• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.26-29
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• 2009

매크로 스케일(macro-scale)에서 구조재료의 거동을 보다 자세히 이해하기 위해서는 구조재료를 구성하고 있는 마이크로 스케일(micro-scale)에서의 미세구조에 대한 이해가 필요하다. 특히 다결정을 가진 다상재료는 상(phase) 분포 상태에 의해 그 특성이 다르기 때문에, 상 분포에 따른 재료의 특성을 이해하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 미세구조의 상 분포 특성을 묘사할 수 있는 상관관계 함수를 이용하여 미세구조의 상 분포 상태를 나타내고, 이를 활용한 미세구조 재구성 방법을 사용하여 2상 미세구조에서 특정 미세구조와 유사한 상 분포를 가진 미세구조를 생성하고 그 특성을 비교하였다. 그리고 다양한 상 분포를 가진 미세구조들에 유한요소해석 기법을 적용하여 미세구조의 역학적인 거동을 분석하였다. 이를 통해, 제한된 정보를 이용하여 통계학적으로 유사한 특성을 나타내는 미세구조를 모델링 할 수 있음을 검증하였고, 이러한 미세구조들 간의 역학적 거동은 서로 거의 동일함을 확인하여 미세구조 재구성 기법이 재료의 역학적인 거동을 예측하는데 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.2
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• pp.221-228
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• 1989

The objective of this paper is to develop a numerical technique for analyzing crack driving forces in multi-phase materials. The analysis was based on finite element method coupled with a virtual crack extension technique which is known as the most efficient tool in computational fracture mechanics analysis. The modified J-integral method, proposed by Miyamoto and Kikuchi for the analysis of dual-phase material was carried out by subtracting the J-values for contours surrounding each phase boundary from the J-values for overall contour. It was shown that the proposed numerical procedure, based on the modified J-integral coupled with a virtual crack extension technique, can be used as an effective numerical tool for determining crack driving forces in multi-phase materials.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.106.1-106.1
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• 2012

EBSD(Electron BackScattered Diffraction)분석은 주사전자현미경에서 관찰되는 비교적 넓은 영역의 결정 방위를 측정하여 집합조직을 해석하는 동시에 결정 방위의 변화를 기준으로 결정립계를 구분 지어 미세조직의 정량 분석도 가능하기 때문에 많은 연구자들이 사용하고 있다. 그러나 EBSD의 Kikuchi 패턴은 시편 표면으로부터 30~50nm 깊이 범위의 표면층으로부터 방출되기 때문에 EBSD 분석 결과는 시편의 표면 처리 상태에 크게 영향을 받아 적절한 시편준비법이 요구된다. 시편 준비 과정 중에 생기는 변형층, 산화층이나 오염층이 10nm 이내로 제어되지 못하면 명확한 패턴을 얻지 못하여 분석이 어려운 경우가 많으므로, 시료의 절단과 연마 과정 중에 변형층을 되도록 적게 만들고 표면의 산화나 오염을 최대한 방지해야 한다. 또한 EBSD 분석 특성상 시편을 70도로 기울이기 때문에 시편의 요철이 심하면 볼록한 영역에 의해 오목한 영역의 패턴이 가려져 결정방위 정보를 얻기 힘들다. 이런 이유로 시편을 최대한 평평하게 하고 요철이 생기지 않게 시편 준비를 하는 것이 관건이다. 금속재료의 EBSD 시편준비법으로는 일반적으로 기계적 연마법과 전해연마법이 주로 쓰인다. 경한 석출물이나 개재물이 연한 기지에 분산되어 있는 시편이나 이종 소재 접합재의 경우는 전해연마법을 사용하면 특정 상(혹은 합금)이 먼저 연마되어 큰 단차가 생기거나 석출물에 의해 요철이 심해져서 정량적인 EBSD 분석이 어렵게 된다. 이 연구에서는 시편 준비가 어렵다고 알려진 다상 금속재료에서의 EBSD 분석 사례를 소개한다. Ti-6Al-4Fe-0.25Si 시효처리합금, 알루미늄 기지 복합재료, 마찰교반용접한 알루미늄-타이타늄합금의 EBSD 시편준비법과 그 분석 결과를 고찰한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.24 no.1
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• pp.9-16
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• 2011

An approach to understand the phase distribution in a multi-phase polycrystalline material is important since it can affect material properties and mechanical behaviors. A proper method is needed to describe the phase distribution. For this purpose, contiguity and probability functions(two-point correlation and lineal-path functions) are investigated for representing the phase distributions of microstructures. The mechanical behaviors are evaluated using the finite element method. The characteristics of probability functions and mechanical reponses of virtual samples are represented. It is confirmed that the topology of phase clustering affects the mechanical behavior of materials and that the strength is reduced as the clustering size increases.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.502-502
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• 2011

기존 연구에서는 단일 타겟으로부터 증착된 코팅층 내에 다상으로 이루어진 나노 복합구조를 형성하기 위하여, 나노 합금분말을 방전플라즈마 소결법 등으로 급속 소결하여 타겟을 제조하는 방법이 고려되어 왔다. 반면, 비정질 재료가 우수한 비정질 형성능을 가지는 경우 주조 방법에 의해서도 타겟 제조가 가능하며, 특히 최근 들어 금속 비정질 합금에서 합금의 주요 구성 원소들이 양의 혼합열을 가지는 경우, 액상 또는 과냉각 액상에서 상분리 현상이 발생한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 사실에 기초하면, 우수한 비정질 형성능을 가지는 합금 시스템에 합금 구성 원소와 양의 혼합열 관계를 갖는 원소를 첨가함으로써, 비정질 기지 내에 화학적 불균일성을 유도하여 다상으로 이루어진 복합 구조를 형성시키는 것이 가능하다. 본 연구에서는 이러한 합금 설계법을 이용하여, 비정질 기지 내에 존재할 수 있는 불균일성 정도를 합금 조성과 주조 조건의 변화를 통하여 나노 크기에서 원자 크기까지 조절하고, 이에 따른 재료 특성과의 상관관계를 밝히고자 하였다. 이를 위하여 우수한 비정질 형성능을 가지는 Cu-(Zr, Hf)-Al 벌크 비정질 합금계에서 (Zr, Hf)과 (Y, Gd)간의 양의 혼합열 관계에 주목하여 Cu-(Zr, Hf)-(Y, Gd)-Al 벌크 비정질 형성 합금계를 설계하였으며, 이 합금계 내에서 조성과 냉각속도의 조절에 따라 나타나는 불균일성의 정도와 특성변화의 영향을 체계적으로 고찰하였다. 결과로서, Cu-(Zr, Hf)-Al 합금계에서 (Zr, Hf)을 (Y, Gd)으로 15 at.% 이상 치환한 경우, Cu-(Zr, Hf)-rich 와 Cu-(Y, Gd)-rich 비정질상으로 이상분리가 일어났으며, 이렇게 생성된 비정질-비정질 복합재는 응력 하에서 소성 변형을 거의 보이지 않았다. 반면, 5 at.% 이하로 (Zr, Hf)을 (Y, Gd)으로 치환한 경우에는 비정질 기지에 SAXS 혹은 WAXS로 확인 가능한 원자 크기의 불균일성이 나타났으며, 이 경우 비정질 합금의 점성 유동의 변화를 통해 합금의 연신 특성이 향상되었다. 특히, 본 연구에서는 비정질 기지내 불균일 제어를 통한 기계적 특성 향상을 위해서 조성 제어뿐 아니라 동역학적인 요소를 고려한 냉각속도 조절을 통한 원자단위 불균일성의 최적화가 필요함을 규명하였다. 이러한 연구 결과는 분말화 및 소결 과정을 배제하고 제조된 단일 타겟을 통해 코팅층에 다수의 합금원소를 혼합하고 나노/원자 스케일의 복합구조 형성 및 고집적화가 가능한, 타겟 모물질 설계의 새로운 방향을 제시함으로써 다기능성 복합소재 코팅층의 연구에 크게 기여할 것으로 사료된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.12
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• pp.1170-1178
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• 1996

저용융점을 가진 새로운 무기 접착제인 단사정 HBO2가 알루미나 분말의 선택적 레이저 소결을 하기 위한 접착제로서 개발되었다. 이것을 이용하여 만들어진 green body는 현재까지 알루미나 분말의 선택적 레이저 소결을 위하여 개발된 다른 무기 접착제들인 알루미늄(Ai)과 Ammonium Phosphate(NH4H2PO4)을 이용하여 제조된 것에 비교하여 훨씬 높은 굽힘 강도를 가지고 있고 또 정밀도가 우수하였다. Green Body는 후속의 열처리를 받음으로써 저밀도 단상 세라믹 AI18B4O33과 다상 세라믹 복합재료 AI2O3-AI4B2O9으로 된다. AI18B4O33과 AI4B2O9의 결정립의 모양은 휘스커 구조와 유사하였다. 재료인자와 가공변수가 이 세라믹의 기계적 및 물리적 성질에 미치는 영향이 조사되었다.

• 기계와재료
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• v.24 no.1
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• pp.14-25
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• 2012

우리나라는 지난 10여 년간 조선산업 분야에서 굳건한 세계 1위의 자리를 지켜왔으나, 미국, 노르웨이, 독일, 프랑스와 같은 해양 분야 선진국들은 30여 년 전부터 근해, 천해를 비롯해 심해에 부존되어 있는 가스 및 원유 채굴에 사용되는 해양 플랜트 기술 개발에 집중하여 왔다. 우리나라는 최근 세계적인 해양 자원 개발에 부응한 해양 플랜트 산업의 확대에 발맞추어 세계 최고의 선박 및 해양 구조물 건조 기술을 확보한 조선사를 비롯해 정부, 연구소, 산업체에서 심해저 플랜트 기자재 및 설치 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 특히 심해저에서 채굴된 다상의 가스 및 원유를 처리하고 정제하는 심해저 플랜트 공정처리장비의 경우는 고도의 기술력을 요구할 뿐만 아니라 심해저 플랜트 산업의 보수적이고 발주자 위주의 시장구조로 인해, 설령 기술력을 갖추고 있다 하여도 세계 시장 진입이 매우 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 심해저 플랜트의 주요 공정처리장비의 기술 현황에 대해 고찰하고자 한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.5A
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• pp.425-431
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• 2010

The phase distribution in a multi-phase material strongly affects its material properties. Therefore, a proper method to describe the phase distribution of a material is needed. In this research, probability distribution functions, two-point correlation and lineal-path functions, are used to represent the probabilistic phase distributions of a material. The probability distribution function is calculated using a numerical method and is described as an analytical form via exponential curve fitting with three parameters. Application of analytical form of probability distribution function is investigated using two-phase polycrystalline solids and soil samples. It is confirmed that the probability distribution functions can be represented as an exponential form using curve fitting which helps identifying the applicability of a representative volume element(RVE).

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.19 no.9
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• pp.2181-2193
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• 1995

The effective elasticity and conduction of composite materials containing arbitrarily oriented multiple phases has been analyzed using the concept of orientation-dependent average fields and concentration factors. The analysis provided closed form expressions for the effective stiffnesses and conductivities. Under the prescribed boundary conditions, the concentration factors were evaluated by the equivalent inclusion principle, through which the interaction between various phases is approximated by the Mori-Tanaka mean-field approximation. SiC particulate(SiC$_{p}$) reinforce aluminum(Al) matrix composites were fabricated and their elastic constants and electrical conductivities were measured together with a careful study of their microstructure. The measured properties showed a systematic anisotropy and this behavior could be attributed to the preferred orientation of SiC$_{p}$. The theoretical model developed was applied to the computation of the anisotropic properties of these composites. Both two-phase and three-phase composites were considered based on the microstructural information. The SiC$_{p}$ was modeled as an ellipsoid with planar random orientation distribution in the extruded Al/SiC$_{p}$ composites. The effect of extraneous phase such as intermetallic compounds was also investigated.tigated.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2000.07a
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• pp.303-307
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• 2000

The crystal structure of ZnS fabricated by gas-liquid phase reaction was obtained by XRD and refined by RIETAN near R$_{wp}$ factor 10%. The increasement of HCP phase depended on extra H$_2$S gas and the lattice parameter and crystalline size changed by the relative ratio of multiphase. Using ZnS of the different multiphase ratio and crystalline size, sintered ZnS:Cu, Al green phosphor and the CL property resulted optimum luminescence in the range of 91~94% and 150~190$\AA$, respectably, FCC/HCP ratio and crystalline size. As changing of structure ratio, the reason of different luminescence property is now studying. As well as, after XRD pattern of TiO$_2$powder fitted by RIETAN and the structure factor using MEED method simulated about each atom of (002) plane. Additionally, we proposed RIETAN and MEED were the methods of the study of luminescence mechanism for many phosphor materials.s.