Analysis of melting behavior in CO2 Fillet Welding Using Second-Order Response Surface Model

현대 제조 산업에서 용접 품질 향상과 구조적 안정성 확보를 위하여 공정변수 최적화와 용입 깊이의 정량적 예측은 필수적이다. 본 연구는 CO₂ 필렛 용접 공정에서 하판부 용입 깊이를 주요 분석 대상으로 설정하고, 이를 예측하기 위한 2차 반응 표면 모델을 개발하였다. Box-Behnken 실험 설계를 기반으로 용접 속도, CO₂ 유량, 전류, 전압을 공정변수로 설정하여 총 27회의 실험을 수행하였으며, 열해석을 통해 산출된 heat flux와 용입 깊이 간 상관성을 분석하였다. 그 결과, 최적 공정 조건은 용접 속도 3.3 mm/s, CO₂ 유량 20 l/min, 전류 230 A, 전압 33 V로 도출되었으며, 빠른 용접 속도인 5.0 mm/s의 조건을 제외한 조건에서 두 변수 간 양의 상관관계가 확인되었다. 최종적으로 구축된 2차 반응 표면 모델의 예측 정확도는 약 81%를 나타내어, 용입 깊이 예측에 효과적으로 활용될 수 있음을 입증하였다.