• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.34 no.6
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• pp.363-370
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• 2021

In this paper, we presented an optimized crack and flexural strength analysis of a glass-fiber reinforced polymer (GFRP) rebar, used as reinforcements for in-site railway concrete slabs. The insulation performance of a GFRP rebar has the advantage of avoiding the loss of signal current in an audio frequency (AF) track circuit. A full-scale experiment, and three-dimensional finite element simulation results were compared to validate our approaches. Parametric numerical results revealed that the diameters and arrangements of the GFRP rebar had a significant effect on the flexural strength and crack control performances of the concrete track slabs. The results of this study could serve as a benchmark for future guidelines in designing more efficient, and economical concrete slabs using the GFRP rebar.

• Composites Research
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• v.35 no.1
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• pp.23-30
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• 2022

Polycarbosilane(PCS) is an important precursor for melt-spinning the silicon carbide(SiC) fibers and manufacturing ceramics. The PCS is a metal-organic polymer precursor capable of producing continuous SiC fibers having excellent performance such as high-temperature resistance and oxidation resistance. The SiC fibers are manufactured through melt-spinning, stabilization, and heat treatment processes using the PCS manufactured by synthesis, purification, and control of the molecular structure. In this paper, we analyzed the effect of purification of unreacted substances and low molecular weight through solvent treatment of PCS and the effect of heat treatment at various temperatures change the polymerization and network rearrangement of PCS. Especially, we investigated the complex viscosity and structural arrangement of PCS precursors according to solvent treatment and heat treatment through the rheological properties.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.26 no.6
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• pp.21-27
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• 2022

C_f/SiC composites have low density, high mechanical strength, and good thermal stability, making them promising materials for high-temperature applications such as rocket propulsion and military fields. However, the remaining Si deteriorates physical and thermal properties. In this paper, the de-siliconization was introduced as a method to remove the Si of the C_f/SiC composite fabricated through Liquid Silicon Infiltration(LSI) process. The stability of composite has been tested under an oxyacetylene torch flame for up to 5 minutes. The oxidized surface and cross section of specimens were characterized by 3D scanning, X-ray diffraction(XRD), Optical microscope(OM) and Scanning electron microscope(SEM).

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.21 no.2
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• pp.79-84
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• 2014

To investigate the plating properties of a diethylene glycol-based Ag immersion plating solution containing citric acid, silver immersion plating was performed in a range from room temperature to $50^{\circ}C$ using sputtered Cu specimens. The used Cu specimens possessed surface structure with large numbers of pinholes which were created with over-acid etching. The Ag immersion plating performed at $40^{\circ}C$ exhibited that the pinholes and copper surface were completely filled with Ag just after 5 min mainly due to galvanic displacement reaction, indicating the best plating properties. Subsequently, the surface morphology of Ag-coated Cu became rougher as the plating time increased to 30 min because of the deposition of silver nanoparticles created by chemical reduction in the solution. The specimen that its overall surface was covered with silver indicated the start of oxidation at temperature higher than around $50^{\circ}C$ in air as compared with pure Cu, indicating enhanced anti-oxidation properties.

• Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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• v.25 no.1
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• pp.143-149
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• 1996

균주개량 방법의 일환으로 electrofusion 법을 이용하여 protease 화성, lipase 활성, 내열성, 내산성 등이 우수한 L. bulgaricus와 bacteriocin을 생산하는 L. acidophilus 간의 융합조건을 검토하였다. Electrofusion에 의해 생성된 융합주는 식별하기 위해 streptomycin(2mg/ml)과 lincomycin(5$\mu\textrm{g}$/ml)에 내성을 나타내는 L. bulgaricus 변이주이와 kanamucin (600$\mu\textrm{g}$/ml)에 내성을 나타내는 L. acidophilus 88 변이주를 분리하였다. Electrofusion을 500V/cm, 100mses(49phms, 2300 capacotance)에서 수행했을 때 가장 융합이 잘 일어났으며 전기장의 세시와 시간이 증가할수록 융합요율이 현저히 감소하였다. 2가 양이온은 대체적으로 융합효율을 감속시키는 경향을 나타내었으나 1mM MgCl$_2$에서 융합 효율이 약간 증가하였다. PEG 400을 elec-trogusion buffer에 30%되도록 첨가했을 때, 가장 양호한 융합효율을 나타내었으며 그 이상에서는 오히려 융합 효율이 감소하였다. Electrofusion법과 PEG 매개에 의한 융합법의 융합 효율을 비교한 결과, 거의 비슷한 융합 효율을 나타내었으나 electrofusion 법과 PEG매개에 의한 융합법을 혼합하였을 때 가장 양호한 융합 효율을 나타내었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.1 no.3
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• pp.156-167
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• 1991

The purpose of this study is to develop a data base for material selection of turbofan engines, which is preferred in these days on many application due to their high performance with economical operation. Hundreds of Super Alloys have been developed by this time, each having special properties. Since it is very difficult task for a design engineer to select materials of adequate Properties for specific engine components, a good data bate is strongly desired to manage informations on various kinds of materials. However, no basic research is reported in this area so far in our country. The operating conditions such as temperature, pressure, rpm of spools are assumed to be provided by other mechanical studies. Creep rupture strength, corrosion resistance, yield strength, thermal expansion, melting point, etc., are considered as typical properties in this study to search a group of candidate materials. Formability, manufacturing or purchase cost can also be important variables to be considered. As a result of this study, a user-friendly computer program has been developed for input of new material information, interactive material selection, and output of selection results. Finally, discussion is presented from. the viewpoint of materials engineering. A method to evaluate the performance of the selected materials is also suggested.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.8
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• pp.248-255
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• 2020

The effects of the coating thickness on the thermal durability and thermal stability of thermal barrier coatings (TBCs) with a gradient coating thickness were investigated using a flame thermal fatigue (FTF) test and thermal shock (TS) test. The bond and topcoats were deposited on the Ni-based super-alloy (GTD-111) using an air plasma spray (APS) method with Ni-Cr based MCrAlY feedstock powder and yttria-stabilized zirconia (YSZ), respectively. After the FTF test at 1100 ℃ for 1429 cycles, the bond coat was oxidized partially and the thermally grown oxide (TGO) layer was observed at the interface between the topcoat and bond coat. On the other hand, the interface microstructure of each part in the TBC specimen showed a good condition without cracking or delamination. As a result of the TS test at 1100 ℃, the TBC with gradient coating thickness was initially delaminated at a thin part of the coating layer after 37 cycles, and the TBC was delaminated by more than 50% after 98 cycles. The TBCs of the thin part showed more oxidation of the bond coat with the delamination of topcoat than the thick part. The thick part of the TBC thickness showed good thermal stability and oxidation resistance of the bond coat due to the increased thermal barrier effect.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.143-143
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• 2017

CrAlN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 상온에서의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상의 형성으로 인하여 우수한 내산화성 및 내열성을 보유하여 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 그러나 최근 공구사용 환경의 가혹화로 인하여 코팅의 내마모성 및 내열성 등의 물성 향상을 통한 공구의 수명 향상이 필요시 되고 있으며, 다양한 코팅 물질을 활용하여 다층 코팅을 합성함으로써 난삭재용 공구 코팅의 물성을 높이는 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 CrAlN 코팅과 WC-Co 6wt.% 모재 사이에 CrZrN, CrN, CrN/CrZrSiN 등의 중간층을 합성하여 CrAlN 코팅의 상온 및 고온 특성을 향상시키는 연구가 진행되었다. 합성된 코팅의 구조 및 물성을 분석하기 위해 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), nano-indentation, atomic force microscopy(AFM) 및 ball-on-disk wear tester를 사용하였다. 코팅의 고온 특성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였고, $500^{\circ}C$ annealing 코팅의 표면 조도 분석 및 $500^{\circ}C$에서 마찰마모시험을 실시하였다. CrAlN 코팅의 상온 특성을 분석한 결과, 모든 코팅의 경도(35.5-36.2 GPa)와 탄성계수(424.3-429.2 GPa)는 중간층의 종류에 상관없이 비슷한 값을 보인 것으로 확인됐다. 그러나, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수는 0.33로 CrZrN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수(0.41)에 비해 향상된 값 보였으며, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 이것은 중간층의 H/E ratio가 코팅의 내마모성에 미치는 영향에 의한 결과로 사료된다. H/E ratio는 파단시의 최대 탄성 변형율로써, 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배에 따라 코팅 내의 응력의 완화 정도가 변하게 된다. WC 모재 (H/E=0.040)와 CrAlN 코팅(H/E=0.089) 사이에서 CrN, CrZrSiN 중간층의 H/E ratio는 각각 0.076, 0.083 으로 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배가 점차 증가함을 확인 할 수 있었고, 일정 응력이 지속적으로 가해지면서 진행되는 마모시험중에 CrN과 CrZrSiN 중간층이 WC와 CrAlN 코팅 사이에서 코팅 내부의 응력구배를 완화시키는 역할을 함으로써 CrAlN 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 내열성 시험 결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었다. $500^{\circ}C$ annealing 후 진행된 표면 조도와 마모시험 결과, 모든 코팅의 조도 값 및 마찰계수는 상온 값에 비해 증가하였으며 CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 변화량이 가장 낮은 값을 보였다. 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 $SiN_x$ 비정질상이 고온 annealing시에 산소 차폐막 역할을 하여, 코팅내의 잔류 산소에 의한 산화작용을 효과적으로 방지함으로써 코팅의 고온 특성이 향상된 것으로 판단된다.

• 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.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.12-12
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• 2009

터빈에서 핵심부품인 로터는 블레이드를 원심 운동시키는 대형 단조강이며, 고압의 증기 조건에서 고속회전하며 고온에서 운전과 저온에서 과속시험 동안 높은 원심력을 받는다. 또한 기동/정지 천이 동안 열응력을 받기 때문에, 이러한 운전조건에 부합되는 소재로서는 높은 Creep 강도 및 피로강도를 가지는 CrMoV type의 강종이 사용되어져 왔다. 발전소의 대용량화 및 고온화에 따라 종래의 증기조건에서 사용되어져 왔던 1%CrMoV강은 내산화성 및 내부식성이 문제가 되어 더 이상 사용이 불가하며, 고온/고압하에서도 우수한 소재 특성을 가지는 12%Cr강의 사용이 필수적이다. 그러나 12%Cr강으로 제작되는 로타는 Cr 양이 높기 때문에 저널부에 Galling 또는 Scuffing 이라 불리는 부적절한 마모현상과 사용 중 소착이 발생하기 쉬운 단점이 있기 때문에, 저널부에 Cr 함유량 2~3% 이하의 저합금강을 오버레이 용접하여 육성하는 일체형 가공구조의 로타 저널부가 주목되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 Large scale 로타가 용접 도중 급열 및 급냉이 되지 않으면서 균일한 온도로 일정 시간 유지할 수 있는 열관리 장치 개발, 최적 오버레이 용접조건 선정 및 용접부 건전성 시험 평가를 통하여 12%Cr 로타 저널부의 최적 오버레이 용접공정을 확립하고자 하였다. 용접 열관리 장치는 전기저항 가열방식을 적용하고 있으며 용접이 최종 완료되기 전까지 로타 제품 전체는 $93^{\circ}C$이상의 온도로 유지 되어져야 하며, 규정 용접후열처리 온도는 $650^{\circ}C{\pm}14^{\circ}C$ 이다. 또한 로타 오버레이 용접은 모재 Set up $\Rightarrow$ 용접예열 $\Rightarrow$ GTA용접 $\Rightarrow$ SA용접 $\Rightarrow$ 용접후열(Post heating) $\Rightarrow$ 용접후열처리(PWHT) $\Rightarrow$ 정삭가공 $\Rightarrow$ NDE(UT) 순으로 수행 되어진다 실제 로타의 1/3 Scale로 시험편을 제작하여, 오버레이 mockup 시험을 수행한 후 화학성분, 경도 분포, 인장강도, 충격인성 및 굽힘시험을 수행한 결과, 오버레이 용접에서 요구되어지는 용접 물성값을 만족하는 것으로 확인되었다. 또한 균열 등의 선형 결함이나 기공, 슬라그 혼입과 같은 결함은 관찰되지 않았으며, 용접 시 아크의 안정성과 슬라그의 박리성은 양호하였으며 비드의 외관도 미려하여 용접 작업성도 양호하였다.