• 한국표면공학회지
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• 제47권5호
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• pp.263-268
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• 2014

Nanocrystalline diamond(NCD) coated SiC balls were applied in a ball-on-disk tribometer. After seeding in an ultrasonic bath containing nanometer diamond powders, $2.2{\mu}m$ thick NCD films were deposited on sintered 3 mm diameter SiC balls at $600^{\circ}C$ in a 2.45 GHz microwave plasma CVD system. Bare $ZrO_2$ and SiC balls were prepared for comparison as test balls. Tribology tests were performed in air with pairs of three different balls and mirror polished steel(SKH51) disk. The wear tracks on balls and disks were examined by optical microscope and alpha step profiler. Under the load of 3 N, the friction coefficients of steel against $ZrO_2$, SiC and NCD-coated balls were between 0.4 and 0.8. After a few thousands sliding laps, the friction coefficient of NCD-coated balls dropped from 0.45 to below 0.1 and maintained thereafter. Under a higher load of 10 N or 20 N with a long sliding distance of 2 km, $ZrO_2$ and SiC balls exhibited the similar friction coefficients as above. The friction coefficient of NCD-coated balls was less than 0.1 from the beginning and increased to above 0.1 steadily or with some fluctuations as sliding distance increased. NCD coating layers were found worn out after long duration and/or high load sliding test, which resulted in the friction coefficient higher than 0.1.

• Tribology and Lubricants
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• 제38권4호
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• pp.136-142
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• 2022

This paper investigates the enhanced wear performance of a CrAl coated accident tolerant fuel (ATF) cladding. In the wake of the Fukushima accident, extensive research on ATF with respect to improving the oxidation resistance of cladding materials is ongoing. Since coated Zr claddings can be applied without major changes to the criteria for reactor core design, many researchers are studying coatings for claddings. To improve the quality of the CrAl coating layer, optimization of the manufacturing process is imperative. This study employs arc ion plating to obtain improved CrAl coated claddings using CrAl binary alloy targets through an improved coating method. Surface roughness and adhesion are improved, and droplets are reduced. Furthermore, the coated layer has a dense and fine microstructure. In scratch tests, all the tested CrAl coated claddings exhibit a superior resistance compared to the Zr cladding. In a fretting wear test, the wear volume of the CrAl coated claddings is smaller compared to the Zr cladding. Furthermore, the coated cladding manufactured through the improved process exhibits better wear resistance than other CrAl coated claddings. Based on these results, we suggest that fine microstructure is attributed to a mechanically and microstructurally robust CrAl coating layer, which enhances wear resistance.

• Tribology and Lubricants
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• 제40권3호
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• pp.91-96
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• 2024

Recently, extensive studies have been carried out to enhance various performance aspects such as the durability, lifespan, and hardness by combining diverse materials or developing novel materials. The utilization of superhydrophobic surfaces, particularly in the automotive, textile, and medical device industries, has gained momentum to achieve improved performance and efficiency. Superhydrophobicity refers to a surface state where the contact angle when water droplets fall is above 150°, while the contact angle during sliding motion is smaller than 10°. Superhydrophobic surfaces offer the advantage of water droplets not easily sliding off, maintaining a cleaner state as the droplets leave the surface. Surface modification involves two fundamental steps to achieve superhydrophobicity: surface roughness increase and surface energy reduction. However, existing methods, such as time-consuming processes and toxic organic precursors, still face challenges. In this study, we propose a method for superhydrophobic surface modification using lasers, aiming to create roughness in micro/nanostructures, ensuring durability while improving the production time and ease of fabrication. The mechanical durability of superhydrophobic samples treated with lasers is comparatively evaluated against chemical etching samples. The experimental results demonstrate superior mechanical durability through the laser treatment. Therefore, this research provides an effective and practical approach to superhydrophobic surface modification, highlighting the utility of laser treatment.

• 자원환경지질
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• 제57권2호
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• pp.205-217
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• 2024

본 연구는 제주도-울릉도 일대에 분포하는 화산암을 대상으로 골재자원으로서의 물성 특징과 골재자원으로서의 골재품질을 평가하였다. 제주도 지역의 주요 구성 암석은 역암, 화산암 및 화산쇄설암 등이다. 역암은 용암 사이에 협재된 상태로 황적색 또는 회색의 이질퇴적암, 역암, 함각력역암으로 구성되어 있다. 화산암류는 화학성분에 따라 현무암, 조면현무암, 현무암질조면안산암, 조면안산암 및 조면암류로 분류된다. 층서별로 하부에서 상부 순서대로 서귀포층, 조면안산암, 조면현무암(I), 현무암(I), 조면현무암(II), 현무암(II), 조면현무암(III, IV), 조면암, 조면현무암(V, VI), 현무암(III) 및 조면현무암(VII, VIII)으로 구분된다. 울릉도 지역의 기반암은 현무암, 조면암, 조면암질 현무암 및 조면암질 안산암으로 구성되어 있으며, 일부 포놀라이트와 응회암질 쇄설성 화산퇴적암으로 구성되어 있다. 기반암들의 골재품질 평가요소로 안정성, 마모율, 흡수율, 절대건조밀도 및 알칼리 골재 반응도 등이 고려되었다. 연구지역의 화산암류의 골재품질 평가 결과 대부분 골재 품질기준을 만족하는 것으로 나타났으며, 지역별로 물성 특징 및 품질이 다르게 나타났다. 마모율과 절대건조밀도는 유사한 분포 범위를 갖고 있으나, 안정성은 울릉도가, 흡수율은 제주도가 좋은 결과를 보였다. 전체적으로 제주도가 골재로서 더 좋은 품질을 나타내었다. 또한, 알칼리 골재 반응성 시험 결과 전반적으로 두 지역 모두 무해한 골재로 나타났으나, 제주도보다 울릉도 화산암류가 더 양호한 것으로 분석되었다. 골재품질시험은 암석 자갈을 대상으로 개략적으로 수행되지만 유사한 암석이라도 생성환경 및 광물조성에 따라 달라질 수 있다. 따라서 골재자원의 품질을 평가, 분석할 때 광물-암석학적 연구를 병행한다면 더욱 효율적으로 활용이 가능할 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권8호
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• pp.1035-1041
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• 2013

본 논문은 KTX 안티롤바 너클부의 동특성 및 구조 안전성 평가를 위해 시험 및 수치적 방법을 사용하였다. 시험적 방법에서는 KTX와 KTX-산천 안티롤바 너클부의 동특성을 비교 평가하기 위해 호남선의 운행환경을 고려한 가속도 및 변형률 데이터를 각각 측정하였으며, 수치적 방법에서는 너클부에 대해 LS-DYNA 3D를 사용하여 구조 안전성 평가를 수행하였다. 이때 해석에 사용된 유한요소모델은 시험과 비교평가를 통해 신뢰성을 검증하였다. 수치해석 결과, 얇은 금속판 및 고무의 적층구조로 이루어진 너클부의 응력 및 속도장이 너클과 커넥팅로드 사이의 상대적 접촉 감소로 인해 두꺼운 강재로만 이루어진 너클부에 비해 좀 더 완화된 경향을 보였다. 그 결과 얇은 금속판과 고무로 구성된 너클 구조가 반복적인 외력 하중하에서 KTX 안티롤바의 탄성거동을 허용하여 동적 거동하의 구조적 안전성을 향상시키기 위한 최선의 방법임을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제31권3호
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• pp.310-316
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• 2020

테르펜 개질 페놀 수지는 타이어의 주행 안전성과 관련 있는 웨트 트랙션과 연비와 관련된 구름저항을 개선하기 위해 사용한다. 이 시험은 테르펜 개질 페놀 수지의 기본 구조가 각각 알파 피넨, 베타 피넨, 델타 리모넨으로 달리한 수지를 타이어 트레드 배합물에 첨가하여 알킬 페놀 수지의 배합물과 물성 차이를 비교하였다. 알킬 페놀 수지는 웨트 트랙션과 관련 있는 0 ℃에서 탄젠트 델타가 테르펜 개질 페놀 수지와 큰 차이가 없지만 구름저항과 관련 있는 80℃에서 탄젠트 델타가 높게 나타나 연비 개선 효과가 적었다. 테르펜 개질 페놀 수지 중 베타 피넨은 웨트 트랙션과 연비 개선 효과가 다른 수지에 비해 고르게 나타났으며, 델타 리모넨 수지는 웨트 트랙션 개선효과가 가장 좋았고, 인장강도 및 마모 성능은 알킬 페놀 수지가 비교적 높게 나왔다. 모든 테르펜 개질 수지는 구름저항에서 알킬 페놀수지보다 우수하여 연비 개선효과 좋다고 할 수 있으며, 블랭크에 비해 다른 특성도 나아지는 효과를 보였다. 이 시험에서 사용된 페놀 수지의 특성을 참고하여 타이어 컴파운드를 배합할 때 개질된 테르펜 페놀 수지를 선택하면 웨트 트랙션, 구름저항 등의 특성을 효과적으로 개선한 컴파운드를 만들 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.797-803
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• 2019

본 연구는 동력분산형 고속열차의 횡방향 진동을 저감하기 위하여 진행되었다. 동역학 해석을 통한 연구에서 동력분산형 고속열차 시제차량(HEMU-430X)은 고속열차에서 주로 사용되는 차륜프로파일(XP55, GV40, S1002)에 관계없이 낮은 등가답면구배에서 횡방향 진동이 커지고, 차륜 마모가 진행되어 등가답면구배가 커지면 횡진동이 감소하는 경향을 보였다. 이는 HEMU-430X에 적용된 현가장치 특성치들의 조합된 결과로 인해 등가답면구배가 낮을 때 차체와 대차가 1.4Hz의 주파수로 공진하여 차체 헌팅이 발생되기 때문이다. 고속열차의 횡방향 진동저감에 대한 해외 사례에서 요댐퍼의 유압강성(Hydraulic stiffness)을 낮추어 진동을 개선한 사례를 고찰하였다. 요댐퍼의 시리즈 강성은 유압강성과 탄성조인트의 조합인데 본 연구에서는 유압강성 조정대신 비교적 간단하게 할 수 있는 탄성조인트의 강성을 낮추어 횡방향 진동을 개선하고자 하였다. 신규 제작된 탄성조인트를 적용한 요댐퍼의 시리즈 강성은 기존 요댐퍼 대비 60% 수준으로 낮았다. 60% 수준의 시리즈 강성이 적용된 요댐퍼를 HEMU-430X의 TC~M2 3량에 설치하여 시운전 시험을 수행하였다. 시운전 시험 결과 TC를 선두로 한 하행 주행 시 TC~M1의 횡방향 진동이 개선되고, MC를 선두로 한 상행 주행 시 후미 TC차량의 횡진동이 개선되는 결과를 보였다. 본 연구의 진동저감 방안은 향후 영업운전을 위해 도입되는 EMU-250 및 EMU-320의 횡방향 진동 문제 발생 시 해결책으로 적용할 수 있다.

• 한국신뢰성학회:학술대회논문집
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• 한국신뢰성학회 2006년도 학술발표대회 논문집
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• pp.239-246
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• 2006

프레스다이용 코일스프링은 자동차 및 전자제품의 외형생산에 필요한 금형 내에 장착되는 금형용 스프링으로서 녹아웃 및 스트리퍼 등에 사용되고 있다. 프레스다이용 코일스프링이 사용 중 파손 시에는 고가인 금형의 손상 및 생산성에 영향을 미칠 수도 있기 때문에 사용 환경에서의 신뢰성확보가 요구되어지고 있다. 특히 중(重)하중 및 극중(極重)하중용 스프링은 과거 현장에서 파손사례가 자주 발생함으로 인해 외산을 선호하는 경향이 있는 형편이다. 이에 국산 스프링의 신뢰성검증 및 확보를 위해 신뢰성기반구축사업을 통해 신뢰성평가기준(RS D 0014)가 제정되었으며, 이 평가기준에 의거하여 국내 업체의 제품에 대해 신뢰성평가를 실시하였다. 프레스다이용 코일스프링의 파손원인은 주로 반복하중에 의한 피로파손과 일정한 변위의 변형으로 발생하는 코일스프링 자유높이의 축소로 크게 구분되어질 수 있다. 시험결과 주 파손양상은 피로에 의한 균열발생이었으며, 코일 끝단부와 끝단부 직하부의 코일과의 마찰에 의한 균열발생이 주원인이었다. 즉, 코일의 끝단면과 직하면 코일이 연속적으로 부딪침으로써 발생한 변형 및 마모에 의해 표면균열이 발생하고, 표면균열에서 반복적인 부하하중이 가해짐으로써 피로균열 진전을 통해 점차적으로 파손이 진행되어졌음을 알 수 있었다. 본 발표에서는 기준에 의거하여 로하중용 프레스 다이용 코일스프링을 평가한 신뢰성평가시험 결과에 대해 보고하고, 파단면 관찰과 외산제품과의 미세조직 및 조성 등의 비교분석결과 등을 기초로 파손원인을 분석한 결과에 대해 보고하고자 한다.제고할 수 있을 것으로 기대한다.X>$CdCl^+,\;CdSO_4$ 등이 형성되었다. 수은의 경우는 해수 및 증류수를 용출용매로 이용한 모든 경우에서 납, 구리, 카드뮴과는 달리 대부분 침전하였다. 더욱이 해수에 존재하는 고농도 염소($Cl^-$)와의 수착으로 인해 finite solid인 calomel($Hg_2Cl_2$)이 형성되어 대부분 침전(SI=0)되기 때문에 납, 구리, 카드뮴 보다 더 낮은 환경이동성을 갖을 것으로 사료된다. 상기 실험결과 용출용매로 증류수와 해수를 이용했을 때, 제강 슬래그에서 용출되는 납, 구리, 카드뮴, 수은의 용출 경향의 차이를 확인할 수 있었고 이에 따라서, 납, 구리, 카드뮴의 용출 유해성은 낮기 때문에 해양구조물로의 제강슬래그 유효이용은 적합할 것으로 판단되었다.im80%$로 계산되었다. 열형광선량계로 측정된 방사선량은 각각 1.8, 1.2, 0.8, 1.2, 0.8 (70 cm 거리) cGy로 측정되었으며, 환자의 복부 표면에서의 서베이메터를 이용한 측정량은 10.9 mR/h였다. 차폐구조물의 사용 시 전체 치료 동안에 태아선량은 약 1 cGy 정도로 평가되었다. 결론 : AAPM Report No.50의 자료에 따르면, 임산부의 방사선 치료 시 태아의 방사선 피폭선량은 5 cGy 이하일 경우에 방사선 피폭에 따른 태아의 위험이 거의 없는 것으로 제시되고 있다. 본원에서 차폐 구조물을 설치하였을 경우에 측정된 태아선량은 약 1 cGy로 측정되었고, 고안된 차폐구조물

• 한국재료학회지
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• 제9권3호
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• pp.315-321
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• 1999

금속기지 복합물은 구조용 재료로서 매우 우수한 성질을 지니고 있어 광범위하게 연구되어져 왔다. $Al_2O_3$와 SiC는 그들의 우수한 기계적 특성 때문에 일반적인 보강재로서 사용되어져 왔다. 그러나 이들 세라믹 보강재는 비싼 재조 비용 때문에 특별한 목적을 위해서만 한정되어 사용되어져 왔다. 본 연구에서는 우리는 Al 합금기지 복합물에서 SHS법에 의해 합성된 $Al_2O_3$-SiC 분말의 보강재로서의 응용 가능성을 살펴보았다. 또한 $Al_2O_3$단섬유를 Al기지 하이브리드 복합물에 적용하기 위하여 합성된 분말과 함께 첨가하였다. 25vol% 강화재의 복합물을 제조하기 위하여 용탕단조법을 사용하였다. 미세구조와 결정구조는 SEM, OM 그리고 XRD로 관찰하였고 압축시험과 마모시험으로 기계적인 성질들을 조사하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권4호
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• pp.339-345
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• 2008

원자력발전소 열교환기 튜브의 대부분은 구리, 티타늄, 인코넬합금 등의 비자성체로 제작되어 있으나 2차 터빈계통의 습분분리재열기(moisture separator & reheater), 급수가열기 등의 튜브는 고압, 고온 등의 열악한 운전조건에서 상대적으로 고온 강도가 우수한 탄소강 또는 페라이트계열 스테인레스강 등의 자성체로 제작되어 있다. 특히 습분분리재열기 튜브와 같은 열교환 매체가 증기인 경우 열전달 능력을 증가시키기 위해서 핀 튜브를 사용한다. 탄소강 또는 페라이트계열 스테인레스강 등의 자성체 튜브는 고온, 고압에서 강도가 우수하지만 운전 중에 증기 커팅, 침식, 기계적 진동 마모, 응력부식균열 등의 사용 중 결함이 발생하여 발전소 정상운전에 지장을 초래할 수 있기 때문에 전열관의 건전성 평가를 위한 주기적인 비파괴검사의 수행이 필요하다. 하지만 자성체 열교환기 튜브는 투자율이 높은 전기적 특성으로 인하여 기존의 와전류검사기술로는 비파괴검사가 어렵기 때문에 원격장검사기술을 적용해야 한다. 따라서 본 연구에서는 원자력발전소 습분분리재열기세관의 현장적용에 필요한 검사기술을 개발하기 위해서 원격장탐촉자, 인공결함 시험편 및 탐촉자 구동장치를 설계하였으며, 이를 활용하여 발전소 현장 검사에 적용하였다.