• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.40-40
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• 2010

산업현장에서는 파이프 또는 탱크류의 1GR용접에서 안정적인 이면비드를 가지는 루트패스 용접을 위해 2~3mm의 루트갭을 띄우고 용접봉 또는 필러와이어를 사용하는 TIG용접을 주로 한다. TIG용접은 고품질의 이면비드가 얻어지며, 용접인자의 제어가 쉽다는 장점이 있어 루트패스 용접에 많이 사용되고 있지만, 루트갭을 띄우면 이면비드는 잘 얻어지지만 용착금속량이 많아지게 되어 제작원가가 상승되고, 또한 소모성 와이어를 사용하는 GMAW에 비해 생산성이 낮다. 따라서, 안정적인 이면비드를 가지면서 생산성이 높은 1GR GMAW 루트패스 용접공정의 개발이 요구되지만, 이 경우도 루트갭이 2~3mm로 정해져 있으면 Fit-up공정에서 공수가 많이 필요하므로 근본적으로 루트갭이 없는 그루브에 대한 루트패스 용접이 더 바람직하다. 본 연구에서는 루트면 2.7mm를 가지는 U-그루브의 갭 없는 루트패스 용접에서 안정적인 이면비드가 형성되는 조건을 검토하기 위해 2.7t의 평판에 대하여 경사상진 각을 주고 기초 실험 후, U-그루브 맞대기 용접 실험을 진행하였다. 이 때, 경사상진 각은 용융금속이 중력으로 인해 아크 후방으로 밀리게 되고, 그로 인해 아크가 모재에 직접 닿게 되어 용입이 더 깊게되므로, 이면비드의 형성에 더 유리하다. 두께 2.7t의 연강 시편 2개를 갭 없는 I-그루브 맞대기 이음에서 Ǿ1.2 연강 솔리드 와이어를 사용하여 GMAW용접을 실시하였고, 용접전류, 용접속도, 경사상진 각, 위빙 폭, 위빙 주파수를 변경하여 각 조건에 대한 이면비드를 관찰하였다. 그 결과 경사상진 각 $25^{\circ}$, 전류 200A, 위빙폭 3mm, 위빙주파수 3Hz의 조건에서 안정적인 이면비드를 얻을 수 있었다. 또한, 현장에서 Fit-up중 발생할 수 있는 루트갭의 문제에 대하여 루트갭 1.2mm의 I-그루브 맞대기 용접에서 경사상진 각, 위빙 폭, 위빙 주파수는 갭 없이 실시한 실험에서 얻어진 가장 안정적인 결과를 사용하였고, 용접 전류, 용접 속도를 변경하여 이면비드를 관찰하였다, 그 결과 갭이 없을 때보다 약 80A 낮은 전류 조건인 120A에서 안정적인 이면비드를 얻을 수 있었다. 앞선 실험들을 기초로 하여 U-그루브 맞대기 용접을 실시 하였고, I-그루브 맞대기 용접에서 사용한 조건들과 유사한 용접 전류, 용접 속도에서 안정적인 이면비드를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.24-24
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• 2010

마찰교반접합법은 특정한 회전수로 회전하는 용접 툴을 이용하여 접합하고자 하는 피접합재의 맞댄면에 삽입시킨 후 툴을 이동시키거나 혹은 시편을 견고하게 고정시킨 장치(backing plate)가 움직여 고상 상태에서 접합이 이루어진다. 알루미늄, 마그네슘 등 비교적 융점이 낮은 저융점 재료의 재료에 처음 적용이 되어 많은 연구가 활발히 진행되었고 타 용접방법에 비해 우수한 접합특성을 나타내었다. 최근 이러한 마찰교반접합은 이러한 저융점 재료를 넘어서 스틸, 타이타늄, 니켈 등과 같은 고융점 재료 등에 대한 적용이 늘어나고 있다. 마찰교반접합을 이용하여 이러한 고융점 재료의 접합 경우 내마모성 및 내열성 등의 내구성이 갖추어진 툴과 이러한 툴을 냉각시킬 수 있는 냉각 장치 등이 필요로 하나 경제적 측면이나 접합부의 우수한 특성 등을 고려 할 때 그 적용 및 발전 가능성이 매우 높다고 볼 수 있다. 2상 스테인레스 강은 금속 조직적으로 페라이트와 오스테나이트 상이 거의 1:1의 동등한 비율로 매우 미세하게 결합된 구조를 가지고 있다. 또한 이상 스테인레스 강은 각상의 개개의 특성에 기인하여 염소 분위기에서 응력부식 저항성이 우수하고, 공식과 틈부식에 대한 저항성이 매우 뛰어나다. 그리고 이상 스테인레스 강은 비교적 고가인 Ni이 일반 오스테나이트 스테인리스 강의 약 1/2의 수준으로 적게 포함이 되어 경제적인 이점을 지니고 있으며 또한 용접성이 좋아 산업계의 수요는 현재 점차 증가하고 있는 상황이다. 하지만 이러한 이상 스테인리스 강은 용접 후 페라이트 상의 조대화, 그리고 페라이트 상의 분율이 오스테나이트 상의 분율보다 높아지게 되어 용접부에서의 저온 인성 감소 및 내식성 저하 등의 문제가 발생하게 된다. 그리하여 용접 시 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 입열량의 조절이 가장 필요로 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 마찰교반용접을 이용하여 두께 3mm의 대표적인 이상 스테인리스 강인 SAF2205 스테인리스 강에 대해 맞대기 마찰교반접합을 실시하였다. 툴 회전속도를 변수로 하여 접합을 실시하였으며 접합 시 툴은 $Si_3N_4$ 툴을 사용하였다. 접합 후 외관상태 점검, 미세조직 관찰, 경도 및 인장강도 측정 등의 실험을 실시하였고, 이러한 결과를 이용하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.6 no.2
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• pp.143-150
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• 1997

In this study, doffusion barrier properties of 1000 $\AA$ thick molybdenum compound(Mo, Mo-N, $MoSi_2$, Mo-Si-N) films were investigated using sheet resistance measurement, X-ray diffraction(XRD), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), Scanning electron mircoscopy(SEM), and Rutherford back-scattering spectrometry(RBS). Each barrier material was deposited by the dc magnetron sputtering and annealed at 300-$800^{\circ}C$ for 30 min in vacuum. Mo and MoSi2 barrier were faied at low temperatures due to Cu diffusion through grain boundaries and defects in Mo thin film and the reaction of Cu with Si within $MoSi_2$, respectively. A failure temperature could be raised to $650^{\circ}C$-30 min in the Mo barrier system and to $700^{\circ}C$-30 min in the Mo-silicide system by replacing Mo and $MoSi_2$ with Mo-N and Mo-Si-N, respectively. The crystallization temperature in the Mo-silicide film was raised by the addition of $N_2$. It is considered that not only the $N_2$, stuffing effect but also the variation of crystallization temperature affects the reaction of Cu with Si within Mo-silicide. It is found that Mo-Si-N is the more effective barrier than Mo, $MoSi_2$, or Mo-N to copper penetraion preventing Cu reaction with the substrate for $30^{\circ}C$min at a temperature higher than $650^{\circ}C$.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.21 no.3
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• pp.25-29
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• 2014

Plasma organic thin film for PCB surface finish is a potential replacement of the conventional PCB finishes because of environment-friendly process, high corrosion-resistance and long shelf life over 1 year. In this study, solder joint properties of the plasma organic surface finish were estimated and compared with OSP surface finish. The plasma surface finish was deposited by chemical vapor deposition from fluorine-based precursors. The thickness of the plasma organic coating was 20 nm. Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) solder was used as solder joint materials. From a salt spray test, the plasma organic coating had higher corrosion resistance than the OSP surface finish. The spreadability of SAC305 on plasma organic coating was higher than that on OSP surface finish. SEM and TEM micrographs showed that the interfacial microstructure of the plasma surface finish sample were similar to that of the OSP sample. Solder joint strength of the plasma finish sample was also similar to that of the OSP finished sample.

• Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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• v.26 no.4
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• pp.373-388
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• 2010

Fracture causes serious problems in many instance of prosthetic failures. But it is hard to find the definite causes when fractures occur. Fractography encompasses the examination of fracture surfaces that contain features resulting from the interaction of the advancing crack with the microstructure of the material and the stress fields. All fractured specimens(implant retaining screw) retrieved from Gangneung-Wonju national university dental hospital for 3 years(from 2007 to 2009). After pretreatment of samples, the scanning electon microscope were used for surface examination and fracture analysis. In case of most of the fractured specimens, fracture took place by fatigue fracture and fractured surface represents fatigue striation. Fatigue striation indicate the progression of the crack front under cyclic loading, are characteristic of stage 2 crack growth. The site of crack initiation and stage 1 crack growth were not easily identified in any of the failure, presumably because of the complex microstructural features of the polycrystalline sample. In case of fractured by overload, dimpled or cleavage surface were observed. Using the interpretation of characteristic markings(ratchet mark, fatigue striation, dimple, cleavage et al) in fracture surfaces, failure events containing the crack origin, crack propagation, material deficiency could be understand. Using the interpretation of characteristic markings in fracture surfaces, cause and mechanism of fractures could be analyzed.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.26.2-26.2
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• 2010

최근에는 차세대 조명용 후보광원인 고출력 백색 LED를 개발하기 위한 경쟁이 치열하며, 이를 위해 업체가 고심하고 있는 가장 큰 문제 중의 하나가 칩에서 발생하는 열을 어떻게 관리하는가 하는 방열의 문제이다. 따라서, LED의 가장 큰 특징인 장수명을 손해보지 않기 위해서는 칩에서 발생되고 있는 열을 외부에 확산시키기 위한 기술 개발이 필수적이다. 다양한 방열소재 중 W-Cu 복합재는 W의 낮은 열팽창계수와 Cu의 높은 열전도도로 인해 방열소재로써 유망한 소재로 주목받고 있으나, 우수한 열적 특성을 발현하기 위해서는 고치밀화를 갖는 W-Cu 복합재 제조가 우선적으로 필요하다. W-Cu 복합체는 일반적으로 액상소결법을 통해 균일한 미세조직을 얻을 수 있으나, 열팽창계수를 낮추기 위해 Cu 함량이 적어지게 되면 치밀화가 어려우며 이를 해결하기 위해 나노입자를 갖는 분말을 이용하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 W과 Cu 산화물을 이용하는 것이 구성성분끼리의 편석이 발생하지 않으며, 소결성도 우수하여 양산화에 가장 접근한 방법으로 알려져 있다. 그러나, 지금까지의 얻어진 W-Cu 복합체의 경우, 분말상태에서의 얻어진 나노입자가 승온시에 마이크로 크기로 과도한 입자성장이 일어나기 때문에 소결 후에도 나노크기를 유지하기 어려울 뿐만 아니라, 구성상끼리의 응집체가 형성된다. 본 연구에서는 액상소결후에 W 입자가 Cu 기지내에 균일하게 분산되는 동시에 나노크기의 입자를 가지는 고분산 W-Cu 소결체를 얻고자 하였다. 이를 위해 금속산화물 분말의 분쇄를 위해 효과적인 방법으로 알려진 습식상태에서의 고에너지 볼밀링을 통하여 혼합된 텅스텐과 구리 산화물 분말의 수소환원공정을 통해 얻어진 100nm 이하의 입자를 가지는 W-20wt%Cu 나노복합분말을 출발분말로 사용하였다. W-20wt%Cu 나노복합분말의 성형체를 $1050^{\circ}C-1250^{\circ}C$의 온도범위에서 소결거동을 조사하였다. 그 결과, $1100^{\circ}C$ 온도에서 이론밀도에 가까운 소결밀도를 나타내었으며, 이는 기존에 비해 $100^{\circ}C$ 정도 치밀화 온도를 낮추는 결과이다. 소결체의 미세구조 관찰결과, 소결 후 약 200nm의 텅스텐 입자가 Cu내에 균일하게 분산되어 있었다. 제조된 W-Cu 시편에 대해서는 LED 응용성을 조사하기 위해 열전도도와 열팽창계수 등을 평가하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.5 no.7
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• pp.888-896
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• 1995

In this paper the manufacture of shrinkage-free in situ Mullite-ZrO$_2$ceramics through the addition of Al base metal powder to the mixture of ZrSiO$_4$and A1$_2$O$_3$was attempt. The ZrO$_2$-strengthened mullite ceramics was prepared after the following reaction form, 3(Al+Al$_2$O$_3$)+2ZrSiO$_4$longrightarrow3A1$_2$O$_3$.2SiO$_2$+2ZrO$_2$Al metal powder was added from none to 30 weight percent to the A1$_2$O$_3$. The powders were mechanically mixed, isostatically pressed and reaction sintered at 1450-1$600^{\circ}C$ for 3hours. The specimens were sintered with and without intrim soaking time for 5 hours at 125$0^{\circ}C$ for the oxidation of Al-powder The addition of aluminium accelerates the reaction and compensate the shrinkage during the sintering through an increase in volume of oxidized Al. Because coarse flake type Al metal powders were not effectively milled, oxidized Al resulted in the relative large pore in the specimen.

• Journal of Conservation Science
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• v.27 no.3
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• pp.301-312
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• 2011

Epoxy resin has superior durability and adhesive strength and proper physical strength so that it is used to diversity materials for multi-purposes. However epoxy resin is hardly removed after hardening specially once it is applied to artefacts, it is difficult to remove them under re-conservation. This paper is an experimental study on removing epoxy resin applied to iron objects using Nd:YAG laser cleaning system. Tests conducted in this study investigated how increasing laser energy and pulses would give effect on samples. The samples were prepared in a way that epoxy resin, itself pure and one which was mixed with pigment and they were applied to iron coupons and corroded iron coupons respectively. As a result of experiment, pure epoxy resin applied to corroded iron coupons was ablated at high laser energy but epoxy resin applied to iron coupons and mixing with pigment were not ablated but discolored and bubbled due to laser-induced heat generation. Results of FT-IR showed no component alteration of shifted resins and no residues on the surfaces ablated by laser irradiation. From SEM-EDS for removed surfaces, the debris from epoxy resin and melting iron was observed. Therefore, this study demonstrated the possibilities and limitations for laser cleaning to remove epoxy resin from iron objects.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.43-43
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• 2009

단련용 다결정 Ni기 초내열합금은 우수한 가공성, 내산화성, 고온특성 등으로 가스터빈 연소기, 디스크, 증기발생기 전열관 등 발전용 고온부품 소재에 널리 적용되고 있다. 최근 발전설비의 고효율화를 꾀하기 위해 작동 온도를 현격히 증가시키는 기술방향으로 발전하고 있고, 소재측면에서는 기존의 초내열합금 대비 고기능성을 확보할 수 있는 차세대 Ni기 초내열합금 개발이 유럽, 미국, 일본, 중국 등을 중심으로 활발히 이루어지고 있다. 이러한 소재의 고온강도 (온도수용성)를 향상시키기 위해서는 통상 규칙격자 금속간화합물인 $Ni_3(Al,Ti)-{\gamma}'$상의 분율을 증가시킬 수 있지만, ${\gamma}'$상분율이 증가할 경우 용접 및 후열처리 동안 용접열영향부 (HAZ)에서 액화균열이 발생할 가능성이 높아진다. 결정립계를 따라 발생하는 HAZ 액화균열은 입계특성에 의해 크게 영향을 받을 것으로 판단된다. 한편, 본 연구자들은 최근 입계 serration 현상을 단련용 합금에 도입시키는 특별한 열처리를 이론적 접근법을 통해 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, HAZ 결정립크기 변화 및 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고, 아울러 입계특성 제어가 용접성/용접부 품질 향상에 기여할 수 있는 가능성도 토의하고자 하였다. 본 연구에서는 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세구조를 정량적으로 비교하였다. 상대적으로 입계구조가 안정된 파형입계의 이동속도가 高계면 에너지를 갖는 직선형 입계보다 느려 HAZ 결정립 성장이 효과적으로 억제됨을 확인할 수 있었다. 입계 액화거동을 살펴보면, 두 시편 모두 $M_{23}C_6$, MC 등 입계탄화물 계면이 빠른 승온중 액화반응 (constitutional liquation)에 의해 입계가 액화되었으며, 이후 급냉에 의해 입계에 액상막이 존재한 흔적이 발견되었다. 최고온도별로 입계액화 폭/비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 대체로 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화되지 않고 잔존하는 입계 탄화물이 관찰되었다. 재현 HAZ 미세조직을 통해 Hot ductility 시험 결과를 유추하자면, 파형입계가 직선입계 보다 좁은 취성온도영역 (Brittle Temperature Range)을 나타낼 것으로 예상되어, 입계특성제어에 의해 Ni기 초내열합금의 용접성을 향상 가능성을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.4
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• pp.419-425
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• 2014

This study applied finite element analysis (FEA) to the body frame of the 200-meter class multi-legged subsea walking robot known as Crabster (CR200). The body frame of the CR200 is modeled after the ribcage of a human so that it can disperse applied external loads. It is made of carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP). Therefore, the frame is lighter and stronger than it would be if it were made of other conventional materials. In order to perform FEA for the CFRP body frame, we applied the material properties of the CFRP as obtained from a specimen test to an FE model of CFRP frame. Finally, we performed FEA with respect to the load conditions encountered when the robot is launched into and recovered from the sea. Also, we performed FEA for the frame, assuming that it was fabricated using a conventional material, in order to compare its characteristics with CFRP.