• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.63-72
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• 2017

본 논문에서는 저압용 10회로 분전반을 전기공업협동조합(KEMC) 2102-610 규정에 근거하여 제작하였다. 또한, 개발된 10회로 분전반의 특성 평가를 실시하여 안전성을 확보하고자 한다. 개발된 10회로 분전반은 내식성, 절연 재료의 특성, 자외선 복사의 내성, 기계적 충격 등에 적합하도록 설계되었다. 개발된 분전반은 외함의 보호 등급, 감전방지와 보호회로, 개폐 장치와 구성품, 내부 전기 회로와 연결부, 외부 도체의 단자, 절연 특성, 온도 상승 시험, 열저항 등이 적합하도록 제작하였다. 개발된 10회로 분전반은 단상 회로와 3상 회로 등으로 구분되어 있다. 분기된 각각의 차단기 부하측에 센서 모듈을 설치하여 부하의 전선로에서 발생되는 누설전류의 크기를 실시간 측정할 수 있다. 그리고 부하의 용도 및 목적 등에 따라 회로를 증설할 수 있고, 각각의 부하 상태 역시 실시간 부하 관리 및 점검이 가능하다. 개발된 10회로 분전반의 온도 상승 시험을 실시한 곳은 인입 접속부, 주회로 및 분기회로 모선, 모선지지물 등 18 개소이다. 온도가 가장 높게 측정된 곳은 분기회로 모선용 MCCB 전원측 접속부의 R-phase으로 $65.3^{\circ}C$, 부하측은 T-phase으로 $61.6^{\circ}C$로 기록되었다. 그리고 내열 실험 장치를 이용하여 MCCB를 $180^{\circ}C$에서 6시간 동안 열적 스트레스를 인가하였을 때 작동 손잡이의 변형이 확인되었고, 트립 상태로 이동한 것이 확인되었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.26-26
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• 2011

Fe계 TiC 합금은 미량의 합금원소를 첨가시켜 경화능, 내식성, 내마모성 성질을 개선한 특수 공구용 재료로서 현재 절삭, 내마모성, 광산, 금형재료 등의 분야에 널리 사용되고 있다. 금속과 세라믹의 복합재료인 초경합금은 비열처리용 공구강으로 WC, TiC 등의 4, 5, 6족 금속탄화물에 Co, Ni, Fe등의 철족이 결합금속으로 소결한 복합재료로 WC-Co계 초경합금이 주종을 이루고 있으나, 전략 소재로서 고가인 Co 원료를 대체하기 위한 재료로서 초경재료의 고경도와 공구강의 경제성 및 가공성의 장점을 이용한 Fe-TiC계 초경합금의 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 Fe기지에 서브마이크론 크기의 미세한 TiC 입자가 균일하게 분산된 Fe-TiC 복합분말을 경제적으로 제조하기 위해 순수한 Fe, Ti 원료분말에 비해 단가가 낮고 미세 분쇄가 용이한 FeO, $TiH_2$ 분말을 고에너지 밀링 후 반응 열처리 시키는 유사 기계화학적 공정을 시도하였다. 조성비 Fe-30wt%TiC 복합분말을 제조하기위해 마이크론(micron) 크기의 FeO, $TiH_2$, C 분말을 사용하였고, 1단계로 FeO와 C을 고에너지 밀링으로 혼합 후 반응시켜 환원시키는 공정과 2단계로 이렇게 환원된 분말과 TiH2를 고에너지 밀링으로 다시 혼합, 분쇄한 후 반응열처리 하는 두 단계 공정을 사용하였다. FeO의 환원 단계에서는 $700{\sim}1,000^{\circ}C$ 온도 범위에서 1시간 유지하였고, 고에너지 밀링 시 밀링시간, 회전속도를 변수로 두고 실험하였다. 환원된 분말은 수평관상로를 이용해 아르곤분위기에서 $1,000{\sim}1300^{\circ}C$까지 1시간 유지하여 반응열처리시켜 Fe-TiC 복합분말을 제조하였다. 준비된 복합분말을 XRD와 FE-SEM, EDS, 입도분석기 (LPSA) 등을 이용해 분말의 형태와 특성, 상, 조성, 입도, 분산도 등을 조사하였다. 제조된 Fe-TiC 나노복합분말을 방전플라즈마소결(SPS) 과 상압소결 실험을 진행하였다. Fe-TiC 복합분말 제조공정의 첫 번째 단계인 FeO의 환원반응은 $800^{\circ}C$이상의 온도에서 Fe로 환원이 진행됨을 확인하였다. 두 번째 단계인 반응열처리공정에서는 $1,000^{\circ}C$ 이상에서 TiC가 형성됨을 XRD 상분석을 통해 확인할 수 있었고, $1,100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 반응열처리를 했을 때 XRD 분석결과와 산소 조성 분석 결과로부터 반응의 완결성과 순도에서 최적 온도 조건임을 확인하였다. 온도를 $1,300^{\circ}C$로 증가시킬 경우 반응의 완결성에 큰 변화가 없는 반면 분말입자간의 목형성이 일어나 가소결 되는 것을 FE-SEM을 통해 관찰하였다. 또한 최적조건으로 제조된 Fe-TiC 복합분말의 입도분석과 FE-SEM/EDS 관찰/분석을 시행한 결과 평균 입도 0.6 ${\mu}m$의 미세한 Fe-TiC 복합분말 내에 Fe분말 주변과 내부에 나노크기의 TiC입자가 균일하게 분산되어 존재하는 것을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.32-32
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• 2012

화석연료의 남용으로 지구 온난화가 심화되어 환경과 생태계변화가 가속화되고 있고, 급속한 산업의 발달과 인류 삶의 질 향상에 따른 에너지 수요가 급증하고 있는 실정에 있으며, 일본 후쿠시마 원전사태로 원자력 에너지의 위험성으로 지구 인류환경은 심각한 국면을 맞이 하고 있어 대체 에너지의 하나로 핵융합 에너지 필요성이 증대되고 있다. 핵융합 에너지 연구 개발은 우리나라에서 KSTAR가 1997년부터 건설하기 시작하여 지난 2007년에 완공되어 지금 운용 중에 있고, 국제적으로 미국, EU, 러시아, 중국, 한국, 일본 인도가 참여하는 ITER 국제 공동프로젝트가 2004년에 건설을 시작하여 프랑스 카다라쉬에 실증 플란트를 건설 중에 있다. 이러한 핵융합 반응을 위해서는 10e-7이상의 높은 진공과 1억$^{\circ}C$ 이상에서 중수소와 삼중수소가 반응하여 발생하는 플라즈마를 제어 할 필요가 있으며, 초고온의 핵융합 플라즈마를 가두고 가동시키기 위해서는 약 12Tesla이상의 고자장 마그넷이 필요하다. 현재 ITER 실증 플란트에 사용되는 고자장 마그넷은 TF (Toroidal Field)코일과 CS (Central Field)코일에 Nb3Sn 초전도선재가 핵심부품으로 사용되고 있으며 ITER프로젝트에서는 약 850톤의 Nb3Sn 초전도선재가 사용될 전망이다. 그 중에서 일본 25%, EU, 러시아와 한국이 각각 20%, 중국7%, 미국8% 할당되어 참여국 대부분은 초전도선재를 전략적으로 공급하고 있다. 초전도 선재의 크롬도금은 1~2 마이크로미터 이하의 균일하고 얇은 도금 두께와 밀착성이 우수한 품질이 요구된다. 일반적으로 크롬도금은 산업현장에서 컨베이어 벨트 방식으로 장식이나, 내식성 및 내마모성의 특성을 필요로 할 때 사용되고 있으나, 선재에 크롬도금을 릴투릴(Reel to Reel) 방식으로 적용되는 경우는 세계적으로 아주 드물다. 핵융합 마그넷의 CICC(Conduct In Cable Conduit)도체를 만들기 위해서는 초전도선재를 이용, 3(Sc 2+OFC 1)$^*3^*5^*5^*6$형태로 연선과 케이블링을 하게 되며, 초전도 선재를 연선하고 케이블링을 할 때 크롬 도금층이 박리될 가능성이 있어 크롬도금 방법과 프로세스를 특별히 고안할 필요가 있다. ITER핵융합로 마그넷의 TF코일은 높이 14m, 폭 9m 최대자장 12Tesla, 최대전류 68kA, CICC도체 직경이 40mm로서 그 초전도 조관/도체 내부에 0.82mm 직경의 Nb3Sn 초전도 선재가 약 1350가닥으로 연선과 케이블링으로 구성되어 있다. ITER 핵융합 마그넷용 초전도 선재의 크롬도금은 마그넷 권선 후 Nb3Sn 초전도물질을 형성하기 위해서 $650^{\circ}C$에서 500시간 열처리를 실시하며 열처리 시 초전도 선재의 소선들 사이에 발생할 수 있는 소착을 방지하고, 초전도 선재에서 발생하는 AC loss를 감소시키며, Quench시 발생되는 열을 쉽게 확산시킴으로써, 초전도 마그넷의 열적 안정성(Thermal Stability) 향상과 필요에 따라서 소선간 통전울 가능하게 한다. 고려제강의 자회사인 케이에이티는 크롬도금 밀착성이 우수하고 도금두께 0.1마이크로 미터 이내 제어가 가능한 얇고 균일한 도금품질을 개발하여 한국형 핵융합 실험로인 KSTAR에 65톤 전량 공급하였고, 크롬 도금된 무산소동 선재 32톤과 초전도 선재 93톤을 전량 ITER 프로젝트에 공급하고 있으며, 2013년도 상반기에는 공급을 마무리할 예정이다.

• 환경생물
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• 제41권4호
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• pp.712-719
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• 2023

농업생태계는 생태계서비스 측면에서 수분매개, 해충조절, 영양물질 순환, 토양 유지나 비옥도 유지 및 유전자원 공급원 등 다양한 생태계 기능을 제공하지만 서식지 파편화를 포함한 환경오염 등 생물다양성을 위협하기도 한다. 이 연구에서는 선 조사법을 통하여 농업생태계에 서식하는 나비 군집 다양성을 알아보고 이들이 위도와 경도에 따라 어떠한 양상을 띠고 있는가를 알아보았다. 또한 농업생태계에 서식하는 나비들의 서식지 선호성과 먹이식물 범위 등 생태학적 특성도 알아보았다. 이번 연구는 2019년부터 2022년까지 4년 동안 전국적으로 10지점을 선정하여 2주 간격으로 선 조사법을 실시하였으며 총 112종 21,901개체를 확인하였다. 권역별로 종과 개체수는 차이를 나타내지 않았으나 군집 구성에서는 뚜렷한 차이가 있었다. 농업생태계에서 가장 많은 개체수로 확인된 종은 배추흰나비(Pieris rapae)였으며 네발나비(Polygonia c-aureum), 남방부전나비(Zizeeria maha), 노랑나비(Colias erate) 순이었다. 위도별, 경도별로도 종 수와 개체수 변화는 유의한 결과를 나타내지 않아 반도효과가 나타나지 않았다. 서식지 선호도는 초지와 숲 가장자리를 선호하는 나비가 숲 내부를 선호하는 종보다 훨씬 많은 것으로 나타났으며 먹이 범주는 협식성이 가장 많았고 단식성, 다식성 순서로 나타났다. 농업생태계에 서식하는 나비는 조사 지점의 환경이 비슷하여 위도 구배가 나타나지 않았으나 초지나 숲 가장자리와 같은 개방된 공간이나 비교적 다양한 먹이를 선호하는 생태학적 특성을 지녔다. 이번 연구를 통하여 현재 진행되고 있는 기후변화에 따른 농촌 경관 변화가 나비류에 영향을 미치는지 지속적인 모니터링이 필요하다고 제안한다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.21-30
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• 2011

콘크리트 포장의 다웰바는 교통하중을 줄눈 넘어 인접한 슬래브로 전달하는 하중전달장치이다. 현재 국내에서 사용되는 다웰바는 원형봉강으로 교통하중과 환경하중으로 인해 반복적으로 발생하는 전단응력과 휨응력에 대해 높은 내구성을 갖고 있다. 그러나, 강재 다웰바는 장기간 공용시 줄눈틈, 포장 하부 등으로 침투한 수분으로 인해 부식이 발생한다. 특히, 겨울철에 사용되는 제설용 염수와 접촉할 경우 부식은 급격히 진행된다. 다웰바에 부식이 발생하면 부피가 증가하여 줄눈의 거동을 방해하며 유효단면적의 감소로 하중전달효과가 떨어질 수 있다. 이와 함께 지속적인 원자재 가격의 상승으로 강재 다웰바의 가격 경쟁력이 크게 낮아지고 있다. 이러한 강재 다웰바의 문제점은 새로운 재료를 사용한 대체 다웰바의 개발로 이어지고 있다. 본 연구에서는 높은 인장강도, 높은 내부식성을 갖춘 FRP(fiber reinforced plastic)를 튜브 형태로 제작하고 그 속을 고강도 무수축 모르타르로 충진한 FRP 튜브 다웰바에 대한 역학적 두께 설계를 실시하였다. 역학적 두께 설계의 기준으로 다웰바와 콘크리트 면 사이에 발생하는 지압응력을 사용하였다. 지압응력의 산정을 위하여 다웰바에 전달되는 교통하중을 이론식과 유한요소해석을 통해 산출하고 실내시험을 통해 FRP 튜브 다웰바의 물성을 측정하였다. 그 결과, 직경 32mm, 40mm FRP 튜브 다웰바 모두 지압응력 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 국내 콘크리트 포장은 콘크리트 슬래브 하부에 강성이 큰 린 콘크리트층을 사용하기 때문에 다웰바에 전달되는 교통하중이 적고 이로 인해 지압응력도 낮아져 상대적으로 적은 직경의 FRP 튜브 다웰바의 사용이 가능한 것으로 판단된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권2호
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• pp.80-87
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• 2009

비혈관 스텐트(식도용, 담도용, 대장용, 십이지장용, 기관지용) 재질로 가장 널리 사용되고 있는 Nitinol wire 형상기억합금의 기계적 특성 향상을 위해 초음파 나노표면 개질(UNSM) 기술을 적용하여 Nitinol wire의 상변화와 초탄성 특성 및 표면 잔류응력 등의 변화를 연구하였으며, 탄력에너지와 부식내구성을 통한 스텐트의 수명 연장방법을 연구하고자 하였다. 본 연구에 사용된 Nitinol wire는 ${\phi}1.778$ mm로 UNSM 처리 전후의 표면거칠기 값은 Ra=0.092${\mu}m$와 Ra=0.093${\mu}m$로 비슷 하였지만, 초기시편에서는 미세결함과 인발가공 흔적이 확연히 관찰되었으나, UNSM 후에는 인발가공 흔적과 미세 표면 결함은 사라진 것이 발견되었다. 또한 잔류응력 측정 결과, 초기 시험편에는 +3.65 MPa였으나 UNSM 처리 후에는 -4.09 MPa로 확인되었으며, XRD를 통한 결정구조 분석 결과 $42.28^{\circ}$에서 초기보다 약한 (110) 오스테나이트 피크가 관찰되었으며, 대신 (020), ($1{\overline{1}}1$), 그리고 (021) 피크가 명확히 Martensite (B19' Monoclinic lattices) 구조로 확인되었고, (300)의 R상 (Rhombohedral lattices)에 대한 추가 피크가 미비하게 관찰되었다. 탄성변형에 따른 에너지 흡수력과 하중 제거에 따른 에너지의 회복력인 탄력계수(modulus of resilience) $U_r$은 단위체적당 변형률 에너지로 4.31 $MJ/m^3$에서 5.85 $MJ/m^3$로 증가하였다. 이와 같이 표면결함 제거와 인장응력을 압축응력으로 재편성하는 것만으로도 피로내구성을 크게 향상시킬 수 있다고 사료되며, 생체적합성과 더불어 내부식성, 내마모성 및 내구수명 향상을 실용화할 수 있는 표면개질 장치가 개발된다면, 현재 한국인 사망원인 1위인 순환계 질환(심근경색, 뇌졸중 등)에 사용되는 혈관계통의 스텐트 개발에도 응용개발연구가 가능할 것으로 예상된다.

• Journal of Yeungnam Medical Science
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• 제7권1호
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• pp.81-93
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• 1990

1983년 5월부터 1989년 9월까지 본 영남의료원 정형외과에 대퇴골 간부골절시 사용한 금속 내 고정물의 금속 부전으로 입원한 경우 중 부전된 금속의 표면관찰이 가능한 8례에 대한 임상적 고찰 및 부전된 금속 파손 표면의 관찰을 통해 확인한 파손 원인을 요약하면 다음과 같다. 1. 금속 부전이 발생 내고정물의 종류는 압박금속판 5례, Jewett nail 1례, Rowe plate screw 1례, interlocking nail 1례였다. 2. 금속 부전의 임상적 추정에 의한 원인으로는 반대편 피질골 결손 5례, 부적절한 위치선정 1례 및 부적절한 금속선택 1례였다. 3. 금속 내고정후 금속 부전이 되기까지의 기간을 보면, 4개월이 1례, 6개월에서 12개월 사이가 6례, 3년이 1례였다. 4. 부전된 내고정물의 파손면 관찰을 통해 확인한 금속부전의 원인을 보면, 첫째, impact failure 1례 둘째, fatigue failure 6례 machining mark가 있어 이것이 stress riser로서 역할을 한 것으로 보이는 경우가 4례였으며, 이의 형태는 low consistent cyclic fatigue failure와 irregular cyclic fatigue failure의 형태를 관찰할 수 있었다. 셋째, Stress corrosion crack 1례를 관찰할 수 있었다. 5. 316L Stainless Steel은 내부식성이 좋은 금속이지만 fretting에 의해 특유의 부동태 피막이 손상되면 pitting corrosion을 일으키며 경우에 따라서는 파손의 기점으로 작용되어 failure의 주요 원인이 되기도 한다. 6. screw hole의 가공시 기계에 의한 손상 및 기구(implant) 제조 과정중 손상이 plate의 failure를 유발하는 중요한 원인이 될 수도 있다. 기계에 의한 손상은 응력을 집중시키므로 plate가 파손되기 쉽게 한다. 이상의 결과 임상적 추정에 의한 원인 이외에도 부전된 금속파손면 관찰을 통해 중요한 다른 원인을 찾을 수 있었으므로, 금속부전의 예방을 위해 앞으로 이 방향으로의 계속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.