• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.1243-1248
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• 2018

금속분말 야금은 금속이나 금속산화물의 분말을 금형에 넣어 프레스로 압축 성형한 후에 고온으로 가열 소결하면 굳어지는 현상을 이용하여 독특한 모형의 부품이나 일정한 형태의 제품을 만드는 제조 기술이다. 분말 야금 프레스 장비는 자동차, 전자 부품 등의 핵심 정밀 부품을 만드는데 사용되기 때문에 이를 위하여 정밀한 서보 모터를 사용하여 제작되는 경우가 대부분이다. 본 논문에서 설계 및 구현한 지능형 정밀 서보제어 분말 성형 프레스 시스템은 상부 램 부분은 기계식 캠축을 사용하고 하부 램 부분은 고정밀 서보 시스템을 활용하여 정밀하게 제어함으로써 가격대를 낮추면서도 정밀도를 유지할 수 있는 장점을 가진다. 또한 OPC 기반의 모니터링 및 공정 데이터 수집 시스템을 설계 및 구현함으로써 향후 빅 데이터를 활용한 스마트 제조 관리 시스템에 적용될 수 있는 확장성을 제공한다.

• 소성∙가공
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• 제30권3호
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• pp.142-148
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• 2021

In hot forging analysis, the interfacial heat transfer coefficient (IHTC) is a very important factor defining the heat flow between the die and the material. In particular, in the hot forging analysis of aluminum 6xxx series alloy, which are used in automobile parts, differences in load and microstructure occur due to changes in surface temperature according to the IHTC. This IHTC is not a constant value but changes depends on pressure. This study derived the IHTC under low load using aluminum 6082 alloy. An experiment was performed by fabricating a compression die, and a heat transfer analysis was performed based on the experimental data. The heat transfer analysis used DEFORM-2D, a commercial finite element analysis program. To derive the IHTC, heat transfer analysis was performed for the IHTC in the range of 10 to 50 kW/m²℃ at intervals of 10kW/m²℃. The heat transfer analysis results according to the IHTC and the actual experimental values were compared to derive the IHTC of the aluminum 6082 alloy under low load.

• 한국주조공학회지
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• 제43권4호
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• pp.187-193
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• 2023

쉘 중자 공법은 성형성, 탈사성에 있어서는 뛰어난 프로세스이나, 고온의 알루미늄 용탕이 중자와 접촉할 때 수지의 열분해에 의한 가스발생이 필연적이며, 이의 배출이 원활하지 못할 때에는 주물내부에 기공 등으로 남게 되어 주조품의 내기밀성에 직접 영 향을 미친다. 쉘 중자 이용 시 가스발생거동에 대해서는 일본에서 약간의 연구가 있었으나, 직접적인 예측 결과는 발표되지 않았고, 특 히 가스발생에 대한 모델링이 성립되어 있지 않아 이의 연구는 아주 미미한 상태이다. 개발되는 코어에 대한 온도-가스량과의 관 계를 고려한 발생 가스량 시뮬레이션 프로그램을 개발하고, 이를 이용하여 실린더 헤드 제품의 코어 금형 설계 및 저압주조 시 금속 용탕의 유동 및 응고 거동을 해석하고 주조결함 발생을 예측하여 결함발생을 최소화 하는 주조방안 도출하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.310-315
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• 2017

자동차용 방수커넥터는 외부로부터 방수가 필요한 전장부품인 와이어 하네스(Wire Harness)에 연결되어 있는 핵심기능부품이며 특히 와이어씰(Wire Seal) 부품은 고온, 다습, 저온, 먼지, 약품 등의 복합적 환경에서도 체결부 기밀성이 확보되어야 한다. 이러한 와이어씰은 최근 기존의 고상실리콘고무(Heat Cure Rubber)대신 친환경 소재이며 기계적 특성이 우수한 액상실리콘고무(LSR)를 적용하고 있다. 그리고 LSR용 와이어씰을 액상사출성형(Liquid Injection Molding)공정으로 제조할 경우 고상실리콘고무를 제조 하긴 위한 압축성형방식에 비해 사이클타임이 10배이상 빠르고 스크랩이 발생하지 않아 재료의 손실이 없으며 가류 및 생산을 위한 전후처리 과정이 필요 없기 때문에 원가 절감효과가 큰 이점이 있다. 하지만, 방수커넥터를 제조하기 위한 LSR 다캐비티 사출성형공정에서는 일정한 품질의 제품을 확보하기 위하여 캐비티간 균일한 경화온도를 유지하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 캐비티간 온도 편차를 최소화 하기 위하여 카트리지 히터의 용량을 위치마다 다르게 설계한 후 열전달 해석과 최적화 모듈을 연계하여 최적의 카트리지 히터 용량을 빠르고 효율적으로 도출하였다. 최적화 해석결과 일정한 히터 용량을 적용한 경우에 비하여 캐비티간 온도 편차는 $13.1^{\circ}C$에서 $8.1^{\circ}C$로 감소 시켜 균일 경화를 위한 온도 편차 $10^{\circ}C$ 이내인 설계 기준을 만족시킬 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 1999년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.3-4
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• 1999

최근 산업이 고속도화, 고능률화 및 고정멸화의 추세로 발전함에 따라 우수한 내마모성, 인성, 고온 안정성 및 내구성을 갖는 공구 및 금형을 요구하게 되었다. 그러나 이와같은 성질들은 어떤 단일 재료에서는 얻을 수 없으며 적당한 기판공구나 금혈위에 내마모성 보호피막을 coating함으로 비교적 저렴하게 얻을 수 있다. 화학증착법으로 TiC, TiN등을 증착시킬때에는 $1000^{\circ}C$정도의 반응온도가 필요하며 이러한 증착온도는 모재가 초경합금일때는 문제가 안되나 강재일 경우 모재의 연화와 칫수변화의 문제를 야기시킨다. 최근에는 플라즈마를 사용하여 증착반응온도를 $550^{\circ}C$ 이하로 낮추는 플라즈마 화학 증착볍(PACVD)이 대두되고 있다. 그러나 이 방법어서 는 뚱착하려는 금속원소가 TiCl4의 형태로 공급되고 있으므로 생성된 층이 염소를 포함하고 있다. 이 층에 잔존하는 염소는 층의 기계적 성질을 저하시키고 층내의 stress를 유발시킨다. 또한 HCI개스의 생성으로 인하여 펌프 및 장비의 부식이 촉진 된다 이러한 결점을 극복하기 위하여 금속유기화합물 전구체(metallo-organic precursor)로 $TiCl_4$를 대체하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며 본 연구실에서 이에 대하여 연구한 결과를 소개하고자 한다. diethylamino titanium을 전구체로 사용하여 $H_2,\;N_2,\;Ar$분위기하에서 pulsed d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 $150~250^{\circ}C$의 저온에서 Al 2024 기판에 TiCN층 형 성을 하였다. 전구체 증발온도는 $74~78^{\circ}C$의 온도범위어야 하며 고경도의 코탱층은 54% duty, 14.2kHz, 450V의 조건에서 얻어졌으며 duty, 주파수, 전압이 증가함에 따라 경도는 저하되었다. 이때의 표면 morphology를 SEM으로 조사한바 dome structure가 크게 발달되었음을 알 수 있었다. 본 실험의 온도 범위내에서 얻은 TiCN 증착반응의 활성화에너지는 7.5Kcal/mol이었다. 증착된 TiCN층은 우수한 내마모섣을 나타내었으며 스크래치테스트 결과 17N의 엄계하중을 나타내었다. 본 연구에서 변화 시킨 duty, 주파수, 전압의 범위에서는 층의 밀착력은 크게 변화하지 않았다. titanium isopropoxide를 전구체로 사용하여 Hz, Nz 분위기하에서 d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 Ti(NCO) 코팅층을 SKDll, SKD61, SKH9 공구강에 형성시키는 공정을 개발하였다. 최적의 Ti(NCO) 코탱층을 얻기 위해 유입전구체 부피%의 양은 향착압력의 5%를 넘지 않아야 되고 수소와 젤소 가스비가 1:1일 때 가장 높은 코팅층의 경도값을 나타내었다. 수소와 질소 가스비가 3:7일 때 TiFeCr(NCO)의 복화합물 코팅층이 형성됨을 알 수 있었고 500t의 증착온도에서 얻은 Ti(NCO) 코팅층이 높은 경도값과 좋은 내식성을 나타내었다. 또한 이와같은 Ti(NCO) 코팅공정과 본 실험실에서 개발한 확산층만 형성시키는 plsma nitriding 공정을 결합하여 복합코탱층을 형성하였는데 이 복합코팅층은 고경도와 우수한 내마모성, 내식성 뿐만 아니라 10)N 이상의 뛰어난 밀착력을 나타내었다. 현재 많이 사용되고 있는 PVD법은 step coverage가 좋지 않은 점과 cost intensive p process라는 단점이 있다. MO-PACVD법은 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법으로서 앞으로 지속적인 도전이 요구되는 분야이다.

• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.31-39
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• 1999

최근에 플라스틱 복합재료는 고강도, 초경량이라는 재료의 우수한 성질과 높은 생산성으로 인해서 그 활용도가 급속히 증가하고 있고, 그 중 섬유강호 플라스틱 복합재료는 가장 각광받는 재료중 하나이다. 본 연구에서는 연속섬유강화 플라스틱 복합재료를 열간 압축성형법을 이용하여 성형조건을 변화시켜 성형한 후 성형품의 성형성에 대하여 연구하였다. 연속섬유강화 플라스틱 복합재료를 압축 성형할 때 발생하는 문제점은 유동 속도차에 의한 섬유와 모재간의 분리현상이다. 이 분리현상으로 인해 성형품은 불균질해지고 이방성이 되어 기계적 특성 등에 영향을 받는다. 그러므로 분리에 영향을 미치는 섬유구조 및 기하하적 형상 등 성형조건을 연구할 필요가 있다. 니들펀칭 횟수 NP=0 punches/$\textrm{cm}^2$인 경우 성형시 모재와 강화재간의 분리현상이 증가하여 성형품의 성형성에 큰 영향을 미친다. 또한 펀치의 반경 rp=1mm일 경우 압축성형에 의한 큰 형상변화에 의하여 역시 분리현상이 증가한다. 본 논문에서는 성형공정 인자들이 제품의 성형성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 연속섬유강화 플라스틱 복합재료를 니들펀칭 횟수를 변화시켜 복합판을 제작한 후, 펀치의 반경을 변화시켜 고온 압축성형 하였을 때 일어나는 불균질도와 성형품의 두께를 측정하여 비교하고, 이에 미치는 금형 코너부의 반경 및 니들펀칭 횟수의 영향에 대해서 검토한 결과를 보고한다.

• Elastomers and Composites
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• 제10권2호
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• pp.136-156
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• 1975

고무는 불량열전도체(不良熱傳導體)이며 두께가 두꺼우면 내부(內部)가 적정온도수준(適正溫度水準)에 이르기 전까지 가황시간(加黃時間)이 길어진다. 가황온도(加黃溫度)가 상승(上昇)할수록 가황물(加黃物)의 물성(物性)은 열화(劣化)되는 경향(傾向이) 있다. 천연(天然)고무든지 합성(合成)고무든지 간(間)에 과가황(過加黃)에 대(對)한 저항성(抵抗性)이 나쁘므로 특(特)히 고온가황(高溫加黃)에 대(對)해 민감(敏感)하다. 이것은 고온(高溫)에서 단시간(短時間) 가황(加黃)일수록 가속(加速)된다. 평탄가황배합물(平坦加黃配合物)의 경우에서 보더라도 내부(內部)가 적절(適切)히 가황(加黃)되기도 전(前)에 외부(外部)는 과가황(過加黃)이 되는 수가 있다. 근래(近來) 발간(發刊)된 문헌(文獻)에서도 이러한 내용(內容)이 잘 설명(說明)이 되어 있는데 다른 각도(角度)에서 고찰(考察)해 볼것 같으면 정체시간(停滯時間)이 비교적(比較的) 길지 않는 한(限) 가황시간(加黃時間)은 정체시간(停滯時間)과 sheet 가황시간(加黃時間)과의 합(合)이라고 말할 수 있겠다. 예(例)를 들어 설명(說明)하자면 $130^{\circ}C(266^{\circ}F)$에서 정체시간(停滯時間)이 10분(分)이고 sheet 가황시간(加黃時間)이 20분(分)인 제품(製品)은 이 온도(溫度)에서 30분간(分間) 가황(加黃)해야 된다는 것이다. 온도계수(溫度係數)를 2라고 가정(假定)할 경우 $140^{\circ}C(284^{\circ}F)$에서의 가황시간(加黃時間)은 $30\times\frac{1}{2}=15$분(分)이 아니라 $20\times\frac{1}{2}+10=20$분(分)이 된다. 크기가 큰 제품(製品)은 보통(普通) 다음에 있는 여러 방법(方法)들 가운데 한 가지 또는 여러가지를 조합(組合)하여 가황(加黃)시킨다. a) 크기가 작은 것에 대한 것 보다 낮은 온도(溫度)에서 가황(加黃)한다. b) 침투가황-제품(浸透加黃-製品)을 가압하(加壓下)에 두고서 외부가황(外部加黃)은 단속(斷續)시키고 열(熱)이 중심(中心)으로 침투(浸透)하게 한다. c) 단계가황(段階加黃)-처음에는 저온(低溫)에서 시작(始作)하여 일정간격(一定間隔)을 두고 점차(漸次) 온도(溫度)를 상승(上昇)시켜 최종적(最終的)으로 가황온도(加黃溫度)까지 올린다. d) 가능(可能)하다면 metal base나 금형(金型)에서 고무를 증기가황(蒸氣加黃)시킬 경우에 있어서 속이 빈 축(軸)을 사용하여 내부(內部)로 부터 가열(加熱)하면 가황시간(加黃時間)이 단축(短縮)된다. e) 냉각중(冷却中)의 후가황(後加黃)-이것은 가열장치(加熱裝置)에서 끄집어낸 후 제품(製品)의 외부(外部)를 냉각(冷却)시키는 방법(方法)이다. 가열(加熱)된 제품(製品)이 쌓여 있거나 적절(適切)하게 냉각(冷却)되지 않을 때 가황(加黃)이 추가적(追加的)으로 되거나 과가황(過加黃)이 될 우려가 있는 제조공정(製造工程)에서는 흔히들 이 방법(方法)을 무시(無視)하고 있다. 여기서 강조(强調)해 두어야 할 것은 항상 제품(製品)의 외부(外部)를 완전(完全)히 가황(加黃)시킬 필요(必要)는 없다는 것이다. 다공성(多孔性)이나 기포생성(氣泡生成)을 조장(助長)하는 불량가황상태(不良加黃狀態)와 표면(表面)에서의 과가황상태간(過加黃狀態間)의 균형(均衡)을 취(取)해 줘야 하는데 물론(勿論) 이때는 가황시간(加黃時間)을 단축(短縮)시켜야 한다는 경제적(經濟的)인 측면(側面)도 아울러 고려(考慮)해야 한다. 이것은 고무기술자(技術者)가 당면(當面)해야할 과제(課題)에 속(屬)하며 바람직 한것은 본장(本章)의 내용(內容)이 여러 상황하(狀況下)에서 당면(當面)한 문제(問題)에 대(對)해 어떻게 대처(對處)해 야 할지를 모르는 여러 기술자(技術者)들에게 도움이 되었으면 하는 것이다.