• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.61-61
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• 2018

듀플렉스 스테인리스강은 페라이트와 오스테나이트 상이 공존하는 특징을 갖는다. 그러한 구조에 의해서 페라이트와 오스테나이트상의 장점을 동시에 갖는 특성이 있다. 높은 강도와, 우수한 내식성, 응력 부식 균열 그리고 낮은 니켈의 함량 때문에 안정적인 가격을 갖는 장점을 갖기 때문에 운송, 기름과 가스, 해양플랜트, 건축 그리고 높은 강도와 우수한 내식성이 필요한 분야에서 수요가 증가할 것으로 사료된다. 이러한 듀플렉스 스테인리스강의 형성에서 페라이트와 오스테나이트상의 균형과 내식성을 개선하기 위해 질소가 첨가된다[1,2]. 본 연구는 저니켈 듀플렉스 스테인리스강(STS 329 FLD)의 공식 형성 과정에서 질소의 함량이 공식 형성과 내식특성에 미치는 영향을 동전위분극, XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 그리고 GDOES(Glow Discharge Optical Emission Spectrometry)를 이용하여 규명하였다. GDOES를 이용하여 깊이별 원소 분포를 정량적으로 비교한 결과, 부동태막에서 질소는 기저에 비하여 증가하였고, 질소의 함량이 증가함에 따라 wt.% 또한 증가하였다. 이러한 부동태막의 깊이별 원소 분포특성이 내식특성과 공식의 크기에 미치는 영향을 동전위분극을 이용하였다. 질소의 함량이 증가하였을 경우, 부식전위는 증가하였으며, 부식전류는 감소하였다. 또한 부동태전류가 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이러한 차이의 원인을 확인하기 위하여 XPS를 이용하여 질소의 화학적 상태를 확인하였다. 질소는 암모니아의 형태로 존재하는 것으로 확인되었다. 암모니아 상태로 부동태막에 존재함에 따라 공식이 형성될 때, 암모늄 화함물을 형성하여 공식 내부의 산성도를 낮춤으로써 공식의 형성이 억제된 것으로 사료된다. 또한 공식 이후의 표면을 관찰 할 경우 질소의 함량이 증가함에 따라 표면에서 공식이 거의 관찰되지 않았다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.106-106
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• 2018

해양환경용 선박재료는 전기화학적인 부식을 발생시키는 염소이온($Cl^-$)이 다량 포함된 부식 환경에 장기간 노출되어 있어 부식에 대해 취약하다. 따라서 우수한 내식성 및 내침식성을 가진 재료를 선정하는 것은 매우 중요하다. 알루미늄 합금은 충분한 강도와 부동태 피막 형성으로 인해 내식성이 우수하여 해양환경용 선박 재료로서 널리 이용되고 있으며, 이에 따른 부식 특성에 관한 연구도 활발히 이뤄지고 있다. 그러나 선박에서는 부식에 의한 손상뿐만 아니라 전식에 의한 부식 손상도 발생할 수 있다. 특히 선미 부분은 프로펠러의 동합금과 알루미늄 합금의 이종금속 간 전위차에 의한 전식이 발생하여 선체의 다른 부위에 비해 부식이 더 심하게 진행될 수도 있다. 또한 전식은 해안 부두에 접안된 선박의 용접 시미주전류(stray current)에 의한 부식손상이 발생할 수 있으나 이에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구는 해양환경에서의 전식을 인위적으로 모사할 수 있는 부식 정전류 시험법을 이용하여 다양한 크기의 전식 손상을 유발시켰으며, 해양환경 하에서 선박재료로 주로 사용되는 알루미늄 합금인 Al5083-H321, Al5052-O, Al6061-T6에 대한 전식 특성을 비교, 분석하였다. 실험 방법으로 작동전극은 각 재료의 시험편을 $2cm{\times}2cm$ 으로 절단하여 sand paper # 2000 번까지 연마 후 아세톤과 증류수로 세척하고 건조하였으며, 제작된 시험편은 자체 제작한 홀더를 이용하여 $1cm^2$만 노출시킨 후 정전류 가속 실험을 실시하였다. 기준전극은 은/염화은(Ag/AgCl) 전극을, 대응전극은 백금(Pt) 전극을 사용하였다. 정전류 가속 조건은 $0.001mA/cm^2$, $0.1mA/cm^2$, $1mA/cm^2$, $5mA/cm^2$, $10mA/cm^2$의 전류 밀도를 천연해수에서 30분간 인가하였다. 각 재료에 대한 전식 특성은 실험 전후의 무게 감소량으로 전식의 저항 특성을 확인하였다. 그리고 3D 현미경으로 표면 손상 경향과 깊이를 측정하였으며, 주사전자현미경 (SEM)을 통해 표면 형상을 미시적으로 관찰하였다. 부식 정전류 시험 결과 모든 시편에서 $0.01mA/cm^2$에서 미세한 국부적인 부식이 일어났으며, 전류밀도가 증가할수록 표면 전반에 부식이 진행되고 성장하였다. 그리고 모든 인가 전류밀도의 조건에서 Al6061-T6가 5000계열(Al5083-H321, Al5052-O)보다 더 우수한 내식성을 나타났다.

• 분석과학
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• 제15권4호
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• pp.373-380
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• 2002

본 연구는 토양에 침적된 방사능 물질의 거동에 부식산이 미치는 영향을 평가하기 위한 기초연구로서 깊이별 토양에 존재하는 휴믹산과 풀빅산을 추출하여 그 특성을 분석하였다. 휴믹산과 풀빅산의 분자량 분포는 한외여과법을 이용하여 조사하였으며, 분광학적 특성으로는 자외선-가시광선, 적외선 및 형광분광 분석을 실시하였다. 휴믹산의 주요 분자량 분포 영역은 30~100 kDa (46~56%)이었으며, 풀빅산은 10~30 kDa (33~43%) 이었다. 토양 깊이가 증가할수록 휴믹산과 풀빅산 분자의 분자량은 전체적으로 감소하는 경향을 보였다. 자외선-가시광선 분석 결과, 휴믹산이 풀빅산에 비하여 전체적으로 1.4~1.5배 더 높은 흡광계수 (280 nm)를 나타내었고, 휴믹산의 경우 토양 깊이가 증가할수록 흡광계수가 증가하였다. Synchronous 형광 분석 결과, 휴믹산과 풀빅산의 방향족 고리화합물은 428 nm 영역 (type 1)과 498 nm 영역 (type II)에서의 형광피크에 해당하는 두 가지 특성 구조를 가짐을 알 수 있었다. 휴믹산 분자는 대부분 장파장 영역 (type II)에서의 방향족 고리구조 특성을 보였으며, 휴믹산과 풀빅산 모두 토양층의 깊이가 증가할수록 장파장 영역의 방향족 고리 특성이 증가하는 경향을 보였다. 적외선 분석 결과, 풀빅산이 휴믹산에 비해 카르복실기 (${\sim}1720cm^{-1}$)의 피크세기가 높았으며, 토양 깊이가 증가할수록 휴믹산과 풀빅산분자의 카르복실기의 피크세기가 증가하는 특성을 보였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권12호
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• pp.1176-1181
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• 1998

VIM에 의해 제조된 0.55wt.% C-1.68wt.% Mn강을 사용하여 고주파 유도경화 베어링강의 특성을 조사하였다. 시편의 청정도는 DIN 50602에 의한 K4값이 6.41로 측정되어 높게 나타났다. 고주파 유도경화된 시편은 약 2.7mm의 유효경화층 깊이를 가진 표면경화층이 형성되었으며 불균질한 submicron크기의 lath 마르텐사이트가 표면경화층에 형성되었다. 회전접촉 피로 시험은 최대 헤르쯔 응력 492 kgmm$^{-2}$ 을 가하며 탄성유체 윤활조건에서 실시되었다. 회전접촉 피로시험 후 시편의 궤도면 직하에서 측정된 미소경도는 유도경화한 경우에 비해 표면직하 약 $500\mu\textrm{m}$ 깊이까지 증가하였다. 그 경도증가량의 최대치를 나타내는 위치는 표면에서부터 약 100$\mu\textrm{m}$ 깊이로 밝혀졌으며 백색부식영역 (white etching area)을 나타내었다 회전접촉 피로시험 후 시편의 궤도면 직하, 이 백색 부식영역에서 균열이 생성되고 전파하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권5호
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• pp.7-13
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• 2008

본 논문은 염해에 의한 부착성능 저하에 따른 철근-콘크리트 국부 비부착 구간 변화에 따른 보의 휨 실험 및 해석적 연구이다. RC보의 휨 실험 및 해석적 연구를 통하여 부착강도 및 부식정도에 대한 휨 강성을 평가, 분석하였다. 철근부식에 따른 국부적 부착손상 구간을 표현하기위하여 본 연구에서는 고무호스를 이용한 비부착 구간 모사 시험체를 제작, 염해에 의한 철근콘크리트 보의 국부 부식구간을 표현하였고 이에 대한 휨 성능을 평가하였다. 해석적 연구에서는 상용해석프로그램을 이용한 성능평가와 균열해석을 수행하여 국부적 부착구간 변화에 따른 균열 폭, 균열깊이, 위치를 파악함으로써 실제 실험결과와의 균열 확산을 예측, 비교하였다. 본 연구의 부식정도 및 국부적 비부착 구간 확대에 따른 실험적, 해석적 철근부식-강성변화율은 향후 노후 철근콘크리트 구조물의 국부적 손상 모델의 개발 및 평가에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.1-12
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• 2007

본 연구에서는 강교 부재를 대상으로 시간에 따른 부식과 교통량(트럭통행량)의 변화 영향을 반영한 피로 취약도 평가 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 통해 부식과 교통량 변화를 고려할 수 있는 피로에 대한 한계상태함수를 설정하였다. 부식의 영향은 평균부식깊이와 피로강도감소계수와의 관계를 이용하여 한계상태함수에서 피로저항의 감소로써 반영되었다. 트럭통행량의 변화는 세 가지 대표적인 변화양상을 설정하여 기간별로 실제 변화에 맞게 모델링함으로써 한계상태함수에서 하중의 증가로 반영되었다. Monte-Carlo 시뮬레이션을 이용하여 신뢰성 해석을 수행하도록 하였으며, 이를 바탕으로 시간이력 피로 취약도 곡선을 도출하였다. 검증예제와 실제 국내 강교에 적용하여 제안된 피로 취약도 평가방법을 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권2호
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• pp.198-202
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• 2002

가동중인 증기발생기 전열관에서 발생하는 결함 유형 중의 하나인 입계부식은 방전가공에 의한 모의 시편 제작이 불가능하므로 입계부식에 대한 와전류검사 신호의 특성이 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 0.1 M sodium tetrathionate 용액에서 비확관 전열관에 입계부식을 형성시키고 와전류검사 신호를 수집하여 평가하였다. 이를 통하여 탐촉자의 종류와 주파수에 따른 선호 특성 및 입계부식의 깊이 변화에 따른 검출능을 비교하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.11-17
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• 2011

항만콘크리트 구조물의 내구성 저하의 중요한 요인은 염소이온침투에 의한 철근의 부식이다. 따라서, 항만콘크리트 구조물의 염소이온 깊이와 깊이별 염소이온농도를 정량적으로 파악할 수 있다면, 구조물의 잔존수명을 사전에 비교적 정확하게 평가할 수 있다. 이러한, 구조물에서의 염소이온농도를 예측하기 위해서는 모델식의 개발이 필요하고 모델식은 정확한 현장데이타를 기반으로 한다. 이에 본 연구에서는 현장 항만구조물에 대한 코어시료를 채취하고 본 시료들에 대한 염소이온침투깊이와 깊이별 염소이온농도를 측정하고자 하였다. 시료는 1차로 완도항, 마산항, 인천항에서 채취하였고, 2차로 여수항과 동해항에서 채취하였다. 수직 높이별 영향을 파악하기 위해서 대기부, 비말대, 간만대로 나뉘어 각 층별 8개의 시료를 획득하였다. 채취된 시료중에서 4개는 강도 실험을 실시하였고, 나머지 4개로 내구성 실험을 실시하였다. 2개의 시료에 대해서는 질산은 변색법을 이용하여 염소이온 침투깊이를 측정 하였다. 나머지 2개의 시료는 깊이별로 5 mm 두께의 절편을 채취하고 이를 ASTM C 114의 시험법에 따라 염화물 이온농도를 측정하였다. 측정결과를 바탕으로 지역과 수직위치에 따른 염소이온 침투의 특성을 파악하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.189-189
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• 2012

여기서는 오스테나이트 스테인리스강에 내구성능을 부여하기 위하여 여러 가지 공정온도 조건 중에서 플라즈마 이온질화 처리하여 질화층을 제작하였다. 이와같은 이온질화 층들에 대해서 형성기구를 해석함을 물론 경도, 마모 및 충격 시험들의 기계적 특성과 염수분무시험(Salt Spray Test), 침지 자연전위($E_{coor}$), 전기화학적 양분극 부식 특성을 평가하였다. 이들 층은 표면, 경화 깊이, 미세조직 및 결정구조를 분석하였고, 질화층 표면의 기계적 특성 및 부식 특성과의 상관관계를 해명-정리하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2008년도 춘계학술 발표회
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• pp.149-154
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• 2008

도시가스용 배관으로 사용하고 있는 폴리에틸렌 배관은 유연하여 시공이 용이할 뿐만 아니라 부식 및 전식이 일어나지 않아 유지관리가 편리하고 교체 없이 50년 이상 사용이 가능하여 금속 소재에 비하여 경제적이기 때문에 그 사용량이 증가하고 있다. 그러나 차량의 증가 등으로 인하여 매설된 배관에 많은 응력이 집중되고 있다. 따라서 토하중 뿐만 아니라 증가한 차량 등에 의한 하중이 복합적으로 작용할 경우에 매설된 배관이 어느 정도의 응력을 받고 있는지를 검토하고자 하였다. 직경이 $50{\sim}400mm$인 배관을 대상으로 매설깊이를 $0.6{\sim}1.2m$로 변화시키고 사용압력을 $0.4{\sim}4bar$로 변화시켜 그 결과를 검토하였다. 결과는 수식해와 유한요소 해석 방법을 이용하여 계산하였으며 두 결과를 비교하여 유한요소 해석 방법의 신뢰성을 높였다. 두 해석방법 모두 내압에 의한 영향, 토양하중에 의한 영향 그리고 차량 하중에 의한 영향을 각각 계산하였다. 그리고 각 하중이 복합적으로 작용할 경우에 대한 응력을 계산하여 매설 깊이에 따라 배관에 발생하는 응력을 계산하였다. 또한 가스배관 설계에 사용하는 허용응력을 4가지로 구분하여 발생한 응력과 비교하여 그 안전성을 검토하였다. 수식해와 유한요소 해석 결과를 비교하여 각각의 결과를 검증한 결과 수식해가 유한요소 결과보다 약간 높은 응력값을 나타내었으며 내압, 토하중, 차량하중 등이 복합적으로 작용할 경우에 매설깊이가 1m일 때 가장 낮은 원주방향응력이 발생하였다.