• Transactions of Materials Processing
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• v.8 no.1
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• pp.29-37
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• 1999

An analysis system for sheet metal forming(SAT_STAMP) has been developed to improve the design and tryout process by predicting the deformation behavior more precisely. This analysis system consists of forming analysis, springback analysis and post processor modules. The more accurate prediction of stress history can be achieved due to the improved contact algorithm. Continuous simulation of sequential processes can be carried out conveniently without interruption by the improved data management of the developed system. The error of data transfer between forming analysis and springback analysis is minimized using the proper shell element. Several benchmark test results and practical results are presented to show the effectiveness and reliability of this program.

• Transactions of Materials Processing
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• v.8 no.5
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• pp.454-464
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• 1999

A new blank design method is proposed to predict the optimum initial blank shape in the sheet metal forming process. The rollback method for blank shape design takes the difference between the deformed blank contour and the target contour shape into account. the minimization object function R is proposed. Based on the method, a computer program composed of blank design module, FE-analysis module and mesh generation module is developed. The rollback method is applied to square cup, reentrant cross section, L-shaped cup drawing process with the flange of uniform size around its periphery to confirm its validity. The optimum initial blank shape is obtained from an arbitrary blank shape after several modifications. Good agreements are recognized between the numerical results and the published experimental results for initial blank shape and thickness strain distribution. It is concluded that the rollback method is an effective and convenient method for an optimum blank shape design.

• Elastomers and Composites
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• v.44 no.4
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• pp.384-390
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• 2009

Roll-to-roll forming process is one of important metal processing technology because the process is simple and economical. These days, with these merits, roll-to-roll forming process is tried to be employed in manufacturing the circuit board, barrier ribs and solar cell plate. The solar cell plate may have millions of patterns, and the analysis of forming considering all the patterns is impossible due to the computational costs. In this study, analyses are carried out for various numbers of patterns and the results are compared. It is shown that the analyses results with four row patterns and twelve row patterns are same. So, it is considered that the analysis can be carried out for only four rows of pattern for the design of incremental roll-to-roll forming process. Also formability is analysed for various number of mesh, protrusion shapes and forming temperature.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.2
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• pp.113-120
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• 2010

An experimental investigation was carried out to examine the evaporative heat transfer characteristics of R-134a in a micro-channel heat exchanger. The micro-channel heat exchanger used in this study was a sort of plate heat exchanger. Micro-channels were fabricated on the SUS304 plate by the photo-etching process: 13 sheets of plates were stacked and bonded by the diffusion bonding process. The effects of the evaporating temperature, mass flux of R-134a, and inlet temperature of water were examined. As the difference between the inlet temperatures of R-134a and water increased, the heat transfer rate increased. The evaporative heat transfer coefficients obtained in this study range from 0.67 to 6.23 kW/$m^2{\cdot}^{\circ}C$. The experimental correlation for the Nusselt number as a function of the Reynold number and $\Theta$ was suggested for the micro-channel heat exchanger.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.83.2-83.2
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• 2010

평판형 고체산화물 연료전지(planar SOFC : Solid oxide Fuelcell)는 높은 전류 효율 및 출력밀도를 가지는 중,대형 발전용 전기소자이다. SOFC 스택을 600~800도에서 작동할 경우, 금속 분리판에서 휘발된 크롬에 의한 열화현상과 금속의 산화에 의한 표면 저항의 증가가 큰 문제점으로 알려져 있으며, 이를 개선하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 금속 분리판의 열화를 억제하기 위한 여러 보호코팅의 특성을 밝히고, 특성차이의 원인을 분석하고자 하였다. 모재는 상용 STS444합금 (Nisshin steel 생산) 2.0mmt 박판을 사용하였으며, 표면 상태를 균일하게 하기 위하여 표면은 동일한 #1200 번 사포로 연마후 코팅하였다. 적용한 코팅은 전기도금 Ni 코팅, (MnCo)3O4 wet powder spray 코팅, (MnCo)3O4 ADM코팅 3종이었으며, 코팅층의 두께는 최적 공정조건에 따라 달리 하였다. 산화후 형성되는 표면 산화물의 전기적 특성을 평가하기 위하여 시험편의 비면적 저항 (ASR : area specific resistance)을 장시간 측정하였다. 측정편의 크기는 가로 4cm ${\times}$ 세로 4cm였으며, 100시간 공기중 산화후 측정하였다. 표면 접촉을 높이기 위하여 Pt paste를 40~50um도포하였으며, 1~0.1A인가된 전류에 대한 저항을 4전극법 (4-probe)으로 측정하였다. 표면 코팅층이 크롬 휘발을 억제하는 정도를 평가하기 위하여 크롬 휘발량을 측정하였다. 시편은 가로 1.5cm ${\times}$ 세로 1cm 였으며, 공급된 공기와 수분의 혼합가스와 응축기 표면에 흡착된 크롬의 양을 ICP-MASS법으로 측정하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.57-57
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• 2009

산업의 고도화에 따른 구조물의 사용 환경이 열악해지고 최근 에너지저감과 환경문제 개선을 위한 경화의 요구에 따라 뛰어난 내식성 및 우수한 고비강도 특성을 갖고 있는 타이타늄 및 타이타늄합금의 활용에 대한 연구가 많은 주목을 받고 있다. 이에 따라 타이타늄 신합금의 개발뿐만 아니라 기존에 개발되어 비교적 보편적으로 적용되고 있는 타이타늄 부품의 제조 및 성형기술에 대한 수요도 급증하고 있다. 특히, 기기 및 부품 제조를 위한 용접/접합기술도 매우 중요한 요소기술로 자리메김하고 있다. 타이타늄은 산소, 수소 등의 침입형 원소와의 친화력이 강한 활성이 큰 금속으로 용접시 고온에 노출되면 급격히 산화 및 취화 등의 문제를 발생한다. 따라서 타이타늄의 용접시에는 $426^{\circ}C$이상의 온도에서는 대기로부터 용접부가 차단되도록 하는 쉴딩기술이 매우 중요하다. 타이타늄의 용접은 일반적으로 아크용접, 전자빔 용접, 레이저 용접 및 확산접합 등이 적용되고 있으나 용접입열 조정이 용이하고 아크 안정성이 높고 용접부의 기계적 특성이 우수한 GTA 용접이 작업성을 고려하여 가장 많이 적용되고 있다. 본 연구에서는 미국용접학회(AWS)의 타이타늄 용접가이드를 분석 및 소개하였고, 1t 이하의 박판 CP Ti를 대상으로 GTAW 용접부 미세조직 및 기계적 특성을 분석하였다. 이때, 용접 비드폭 제어 및 펄스 용접기술을 통하여 박판 타이타늄의 최적 GTAW 공정변수 제어기술을 분석하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.72-72
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• 2009

전자부품의 내부접속 및 파워반도체의 다이본딩과 같은 1차실장에는 고온환경에서의 사용과 2차실장에서의 재용융방지를 위해 높은 액상선온도 및 고상선온도를 필요로 하여, Pb-5wt%Sn, Pb-2.5wt%Ag로 대표되는 납성분 85%이상의 고온솔더가 널리 사용되고 있다. 생태계와 인체에 대한 납의 유해성이 보고된 이래, 무연솔더에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔으나, Sn-Ag-Cu계로 대표되는 Sn계 합금으로 대체 중인 중온용 솔더와는 달리, 고온용 솔더에 대해서는 대체합금에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 대체재의 부재로 인해 기존의 납을 다량함유한 솔더로 1차실장이 지속됨으로서, 2차실장의 무연화에도 불구하고 전자부품 및 기기의 재활용에 큰 어려움을 겪고 있다. 지금까지 고온용 무연솔더로서는 융점에 근거해 Au-(Sn, Ge, Si)계, Bi-Ag계, Zn-(Al, Sn)계의 극히 제한된 합금계만이 보고되어 왔다. Au계 솔더는 현재 플럭스를 사용하지 않는 광학, 디스플레이 분야 등 고부가가치 공정에 사용되고 있으나, 합금가격이 매우 비싸며 가공성이 나빠 대체재료로서는 적합하지 않다. Bi-Ag계 솔더 또한 취성합금으로 와이어 및 박판으로 가공하는데 어려움이 크며, 솔더로서 중요한 특성중 하나인 전기전도도 및 열전도도가 나쁜 편이다. 이에 비해, Zn계 합금은 비교적 낮은 합금가격, 적절한 가공성과 뛰어난 인장강도, 우수한 전기전도도 및 열전도도를 지녀, 고온용솔더 대체재료의 유력한 후보로 생각된다.이전 연구에서, 필자의 연구그룹은 Zn-Sn계 합금을 고온용 무연솔더로서 제안한 바 있다. Zn-Sn계 합금은 충분히 높은 융점과 함께, 금속간화합물이 없는 미세조직, 우수한 기계적 특성, 높은 전기전도도 및 열전도도 등의 장점을 나타내었다. 본 연구에서는 기초합금특성상 고온솔더로서 다양한 장점을 지닌 Zn-30wt%Sn합금을 고온용 솔더의 대표적인 적용의 하나인 다이본딩에 적용하여, 접합부의 강도 및 미세조직, 열피로 신뢰성에 대해 분석을 함으로서 실제 공정에의 적용가능성에 대해 검토하였다. Zn-30wt%Sn을 이용해 Au/TiN(Titanium nitride) 코팅한 Si다이를 AlN-DBC(aluminum nitride-direct bonded copper)기판에 접합한 결과, 양측에 완전히 젖은 기공이 없는 양호한 다이접합부를 얻었으며, 솔더내부에는 금속간화합물을 형성하지 않았다. Si다이와의 계면에는 TiN만이 존재하였으며, Cu와의 계면에는 Cu로부터 $Cu_5Zn_8,\;CuZn_5$의 반응층을 형성하였다. 온도사이클시험을 통한 열피로특성평가에서, Zn-30wt%Sn를 이용한 다이접합부는 1500사이클 지점에서 Cu와 Cu-Zn금속간화합물의 사이에서 피로균열이 형성되며, 접합강도가 크게 감소하였다. 열피로특성 향상을 위해 Cu표면에 TiN코팅을 하여 Zn-30wt%Sn 솔더로 다이접합한 결과, Si다이와 기판 양측에 TiN만으로 구성된 계면을 형성하였으며, TEM관찰을 통해 Zn-30wt%Sn과 극히 미세한 접합계면이 형성하고 있음을 확인하였다. Zn-wt%30Sn솔더와 TiN층의 병용으로 2000사이클까지 미세조직의 변화 및 강도저하가 없는 극히 안정된 고신뢰성의 다이접합부를 얻을 수가 있었다.

• Transactions of Materials Processing
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• v.13 no.2
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• pp.122-128
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• 2004

In order to make a doubly-curved sheet metal effectively, a sheet metal forming process has been developed by adopting the flexibility of the incremental forming process and the principle of bending deformation which causes slight deformation in thickness. The developed process is an unconstrained forming process with no holder. For this study, the experimental equipment is set up with the roll set which consists of two pairs of support rolls and one center roll. In the experiments using aluminum sheets, it is found that the curvature of the formed sheet metal is determined by controlling the distance between supporting rolls in pairs and the forming depth of the center roll and it also depends on the thickness of the sheet metal. In order to check the effect of process parameters on the generation of sheet metal curvatures in this process, the orthogonal array is adopted. From the experimental results, among the process parameters, the distance between supporting rolls in pairs along the direction of one principal radius of curvature as well as the forming depth and the thickness of the material is shown to influence the generation of curvature in the same direction significantly. That is, the other distance between supporting rolls in pairs which are not located in the same direction of one principal radius of curvature, does not have an significant effect on the generation of the curvature in that direction. It mainly affects the generation of curvature in its own direction with the forming depth and the thickness of the material.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 2003.08a
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• pp.53-57
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• 2003

In order to make a doubly curved sheet metal effectively, a sheet metal farming process has been developed by adopting the flexibility of the incremental forming process and the principle of bending deformation which causes slight deformation to thickness. The developed process is an unconstrained forming process with no holder. For this study, the experimental equipment is set up with the roll set which consists of two pairs of support rolls and one center roll. In the experiments using aluminum sheets, it is found that the curvature of the formed sheet metal is determined by controlling the distance between supporting rolls in pairs and the forming depth of the center roll and it also depends on the thickness of the sheet metal. In order to check the effect of process parameters on the generation of sheet metal curvatures in this process, the orthogonal array is adopted. From the experimental results, among the process parameters, the distance between supporting rolls in pairs along the same direction of one principle radius of curvature as well as the forming depth and the thickness of the material is shown to influence the generation of curvature in the same direction significantly. That is, the other distance between supporting rolls in pairs which are not located in the same direction of one principle radius of curvature, does not have an significant effect on the generation of the curvature in that direction. It just affects the generation of curvature in its own direction mainly with the forming depth and the thickness of the material.