• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.19.2-19.2
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• 2009

금속을 용해 응고시킬 때 생성되는 소위, 주조 결함이나 소결금속 내의 기공은 재료의 성능이나강도를 현저하게 낮추는 결함으로서 예전부터 기피되어 왔다. 또한, 재료공정에있어서도 여하의 기공이나 기포가 없는 치밀한 고강도 및 고기능성 재료를 개발하는 것에 최대한의 주의와 관심을 기울여 왔다. 그렇지만, 우리가 자연계의 천연물이나 인공물을 둘러보면 그 대부분이다공질임을 쉽게 눈치챌 수 있다. 예를 들어 목재, 지엽등의 생물을 시작해서 콘크리트 등의 인공물, 우리 체내의 뼈도 전형적인 다공질구조로 구성되어 있다. 이러한 구조로부터 재료의 재질제어 이외에 구조제어라는 새로운 어프로치를 고려할 수 있고, 최근 들어, 금속재료에 있어서도 이러한 다공질구조에 관한 연구가활성화되어 충격흡수재, 생체재료, 베어링재료 등의 다양한응용이 전개되고 있다. 특히, 원주상의 방향성 기공을 갖는 로터스금속은 기존의 복잡한구조의 다공질금속보다 뛰어난 기계적 성질을 갖는다. 이러한 다공질금속은 일방향응고할 때 생성하는 과포화가스원자를 석출시켜 기공을 일방향으로 성장시킨다. 즉, 융점에서의 고상과 액상의 가스 용해도 차를 이용하는 것으로서 응고시에 고용할 수 없는 가스원자가 기공을 형성한다. 이와같이 제조한 방향성 다공질금속은 BT (인플란트, 생체적합성, 저탄성, 경량), ST (초음속기엔진부품, 경량), IT (고성능수냉모듈), ET(고온촉매, 필터)의 분야로의 응용이 기대된다. 본 강연에서는 방향성 다공질금속의 제조법, 특성 및 응용을 포함하여그 동안의 연구성과 및 앞으로의 과제 등을 소개하고자 한다.

• 기계저널
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• 제51권1호
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• pp.38-42
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• 2011

이 글에서는 독일 특히 드레스덴의 Fauhofer IFAM 연구소에서 개발하였거나, 진행 중인 여러 가지 다공질 금속의 현황과 응용에 대하여 소개한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.57.1-57.1
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• 2012

금속을 용해 응고시킬 때 생성되는 소위, 주조 결함이나 소결금속 내의 기공은 재료의 성능이나 강도를 현저하게 낮추는 결함으로서 예전부터 기피되어 왔다. 또한, 재료공정에 있어서도 여하의 기공이나 기포가 없는 치밀한 고강도 및 고기능성 재료를 개발하는 것에 최대한의 주의와 관심을 기울여 왔다. 반면에 자연계의 천연물이나 인공물을 둘러보면 그 대부분이 다공질임을 쉽게 눈치챌 수 있다. 예를 들어 목재, 지엽 등의 생물을 시작해서 콘크리트 등의 인공물, 우리 체내의 뼈도 전형적인 다공질구조로 구성되어 있다. 이러한 구조로부터 재료의 재질제어 이외에 구조제어라는 새로운 어프로치를 고려할 수 있고, 최근 들어, 금속재료에 있어서도 이러한 다공질 구조에 관한 연구가 활성화되어 충격흡수재, 생체재료, 베어링재료 등의 다양한 응용이 전개되고 있다. 원주상의 방향성 기공을 갖는 로터스 금속의 제조 원리는 용융금속의 높은 가스용해도와 고체금속의 낮은 가스고용도의 차이를 이용하여 응고할 때 고용되지 않는 가스원자가 기포를 형성시키는 것이다. 수소용해도는 모든 금속에 있어서 온도상승에 따라 증가하지만 융점에 있어서 용해도의 불연속적 증가를 나타내며 응고할 때 고액계면에서 다량의 가스를 방출하고 기공 생성을 야기한다. 특히, 고 액상에 있어서 수소용해도 차가 큰 마그네슘, 니켈, 철, 동 등은 기포를 생성하기 쉽다. 또한 기공의 배열구조를 제어하기 위해 일방향응고법를 이용하여 기공에 방향성을 부여한다. 외관상 기공구조가 연근뿌리를 닮은 것으로 부터 로터스 금속이라는 명칭이 널리 알려져 있다. 이와 같은 제조방법에 의해 로터스 금속은 기공 방향, 기공크기, 기공률을 자유롭게 제어할 수 있고 우수한 기계적 성질이 기존의 발포금속, 소결금속과 전혀 다른 특성을 가지고 있다. 이러한 기공구조는 용해온도, 응고속도, 분위기 가스압, 불활성가스와의 혼합체적비 등의 제어를 통해서 조절할 수 있다. 이와 같이 제조한 방향성 다공질금속은 BT (인플란트, 생체적합성, 저탄성, 경량), ST (초음속기엔진부품, 경량), IT (고성능수냉모듈), ET(고온촉매, 필터)의 분야로의 응용을 기대한다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.41-48
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• 1991

본 연구에서는 Kim등이 제안한 다공질금속을 위한 특수 구성방정식을 바탕으 로 하여 인장/비틀림 조합하중하의 다공질금속의 탄성-소성변형을 위한 구성방정식을 제시하였다. 탄성거동에서는 기공의 영향을 고려한 일반화된 Hooke의 법칙을 사용하 였고, 탄성-소성거동은 변형률공간을 주공간으로 하여 Naghdi등에 의해 개발된 탄성- 소성변형의 구성이론을 수정하여 다공질고체에 적용하였다. 끝으로, 본 논문에서 제 안된 구성이론은 Kim등과 본 연구에서 구한 인장/비틀림의 조합하중하에서의 다공질 철 소결체의 소성 항복조건 및 탄성-소성 거동의 실험치와 비교하였다.

• 기계저널
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• 제51권1호
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• pp.53-56
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• 2011

로터스 금속은 종래의 등방성 기공구조의 다공질 금속에서 발현할 수 없는 새롭고 우수한 기계적 특성을 갖고 있어서 새로운 산업적 응용이 기대된다. 이 글에서는 로터스 금속의 제조법, 기계적 특성, 응용에 관해 소개하고자 한다.

• 기계저널
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• 제51권1호
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• pp.43-47
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• 2011

이 글에서는 와이어를 직조하여 제조하는 새로운 다공질 금속의 개발 동향과 응용 및 특성에 대하여 소개하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권11호
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• pp.1124-1130
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• 2007

This paper presents a new way for fabricating sandwich plates with tetrahedral truss cores. The tetrahedral truss cores are manufactured through metal expanding and bending process and then brazed with solid face sheets. The properties of sandwich plates with the tetrahedral truss cores composed of a wrought steel SS41 under compression and shear loading have been investigated. Good agreement is observed between the measured and predicted peak strengths. Comparisons with normalized compressive strength for other cellular metals have indicated that the tetrahedral truss structures outperform aluminum open cell forms and woven core sandwich plates.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권9호
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• pp.782-787
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• 2008

First, the effect of the geometry such as the curved shape of the struts composing the truss structure of WBK is elaborated. Then, analytic solutions for the material properties of WBK and the maximum loads of a WBK-cored sandwich panel under bending are derived. A design optimization with the face sheet thickness and the core height selected as the design variables is presented for given slenderness ratios of the WBK core. Unless the face sheet thickness is limited, the optimal design to give the maximum load per weight is always found at a confluence of three failure modes, namely, face sheet yielding, indentation plastic, and core shear modeB plastic.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.17.2-17.2
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• 2009

Al Foam 소재는 다공질 금속으로써 저밀도 및 우수한 충격에너지 흡수능으로 최근 새로운 기능성 재료로 부상하여 세계 각국에서 연구개발이 활발하게 진행되고있다. 특히 이러한 Al Foam재를 자동차용 부품의 충격흡수재로사용할 경우 뛰어난 충격흡수능으로 인해 고안전 차량 부품 개발에 획기적인 기술 적용이 기대된다. 그러나, 종래 Al Foam재를 기계부품 등에 삽입할 경우 발포금속을 제조하여 부품 형상에 따라 가공하여 삽입하였으나 이는 공정 중 추가적인 기계 가공 및 비용이 들며 이에 따라생산성이 떨어지는 단점이 있었다. 따라서 본 연구논문에서는 차량용 충격흡수 부품 제작에있어 추가적인 가공 및 공정 수를 줄일 수 있는 Y-프로세스라는 주조공법을 적용하여 Net 형상 Al Foam재를 제작하였다. Y-프로세스는 Al Foam 금속 용탕이 주형에 투하되었을 때 Net 형상의 주형을 용탕 내 삽입하여 금속 용탕의 발포 및 응고시 Net 형상을따라 발포 및 응고가 되도록 하여 Net 형상의 Al Foam이삽입된 부품을 만드는 공법을 말한다. Y-프로세스로제조된 Al Foam재는 주형 내 완전히 충진되지는 못하였으나 주형내 충진된 Al Foam재의 상하부 셀크기가 비교적 균일한 모습을 나타내어 향후 공정제어를 통해 우수한 품질의 Net 형상 Al Foam 제조가 가능함을 알 수있었다.

• 기계와재료
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• 제19권3호통권73호
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• pp.88-98
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• 2007