• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.42-42
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• 2009

마찰교반접합 (Friction Stir Welding)은 1991년 영국 TWI에서 개발된 접합 법으로서 회전하는 툴이 재료내부에 삽입되면 툴과 재료사이에서 발생하는 마찰열에 의하여 온도가 상승하게 되어 재료는 연화되고, 이러한 재료 내부에서 회전하는 툴이 이동하게 되면 재료 내부는 기계적 교반에 의해 소성변형이 일어남과 동시에 접합이 이루어진다. 마찰교반접합은 동적 재결정에 의한 접합부의 미세한 결정립 형성으로 인하여 기계적 특성이 향상되며 보호 가스가 필요 없어 친환경적임과 동시에 용융 용접 법에 비해 접합 시 에너지 소모가 적으며 또한 접합 후 접합부에서의 변형이 상대적으로 적다는 장점이 있다. 이러한 장점을 가진 마찰교반접합은 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 그리고 동 합금과 같은 저 융점 비철재료에 많은 연구와 적용 사례들이 있어왔다. 하지만 최근에는 일반 탄소강, 연강, 오스테나이트계 스테인리스강, 니켈 합금, 티타늄 합금과 같은 고융점 재료에도 연구 및 적용이 진행되고 있는 추세이다. 페라이트계 스테인리스강은 가격이 비싼 Ni을 함유하지 않아 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 강재의 가격은 낮으면서도 고온특성 및 내식성이 우수하여 건축용, 자동차 배기계용으로 널리 사용되고 있다. 하지만 이런 장점을 가진 페라이트계 스테인리스강을 기존의 용융 용접 법으로 접합 시 용접부 및 열영향부에서의 결정립의 조대화로 인한 인성 및 연성이 저하되며, 특히 예민화된 열영향부 입계 내에 Cr 탄화물이 석출되어 입계주변에 Cr 결핍 층을 형성되어 입계부식이 발생되는 문제점이 발생된다. 본 연구에서는 마찰교반접합을 이용하여 두께 3mm의 409 스테인리스강에 대해 맞대기 접합을 실시하였다. 접합 변수를 툴의 재료 (WC-12wt%Co, $Si_3N_4$)로 하여 접합을 실시하였고 접합 후 외관상태 점검, 광학 현미경과 주사 전자 현미경을 통하여 미세조직을 관찰하였으며 황산-황산동 부식 시험을 실시하여 접합부의 부식 특성을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.89-89
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• 2000

AlN 박막은 Al과 N원자의 부분적 이온결합 특성을 가진 공유결합을 한 육방정계의 wurtzite 경정구조의 화합물 반도체로서, III-V족 반도체 중 가장 큰 에너지 갭(6.2 eV), 결정 구조적 이방성, 화학 양론적 결합구조, 높은 탄성종과 전달속도(약 10$\times$106 m/s)와 높은 열전도도, 고온 안정성, 가시광성.적외선 영역에서의 좋은 투과성과 높은 굴절률, 상온 대기압에서의 유일하게 안정적인 특성을 가지고 있어, 절연재료, 내열재료, 저주파 영역 센서의 압전 트랜스듀서, 광전소자, 탄성파 소자 및 내환경 소자, MIS소자 등으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 BAW 공진기의 활용을 목적으로 반응성 마그네트론 스퍼터링 방법으로 AIN 압전박막을 제작하여, 증착 조건-질소 농도, 고주파 출력, 전체 스퍼터링 압력, 기판 온도-에 대한 박막의 특성을 조사하였다. AlN 박막의 c축 우선 방위 결정성 및 낮은 투과성, 적당한 굴절률의 특성이 BAW 공진기의 활용을 위한 요건이므로, 각각의 증착 조건하에 제작된 박막은 XRD의 $\theta$/2$\theta$ 스캔 회절상에 의한 결정성의 분석과 우선 성장 결정면의 rocking curve 및 XRD로 측정한 FWHM과 표준 편차로 결정성의 배열성과 소자 응용가능성을 조사하였다. 박막의 표면.단면 미세 구조 및 평활도는 SEM으로 관찰하였으며, Al-N 결합 상태는 XPS와 FT-IR로 분석 조사하였다. 제작된 AlN 박막의 결정성 분석 결과, c축 우선 방위 성장을 위한 스퍼터링 압력에 대한 임계 질소 농도와 임계 스퍼터링 압력이 관찰되었다. 전체 스퍼터링 압력이 6~8 mTorr의 범위에서 나타난 최소 임계질소 농도는 10%, 최대 임계 질소 농도는 60%이며, 4 m Torr 이하 10 m Torr 이상의 전체 스퍼터링 압력에서 박막의 우선 방위성장이 제재된다. 이는 AlN 박막이 형성에 관여하는 질소 이온 양의 충분한 형성에 필요로 하는 질소 가스의 유입량에 따른 것으로 판단된다. AlN 박막의 c축 결정면인 (002) 결정면의 성장을 유도하며 다른 방향으로의 성장을 제어하여 소자 활용에 유용한 박막을 제작하기 위한 고주파 출력은 300W 정도가 적당하며, 기판을 가열하지 않았을 때 낮은 투과도를 나타낸다. 본 연구에 의한 BAW 공진기 활용을 위한 AlN 압전박막의 제작을 위한 최적 증착 조건은 기판의 가열 없이 6~8 mTorr의 전체 스퍼터링 압력에 20~25%의 질소종도, 300W의 고주파 출력이다. 최적 조건에서의 AlN 박막은 약 0.19$^{\circ}$의 FWHM과 약 0.08$^{\circ}$의 표준편차를 가지며, 균일하고 조밀한 표면 미세구조와 주상정 구조의 측면구조, 파장에 대한 약 2.0의 굴절률, 낮은 투과도와 화학 양론적 구조를 가지는 우수한 박막이 형성되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권5호
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• pp.563-569
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• 2012

대용량 화력발전 보일러 과열기와 재열기 튜브는 과열에 취약하여 보일러 정지 시 튜브 내부의 산화 스케일 두께를 측정하여 과열상태를 평가한다. 산화스케일 두께측정에 의한 튜브 온도예측은 튜브의 발췌가 불가피하고 정확한 과열지점의 선정과 튜브의 초기운전온도가 확보되지 못하면 유의한 튜브온도예측결과를 얻을 수 없는 문제점이 있다. 또한 해석적 방법에 의해 튜브 온도를 예측하는 경우 튜브 외부 연소가스에 대한 연소, 복사, 대류 및 난류유동에 대한 방대한 해석이 필요한 반면 순시적인 부하의 변동, 탄종의 변화 및 운전방법의 변화를 반영할 수 없으므로 지속적인 튜브의 온도를 예측할 수 없는 단점이 있다. 본 논문에서는 보일러 운전정보와 유로망 해석을 통해 튜브의 열유속을 계산하고 이를 이용하여 단시간에 튜브의 온도를 예측할 수 있는 기법을 제시하였다. 본 기법을 Larson-Miller Parameter 법과 같은 실용적인 튜브 손상평가기법과 결합하면 유용한 고온손상감시의 수단으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.211-216
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 휜튜브 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 휜튜브 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 휜튜브 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국자기학회지
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• 제25권4호
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• pp.111-116
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• 2015

Nd-Fe-B계 합금에 대한 HDDR(hydrogenation : 수소화 - disproportionation : 분해 - desorption : 탈가스 - recombination : 재결합) 공정에서 실질적인 어려움은 제조된 분말의 자기적 특성, 특히 보자력의 재현성이 대단히 낮다는 점이다. 본 연구에서는 수소파쇄 시 입자 내에 미세균열을 최대한 도입하고 이것이 HDDR 처리한 $Nd_{12.5}Fe_{80.6}B_{6.4}Ga_{0.3}Nb_{0.2}$ 합금 분말의 보자력의 재현성에 미치는 영향을 조사하였다. 수소파쇄된 분말 입자 내에 미세균열을 최대한 많이 도입하기 위하여 분해반응 전 고온에서 충분히 수소방출 처리를 실시하였다. 추가 수소방출처리를 실시하고 HDDR 처리하여 제조한 분말은 보자력 및 그 재현성이 향상되었다. 추가 수소방출로 결정격자가 수축하면서 입자 내에 더욱 더 많은 미세균열이 도입되고, 이로 인하여 분말의 HDDR 반응 시 입자 전체에 걸쳐서 HDDR 반응이 균일하게 진행 되어 보자력의 재현성이 향상되었다.

• 폴리머
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• 제25권4호
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• pp.575-586
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• 2001

안정화 폴리아크릴로니트릴(PAN) 섬유는 탄소섬유 제조에서 요구되는 온도보다 낮은 조건에서 여러 가지 열처리공정 인자에 따라 다른 물성을 갖는 준탄소섬유로 변환될 수 있다. 최근의 초기연구 결과에 의하면 약 1100$^{\circ}C$ 부근에서 적절한 준탄화공정은 준탄소섬유의 물성과 준탄소섬유/고분자 복합재료의 물성에 매우 중요하게 작용하는 것으로 조사되었다. 따라서, 본 연구의 목적은 안정화 PAN 섬유를 이용하여 여러 준탄화공정을 통해 준탄소섬유를 제조하고 그 물성을 조사하는 것이다. 준탄소공정은 800$^{\circ}C$까지의 저온영역과 1000$^{\circ}C$ 이상의 고온영역으로 나누어 행하였으며, 최종 준탄화온도, 승온속도, 체류시간, 승온단계, 분위기가스 등을 변화시켜가며 얻어진 준탄소섬유에 대한 화학조성, 물리적 특성, 열안정성, 미세구조, 기계적 특성 및 전기저항성을 조사하였다. 각 조건에서 얻어진 준탄소섬유에 대한 결과는 열처리전 안정화 PAN 섬유와 상업용 PAN계 탄소섬유의 물성과 비교 분석하였다. 본 연구의 결과는 조사된 물성이 주어진 여러 가지 준탄화공정 인자에 크게 의존하였음을 보여주었다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제11권2호
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• pp.263-268
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• 2004

곡물냉각기를 이용하여 벼의 냉각특성을 구명하기 위하여 RPC의 원형빈에서 2회의 냉각실험을 실시하였다. 1차 냉각 실험은 하절기에 200 톤 규모의 원형빈에서, 2차 냉각실험은 수확기에 300 톤 규모의 원형빈에 저장된 벼를 대상으로 실시하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1차 냉각실험에서 초기곡온 23.6$^{\circ}C$, 함수율 19.3%인 벼180.3 톤을 14$^{\circ}C$까지 냉각시키는데 52.5시간이 소요되었으며, 냉각을 통해 함수율은 약 0.6% 감소하였다. 또한, 2차 냉각실험에서 초기곡온 16.1$^{\circ}C$, 함수율 19.2%인 벼 272.2 톤을 5.5$^{\circ}C$까지 냉각시키는데 78.0시간이 소요되었다. 1, 2차 냉각실험에서 냉각공기온도를 각각 8.0, 5.5$^{\circ}C$로 설정하였을 때, 곡물냉각기출구의 냉각공기온도는 각각 8.0$\pm$0.48$^{\circ}C$, 5.7$\pm$0.84$^{\circ}C$로서 정밀하게 제어되고 있음을 알 수 있었으며, 2차 냉각실험에서의 온도편차가 1차 냉각실험에서보다 높게 나타난 것은 냉각부하가 적었고, 외기조건이 급격하기 변화하여 압축기 무부하전자변, 재열기 및 증발기에 공급되는 고온고압 냉매가스량, 응축기 송풍기가 제어되었기 때문으로 판단되었다. 1차 냉각실험에서 곡물냉각기에서 냉각된 공기량은 평균77.5㎥/min인데 비해 곡물층을 통과한 냉각공기량은 42.5㎥/min에 불과해 약 45%의 냉각공기가 누설되어 이에 대한 방지책이 필요하였다. 냉각부하가 큰 하절기에 실시한 1차 냉각실험에서는 댐퍼만이 제어되었으며, 소요전력은 평균 22.1㎾를 나타낸 반면, 냉각부하가 적은 수확기에 실시한 2차 냉각실험에서는 압축기의 무부하전자변, 응축기 송풍기 등이 제어되었으며, 소요전력은 평균 17.4㎾로 나타나 하절기에 비하여 약 27%정도의 에너지가 절감된 것으로 나타났다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제11권2호
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• pp.250-256
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• 2004

국내의 기상조건 및 벼의 수확후 처리여건에 적합한 곡물냉각기를 개발하고, 냉각능력, 재열능력, 가열능력, 소요전력 및 성능계수 등의 성능을 측정하여 설계조건에 적합한지를 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 압축기 무부하전자변과, 재열기 및 증발기에 고온고압의 냉매가스를 공급하여 냉각능력을 0∼100%까지 제어할 수 있고, 온도 5$^{\circ}C$이상, 상대습도 54∼95%의 정온정습 공기를 발생할 수 있는 1일 최대 벼 200톤을 냉각할 수 있는 곡물냉각기를 개발하였다. 이 곡물냉각기의 최대냉각능력은 35,284㎉/hr, 송풍량 및 정압은 각각 120㎥/min, 279mmAq이었으며, 재열기를 통한 냉각공기의 최대 온도상승 및 상대습도의 저하범위는 각각 7.6∼8.6$^{\circ}C$, 34.5∼41.0%이었으며, 최대가열능력은 5.6$^{\circ}C$이었다. 또한, 최대 소요동력은 22.8㎾이었으나, 압축기의 무부하 전자변이 작동될 때는 총소요동력의 33.3%, 압축기 소요축동력의 44.7%가 절약되는 것으로 나타났으며, 제어조건에 따라 전체소요동력의 26.7～33.3%정도가 절약되는 것으로 나타났으며, 냉동시스템의 성능계수는 과냉각으로 인해 표준냉동사이클하에서의 4.0보다 높은 4.71이었으며, 전성능계수는 1.8로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.119-125
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• 2017

로켓 노즐에 적용되는 내열재는 고온의 연소가스에 노출되어 표면이 파괴되고 내부의 수지재질이 열분해되는 복잡한 열화학적 변화를 겪으며 이러한 현상을 예측해야 노즐의 내열설계가 가능하다. 따라서 본 연구에서는 로켓 노즐 유동장과 탄소계 내열재의 표면삭마 및 내부 열반응을 통합하는 코드를 개발하여 노즐의 표면변화와 내열재 내부의 열응답을 도출하고자 하였다. 노즐 열유동장에서 발생하는 표면 열유속과 내열재 내부 열전도를 계산하기 위해 CFD를 사용하였으며 내열재 내부에서 발생하는 밀도변화와 흡열반응을 내부 에너지 방정식에 고려하였다. 또한 내열재 표면에서의 삭마계산을 위해 경계층 가정이 적용된 대수식을 이용하였다. 개발된 해석기법을 검증하기 위해 소형 시험모터에 대한 해석을 수행하였으며 해석결과 노즐 목의 삭마가 다소 크게 예측되었으나 내열재 형상변화 및 내부 열전도가 잘 해석되는 것을 확인하였다. 또한 실험에서 측정된 온도와 비교 시 가열 구간에서 유사한 가열 속도를 나타내는 것을 확인하였으며 온도 오차는 100K 내외로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제11권6호
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• pp.3-11
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• 2002

최근 전자산업의 발달로 인하여 폐 인쇄회로기판(PCB) 발생량이 증대되고 있으며 이는 유해물질 및 유가금속을 함유하고 있어 환경오염의 방지 측면 및 유용자원의 회수 측면에 있어서 재활용이 시급하다. 또한, 자동차의 배출가스 내의 대기오염 물질의 저감을 위하여 장착된 자동차 촉매에 백금족 금속이 함유되어 있어 폐기되는 자동차 촉매에서의 유가금속 회수 또한 필요하다. 이러한 유가금속을 회수하기 위하여 본 연구에서는 건식방법의 일종으로 고온처리에 의하여 발생하는 유해물질이 적으며 공정이 매우 안정적이라고 알려진 아크 전기로를 이용한 회수 방안을 고찰하였다. 생석회, 전로슬래그, 동슬래그를 사용하여 용제의 종류에 따른 유가 금속의 회수율을 관찰하였으며 직류 및 교류에 의한 영향 그리고 전류의 방향에 따른 유가 금속의 회수율을 살펴보았다. 용제의 종류에 따른 회수율에 있어서 전로슬래그나 동슬래그를 용제로 사용하는 것이 생석회에 비해 용융회수에 더 유리함을 파악하였다. 폐 PCB에 존재하는 유가 금속의 회수에 있어서 직류 및 교류의 영향에 대한 결과는 전체적으로 직류 기저 消 경우가 높은 회수율을 나타내었으며 이는 자동차 폐촉매의 경우에도 같은 양상이 관찰되었다. 폐기되는 PCB 및 자동차 촉매에서의 유가 금속 회수에 관한 본 연구에서 아크로처리에 의한 유가금속의 회수율은 평균적으로 95～97%정도로 상당히 높은 것으로 관찰되었다.