• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.33-55
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• 2016

PVD(Physical Vapour Deposition)코팅은 70년대 미국의 Multi-arc이란 기업에 의해 질화물계나 탄화물계 피막 증착이 가능한 아크이온플레팅(Arc Ion Plating) 기술이 산업에 소개되어, 주로 내마모나 내구성을 요구하는 금형, 절삭공구, 산업용 부품 분야 등에 적용되면서 꾸준한 성장세를 거듭해 왔다. 최근 들어 PVD기술은 그 수요의 급증과 더불어 보다 진화된 형태의 코팅장치 및 코팅피막들이 산업에 소개 되고 있다. 먼저 절삭가공분야에는 new composition, nano composite, multi-element composition, multi-layer, SML(Self Modification Layer)등의 코팅피막들이 단독 또는 조합된 형태로 개발되어 철계 소재를 대상으로 고경도 소재의 고속가공, 저경도~중경도 소재의 중속~고속 광범위영역에서 동시 절삭을 가능케 하였고, 비철.비금속 소재 절삭용으로 종전의 가스방식의 DLC(a-C:H)코팅을 훨씬 능가하는 ta-C Plus(Ultra super DLC) 코팅이 개발되어 고 Si함량의 Al-Si계 합금, Cu-W계, 고 섬유 CFRP, CFRM 및 반소결 상태의 세라믹 소재들을 황삭에서 정삭까지 단일 공정으로 절삭이 가능한 고성능 공구들이 개발보급되고 있다. 금속 성형분야에는 고장력 강판을 냉간에서 성형 가능한 Lubricative multi-layer coating, 열간 또는 고온에서 성형이 가능한 functional multi layer과 이형성이 더한층 개선된 dimpled(or embossed) functional multi layer 코팅들이 개발되어 산업현장에 빠르게 확산되고 있다. PVD 코팅의 또 다른 주요 적용분야로 의료분야를 들 수 있는데, 이는 코팅의 대다수가 고경도의 생체친화적인 특성을 가진데 착안되었으며, 흔히 현대성 질환이라 일컫는 과민성 체질, 과체중 및 허약체질 환자의 증가와 각종 재해 및 사고의 증가 및 인간 수명 증가에 따른 인공적인 시술의 요구증가에 편승하여 이 분야의 시장 또한 가파르게 성장하고 있다. 또한 대량으로 양산 적용단계에 접어든 자동차 핵심부품들을 비롯해서 각종 산업용, 방산용 기계 부품에도 성능 향상, 내구성 향상, 환경친화성 등 다양한 목적으로 확대 적용되고 있는 사례들을 본 발표를 통해 간략하게나마 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.40.2-40.2
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• 2011

초경합금은 경도가 높은 재료를 말하며 일반적으로는 탄화텅스텐(WC)계 재료를 말한다. 국내 현재 초경합금 동향은 반도체 산업, 내마모성 공구, 절삭공구, 금형 등 많은 분야에 사용되어지고 있다. 또한 최근 들어 FSW (Friction Stir Welding, FSW)기술이 발전함에 따라 접합기술개발이 다양화되면서 FSW Tool의 고성능의 초경 재료가 요구되어지며 장수명의 Tool개발이 되어야 한다. 국내에서는 초경 합금 재료로 사용되어지고 있는 텅스텐 카바이드(WC)와 코발트(Co)를 이용하여 많은 연구가 진행되었다. 본 실험에서는 텅스텐 카바이드와 코발트 및 몰르브덴 카바이드를 혼합하여 소결체를 제조하였다. 실험에 사용된 텅스텐 카바이드는 높은 경도를 가지고 강한 취성을 나타내며, 소결에 어려운 단점이 있다. 이러한 단점을 코발트와 몰리브덴 카바이드를 첨가하여 소결온도를 낮춰주는 역할과 액상 소결시 텅스텐카바이드 입자사이에 침투하여 액상소결에 의한 치밀화가 가능하게 해주며 인성이 향상되어 고인성 재료를 만들 수 있었다. 본 실험에서는 합성과 치밀화가 동시에 진행되는 SPS (Spark Plasma Sintering:SPS) 장비를 이용하여 실험을 진행하였다. 이 방법은 방전플라즈마 소결 공법으로, 기존의 연소법과 열간 가압기술(Hot-press, HIP)을 결합한 방식으로 단 시간, 단일공정으로 치밀한 소결체를 얻을 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 $WC-5Mo_2C$-5wt%Co 소결체 제조를 위해 원소 분말을 Horizontal ball milling 혼합하였다. 균일하게 혼합된 분말을 흑연다이에 충진하여 펄스전류와 기계적 압력을 동시에 가하여 $WC-5Mo_2C-5Co$ 복합재료를 제조하고 소결체의 밀도, 순도, 상변태, 미세조직 등을 분석 및 평가하였다. SPS공정 조건은 고진공하에서 $1,200^{\circ}C$-60MPa, 펄스비 12:1 조건으로 수행하였으며, 얻어진 $WC-5Mo_2C-5Co$ 소결체의 상대 밀도는 98%이상 이였다. 또한, 결정립 크기는 약 400 nm였으며, 경도는 $2,453kg/mm^2$를 나타내었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.10
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• pp.1499-1505
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• 2010

In general, magnetic abrasive polishing can be used to effectively produce a mirror-like surface; however, industrial applications of this process involve some unsolved problems. For example, the polishing efficiency is low, and the used abrasives have to be treated. In this study, which is aimed at solving these problems, a novel medium of silicone gel, consisting of ferromagnetic particles and abrasives, is developed, and the effect of this medium is assessed on the basis of Taguchi's experimental method. The workpiece is a tungsten carbide steel and the surface roughness after magnetic abrasive polishing using the silicone gel is evaluated.

• Tunnel and Underground Space
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• v.30 no.3
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• pp.181-192
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• 2020

Pin-on-disk test is a suggested abrasion testing method by ASTM (American Society for Testing and Materials). This briefly illustrated the Archimedean spiral motion of a pin type specimen on a disk. To apply this method to rock cutting tools, a constant linear velocity (CLV) is precisely maintained during the test. We defined the two velocity vectors (RPM and horizontal speed) which connected to the resultatnt velocity. We derived a differential equations for the two parameters under CLV condition. It was difficult to find a exact solution. Previous literatures had been reviewed, and an approximate solution was investigated. We mathematically simulated the result for a certain parameter, and examine the accuracy of the solution.

• Journal of Power System Engineering
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• v.12 no.3
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• pp.66-71
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• 2008

Diamond-like-carbon (DLC) coatings could be good candidates as solid lubricants for cutting tools in dry machining of aluminum alloy. In this work, DLC thin films were produced as a friction reduction coating for WC-Co insert tip using the plasma immersion ion beam deposition (PIIED) technique. DLC coatings were also coated on $Al_2O_3$ specimens and high temperature wear tested up to $400^{\circ}C$ in dry air to observe the survivability of the DLC coating in simulated severe cutting conditions using a pin-on-disc tribotester with Hertzian contact stress of 1.3GPa. It showed reduced friction coefficients of minimum 0.02 up to $400^{\circ}C$. And cutting performance of DLC coated WC-Co insert tips to Al 6061 alloy were conducted in a high speed machining center. The main problems of built-up edge formation in aluminum machining are drastically reduced with improved surface roughness. The improvements were mainly related to the low friction coefficient of DLC to Al alloy and the anti-adhesion of Al alloy to WE due to the inertness of DLC.

• Journal of IKEEE
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• v.23 no.4
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• pp.1387-1392
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• 2019

Aspherical mirrors have lighter weight and better performance than spherical mirrors, but it is difficult to process their shape and measure the processing precision. Especially, large aperture aspherical mirrors mounted on satellites need high processing precision and long processing time. The computerized numerically controlled machine of gantry type has been used in polishing process, but it has difficulties in processing the complex shapes due to the lack of degrees of freedom. In order to overcome this problem we developed a polishing system using an articulated industrial robot. The system consists of tool path generating program, real-time robot monitoring, and control program. We show the performance of the developed system through the computer simulation and actual robot operation.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.15 no.2
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• pp.111-117
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• 2016

The cutting performance of a developed small-angle spindle tool was investigated with Al6061 using a TiAlN coated high-speed steel end mill. Up-cut and down-cut processes in a milling machine were carried out at the range of 1000-4000 rpm for spindle speed and 50-300 mm/min for feed rate. As a result, the highest cutting force in the Fx direction was obtained from the up-cut process when the spindle speed was 1000 rpm and the feed rate was 100 mm/min. In the Fy direction, the highest cutting force appeared in the up-cut process at a feed rate of 250 mm/min at the same spindle speed. Conversely, the lowest cutting force came out in the up-cut process at a spindle speed of 4000 rpm and a feed rate of 50 mm/min. As for surface finish, the finest surface roughness was obtained as Ra 0.7642 um at a spindle speed of 4000 rpm and a feed rate of 50 mm/min. Consequently, given the cutting performance of the developed small-angle spindle tool, we conclude that its use in industrial practice is feasible.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.10a
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• pp.434-440
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• 1993

국제경쟁력 향상을 위한 주요채택전략으로 유연자동화제조시스템의 보급이 급격히 확대되고 있다. 그러나 시스템의 개발.제작과 운영을 담당할 기술자,기술관리자 및 고급기능인의 확보가 전제되지 않는한 성공적인 투자를 기대할 수가 없다. 본 논문에서는 이러한 담당자 양성시 필수과정인 연구개발실험 및 운영실습에 사용될 적정한 유연자동화제조시스템의 개발과정중 일부인 개념설계 및 Layout내용을 정리하여 보고한다. 기본적으로 적정비용으로 일반산업용과 동일한 기능 (Hardware는 경절삭산업용, 소프트웨어는 일반산업용)을 갖춘 시스템으로서 실험 침 실습에 들어가는 비용도 최소화할 수 있도록 설계한다. 또한 System Controller는 시스템 성능향상과 무인가동시간확장에 필요한 소프트웨어 (공구상태감시, 자동측정 및 보정,Dynamic Scheduling등) 의 개발과 실험이 용이하도록 구성하고,산학연 공동연구체제를 구축하여 지속적인 개발이 가능케 한다. 필요시 모든 Source Program도 공개할 예정이다.

• Proceedings of the ESK Conference
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• 1995.10a
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• pp.231-239
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• 1995

인간중심의 작업설계는 오래전 부터 공학의 중요한 과제로 여겨왔다. 이에 인간은 여 러가지 다양한 형태의 도구를 만들고 개선해 왔으며, 이 중 Handtool은 중요한 도구 중의 하나 이다. 인간과 도구가 그 사용에 있어 최적의 조화를 이루어갈 때 위험요소는 사라지게 되고 작업의 부하는 줄어들며, 작업시간의 단축과 함께 작업의 정확도는 나아지게 된다. 기술의 발달은 갈수록 복잡하고 위력적인 도구를 발명해 내고 있지만 아직도 우리의 주변에는 이의 설계에 있어 인간공학적인 요소가 충분히 고려되고 있다고는 할 수 없다. 실제로 최근에 와서는 많은 수 공구들이 동력화되고, 그 성능은 갈수록 나아져 가고 있는 반면, 이의 사용 으로 인한 사고라든지, CTS(Carpal Tunnel Syndrom)과 같은 누적외상병은 별로 나아짐이 없이 경우에 따라서는 오히려 심해져가고 있다. 따라서 도구의 인간공학적인 다지인의 목적은 위험요소의 제거, 작업부하의 절감 그리고 작업능력의 향상에 있다고 할 것이다. 기존의 연구 중 개별적인 Handtool의 인간공학적인 디자인의 예는 이미 많이 연구가 되어 있다. 그러나 이 러한 연구들의 사례는 일관된 시스템적인 접근방식을 갖지 못하여 본 연구에서는 인간공학적인 측면에서 Handtool의 설계를 위해 고려되어야 할 요소와 함께 그 체계적인 접근방식을 제시한다.

• Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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• 2001.10a
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• pp.3-7
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• 2001

In this study, the effect of WC and group IV elements on the cutting performance in turning is investigated. The composition of WC was changed from 5 to 20% to determine the effect of WC on the cutting performance of cermet tool. The more WC was added, the longer the tool life of the cermet tool was. The cermet with 20% WC showed the best fracture toughness. The cermet tool with 20% WC showed the best cutting performance among the various WC composition. The effect of group IV elements ; ZrC, ZrN and HfC was also investigated by adding each of them to manufacture the cermet tool with fixed 14% WC composition. The cermet with 1% group IV HfC and 14% WC showed the best cutting performance among the investigated cermet tools.