses. Second, structure interpreting simulation is conducted to obtain results and to reduce experimental costs. Third, response surface methodology is used to estimate the functional relationship as well as to obtain optimal setting of explosion-proof enclosure. Next, a design space is established to find input factor settings that satisfy the product quality by using an overlay contour plot based on estimated functions. Finally, a comparative study between simulation results and optimal settings is performed by using the prototype of an explosion-proof enclosure.
폭발 분위기에 사용되는 방폭전기기기 제조‧설치‧보수는 법으로부터 엄격히 규제되어 있다. 따라서 방폭전기기기 인증과 함께 방폭 제조 관련한 품질경영시스템도 반드시 인증 받아야 한다. 방폭전기기기 중 내압 방폭 엔클로저는 내부 폭발의 압력을 견딜 수 있어야 한다. 이런 내부 폭발이 외부의 폭발 분위기에 영향을 미쳐서는 안 되며 따라서 내압 방폭 엔클로저는 방폭 규격의 요구조건이 충족되어 안전성이 입증되어야 한다. 일반적으로 내압 방폭 엔클로저 제조기업들은 방폭 인증에서 실패하지 않으려고 필요이상의 과설계로 인한 원가 손실이 발생하고 있는 실정이다. 내압 방폭 엔클로저 과설계는 안전성 향상은 가져올 수 있으나 제품의 제조비용 상승으로 경쟁력을 잃을 수 있는 위험성이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 내압 방폭 엔클로저 외벽 두께를 최적화하여 높은 안전성과 낮은 제조비용을 실현하기위한 최적 설계를 수행하고자 한다. 먼저 내압 방폭 엔클로저 크기 및 재료의 응력 정보를 토대로 실험계획법(Design of Experiment, DoE)을 이용하여 실험을 설계하고 시뮬레이션을 수행하여 자료를 도출한다. 그리고 도출된 자료를 바탕으로 반응표면법(Response Surface Design, RSM)을 이용하여 입력변수와 연관된 출력응답 사이의 기능적 관계를 추정한다. 이렇게 추정된 자료를 바탕으로 회귀식과 디자인 스페이스를 도출한다. 디자인 스페이스의 결과를 바탕으로 시료를 제작하여 확인 시험을 실시한 결과 최적화된 내압 방폭 엔클로저는 압력에 따른 변형이 발생하지 않았으며 무게는 약 11 % 감소하였다. 본 결과를 바탕으로 방폭인증기관(ExCB : IECEx Certification Body)에 인증을 의뢰하여 방폭 인증을 취득함으로써 방폭 규격의 요건의 충족과 안전성을 입증 받았다. 따라서 내압 방폭 엔클로저 방폭 규격의 요건 충족과 안전성 확인으로 유효성이 입증되었으며, 제조비용을 절감하기 위한 원자재 비용을 줄이는 최적 설계를 확인하였다. 추가적으로 산업현장에서는 내압 방폭 엔클로저의 다양한 크기 및 재료가 요구된다. 따라서 다양한 크기 및 재료의 입출력 함수관계를 도출하는데 도움이 될 것이다.
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