• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.58-58
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• 2009

선박의 선체부분인 선수, 선미 등을 이루고 있는 곡형 외판의 제작은 강판을 원하는 형상으로 성형하기 위하여 벤딩롤러 및 유압프레스를 이용한 냉간가공과 산소-프로판가스 화염을 적용한 선상가열, 삼각가열을 이용한 열간가공으로 크게 구분할 수 있다. 선상가열을 이용한 곡면가공의 원리는 가열토치를 이용하여 강판을 가열하면 가열부는 팽창하게 되고 냉각시에는 수축하게 된다. 이 때 두께방향으로의 소성변형으로 인한 수축량의 차이로 인해 굽혀지게 된다. 최근에는 선박이 고기능 및 대형화로 인해 3차원 곡형 외판 형상이 복잡해지고, 강도를 향상시키기 위하여 합금원소(C, Nb, V, Ti)를 첨가하거나 열처리(노말라이징)를 이용한 고장력강재인 중후판의 적용이 증가하고 있다. 이러한 고강도강재를 선상가열공정으로 제작한 곡형 외판재는 가열, 냉각의 열사이클로 인해 취화되어 인성이 저하 될 수 있다. 본 연구에서는 Normalizing 열처리재인 490MPa급 강재를 이용하여, 현장에서 작업자의 미숙련으로 인해 발생 할 수 있는 최대의 가혹한 조건과 재질에 큰 영향을 미치지 않는 범위를 선정하여 선상가열시의 가열, 냉각조건에 따른 강재의 재질특성을 조사하고자 한다. 이를 위해 가열시 가열부위의 정확한 온도 측정에 역점을 두었으며, 각각 다른 선상가열 조건에 따른 시편을 제작하기 위하여 선상가열 실험장치를 제작하였다. 선상가열 실험 결과 최고가열온도 $1300^{\circ}C,\;950^{\circ}C$에서 수냉 조건인 경우 급격한 인성저하 현상이 발생하며 비록 공냉이라 하더라도 결정립 조대화로 인성 저하가 발생하였다. $800^{\circ}C$가열 후 수냉개시온도를 $700^{\circ}C$이하로 수냉한 경우에는 인성 저하 현상이 개선되고 있음을 알 수 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.69-80
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• 2002

선박의 곡외판은 냉간가공과 열간가공(선상가열) 과정을 거쳐 제작된다. 선상가열의 자동화 및 기계화에 대한 연구가 다양하게 수행되어 오고 있다. 특히 가열조건과 잔류 변형 사이의 관계규명은 자동화 및 기계화를 위한 주요 요소로 생각된다. 본 연구는 그러한 관계를 규명하기 위하여 일련의 체계적인 과정을 제시하고 관계식을 제안하였다. 선상가열에 의한 변형은 3차원 열탄소성 변형현상으로 정식화될 수 있으며, 열탄소성 변형현상을 유한요소해석을 이용하여 다양한 가열조건에 대한 수치해석을 수행하였다. 유한요소법의 유용성을 검증하기 위하여 실험을 수행하였고 그 유용성을 확인하였다 변형관계식에 사용된 입력변수는 차원해석을 통하여 선정하였다. 유한요소법을 이용하여 얻어진 결과를 활용하여 선상가열에 의한 변형관계식을 추정하기 위하여 다변수해석과 다차원 보관과정을 예시하였다. 일련의 과정을 통하여 본 연구는 선상가열의 가열조건과 잔류 변형 사이의 관계식을 선정하기 위한 방법을 제안하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.66-74
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• 2001

선체 외판 제작을 위한 곡가공은 조선에 있어서 필수적인 공정이다. 프레스를 이용한 냉간가공과 가스토치를 이용한 열간가공이 주를 이루는데, 특히 숙련된 기능공의 작업 경험에 전적으로 의존하는 열간가공 공정에 대한 자동화 요구가 증대되어 국내외적으로 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 향후 삼각가열에 대한 효율적인 변형해석 기법을 개발하기 위한 기초 연구로서 삼각가열에 의한 판의 변형특성과 그 주요인자를 파악하고자 하였다. 실제 조선소에서 현장조건 그대로 Jang 등(2001)이 실시한 일련의 삼각가열 실험 결과를 토대로 열탄소성 해석을 위한 수치해석 모델을 개발하고 상용 구조해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 삼각가열에 의한 판의 변형을 시뮬레이션하였다. 또한, 총 투입 열량이 같은 경우 선상가열과 삼각가열에 의한 변형 양상을 비교하여 각 가열법에 따른 변형 특성을 보다 명확히 하였다. 마지막으로, 단위부피당 투입열량에 따른 각 변형 성분의 변화 특성을 살펴보았다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.62-70
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• 2001

선체 외판은 복잡한 3차원 곡면 형상이며 이의 제작을 위한 곡가공은 조선에 있어서 필수적인 공정이다. 곡가공 공정은 주된 1차곡 성형을 위한 프레스 공정과 2차 이상의 나머지 곡 성형을 위한 열간가공 공정으로 이루어진다. 특히 전체 작업량의 50% 이상을 점하는 열간가공 공정은 숙련된 기능공의 작업 경험에 전적으로 의존하고 있다. 이의 자동화를 위한 많은 연구가 있었으나 최근까지의 연구는 주로 선상가열에 한정되어 있으며 삼각가열에 대한 연구는 극히 미미한 실정이다. 본 연구는 향후 삼각가열에 대한 효율적인 변형해석 기법을 개발하기 위한 기초 연구로서 삼각가열에 의한 판의 변형특성을 명확히 하는데 그 주안점을 두었다. 우선, 실제 조선소에서 현장조건 그대로 일련의 선가열 및 삼각가열 실험을 수행하여 각각의 변형특성을 비교 분석하였으며 상변태온도 이상의 고온영역을 확인함으로써 그 변형특성을 합리적으로 해명하였다. 또한, 가열시편에 대한 물리시험을 통해 현재 조선소에서 행해지는 열간가공 방법이 선각재료의 성질 변화에 미치는 영향을 검토하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제45권4호
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• pp.417-425
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• 2008

In the line heating process, only angular distortion whose direction is perpendicular to that of a heating path is expected. However, it is observed that a deformation is induced in the direction of the heating line. Because of this, during forming a saddle type plate we experience unfavorable deformations in the unintended direction. In this paper we discuss the unwanted distortion in the manufacturing process by analyzing intermediate plates of saddle type during fabrication. For this analysis we consider the longitudinal and transversal directions separately and use the bending strain for the analysis.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.34-44
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• 2002

선체 외판 중 약 70% 정도가 3차원 곡면 형상으로 구성되어 있다. 이러한 3차원 형상을 자동으로 성형하기 위해서 수년간 많은 연구를 수행하여 오고 있는 실정이다. 본 연구의 목적은 가열현상을 합리적으로 대변할 수 있는 역학적 모델을 도입하여 가열 Simulator를 개발하는데 있다. 이를 위해 가열 결과에 영향을 줄 수 있는 가열 위치 ,강판의 두께, 가열 속도 등 다양한 인자로써 실험을 수행하였다. 본 연구에서 개발한 가열 Simulator의 정당성을 입증하고자 몇 가지 모델에 대해 적용하여, 실험결과와 Simulator의 추정치를 비교한 결과 만족할 만한 결과를 나타내었으며, Simulator에 적용된 이론적 배경의 합당성을 확인할 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제25권2호
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• pp.67-72
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• 2011

This study had the goal of investigating the effect of the curvature along the heating line on the transverse angular distortion of plates having an initial curvature from line heating. A thermo-elasto-plastic analysis was carried out using 54 models with various radii of curvature, plate thicknesses, and heating speeds. The results show the effect of the curvature along the heating line on the angular distortion in relation to changes in the magnitudes of the curvature, heating speed, and plate thickness. The present numerical results show that the time history of the angular distortion after cooling and reaching the final deformed shape for a plate having an initial curvature is quite different from that of a flat plate. This emphasized the importance of considering the curvature effect on the transverse angular distortion. From the viewpoint of the curvature effect on the deformation, it has been seen that the curvature does not affect the transverse shrinkage. In this study the predicting formula for the transverse angular distortion was derived through a regression analysis. It showed that as the curvature increased, the angular distortion was reduced because of the higher bending rigidity at the same heat input parameter, and the peak points moved toward the origin as the curvature increased.