열간 압연을 거친 $800^{\circ}C$ 이상의 고온 철강 판재는 일반적으로 다중 봉상 수분류(multiple circular water jets)에 의해서 급속 냉각된다. 이 과정은 소재의 온도가 냉각수의 끓는점보다 훨씬 높기 때문에 소재 표면과 냉각수 사이에 막비등 열전달 현상이 발생하며 소재 표면에 매우 얇은 증기층이 형성되며, 이 증기층은 소재와 냉각수의 열교환을 방해하는 중요한 열저항으로 작용한다. 본 문제에는 비등 열전달 이외에도 소재 표면에 쌓이는 체류수의 자유표면 유동, 소재의 고속 주행 등 복잡한 물리현상들이 복합적으로 작용하고 있다. 본 논문에서는 이 모든 물리현상들을 동시에 고려할 수 있는 해석 절차를 적용하여 일정한 속도로 주행하는 고온 철강 판재의 상하부 동시 냉각 과정을 3 차원 수치해석 하였으며, 소재 상부 및 하부 면의 냉각 특성을 비교하였다.
본 연구에서는 UBET를 이용한 프로그램을 개발하여 소성가공 문제에 적용하였 으며, 형단조 가공에서 형 내부의 재료의 비정상 유동을 해석할 수 있는 알고리듬을 제시하였다. 매 변형단계에서 요소별 가공경화를 고려하여 자동적으로 요소시스템 (element system)을 재구성함으로써, UBET에 의한 소성가공 문제 해석을 효율적으로 할 수 있도록 하였다. 축대칭 형단조 문제에 있어서 리브의 높이대 폭의 비가 1.0, 2.0일때 UBET 및 탄소성 유한요소법에 의하여 형 내부의 재료 층만 과정을 시뮬레이션 하였으며, 단조 하중, 다이 충만도 및 재료의 유동 경향을 분석하여 적절한 유동 모델 과 초기 소재의 형상을 구하였다. 모델 재료를 사용한 형단조 모의실험을 수행하여 재료유동 및 변형 단계별 단조 하중분포 등을 구하였으며, 해석결과와 비교 분석하였 다. 또한 후방압출(backward extrusion) 및 평두형 펀치에 의한 평판압입(flat pu- nch indentation) 문제를 해석하였다. 후방압출시 모서리부의 라운딩(rounding) 효 과가 재료 유동에 미치는 영향을 고려하였으며, 평두형 펀치에 의한 평판압입에서는 상당 소성변형률(equivalent plastic strain)의 분포를 탄소성 유한요소법(elastic plastic finite element method)에 의한 결과와 비교하였다.
기존의 수압측정기와 다르게 물을 좌 우로 보내고 밸브를 수평 수직으로 변환할 수 있으며 컨트롤러를 장착하여 압력을 조절할 수 있는 새로운 방식의 밸브 수압측정기를 개발하였다. 신모델 밸브 수압측정기는 CATIA를 활용하여 모델링하였다. 또한 신모델 밸브 수압측정기의 유동해석은 유한요소해석 코드인 ANSYS를 활용하여 물의 속도, 물의 흐름을 구하였다.
Streaming electrification on insulating paper and pressboard under D.C. and A.C. electric field was investigated by using paper tubes and oil circulation apparatus. At first, flowing of static charges as measured with no electric field. As the temperature of oil increased, the measured current curve hows peak. As the velocity increased, it shows increasing exponential curve. Then, we applied A.C. and D.C. electric field on paper tube and the current from relaxation tank to earth was measured, which other factors such as temperature and velocity were varied like case of no electric field. The ions in oil carry the charges. So electric field makes asymmetry effect, and electrophoretic effect on ions in oil. We find that as the electric field intensity increased, the charges which were made by electric double layer were increased. The charge vs. velocity curve made peak point at a velocity.
고온용 전기.열 절연재의 유리모재로 사용하기 위한 산화크롬함유 인산염 유리 복합체의 소결거동, 물성, 그리고 미세구조변화를 연구하였다. 단미의 유리는 점성유동에 의한 1단계 소결수축을 보이나 복합체는 점성유동 및 반응 액상소결에 의한 2단계 수축을 보였다. 단미 유리는 소결온도 증가에 따라 재기공율이 감소하고 기공크기가 작아지지만 93$0^{\circ}C$ 이사에서는 폐기공이 생성되면서 기공이 성장함을 보였다. 복합체 소결밀도는 산화크롬 증가에 따라 감소하였으며, 특히 산화크롬 40% 이상에서는 percolation에 의해 소결수축율이 급격히 저하하였다. 복합체의 곡강도는 산화크롬 증가에 따라 거의 직선적으로 감소한 반면 열팽창율은 오히려 급속히 증가함을 보였다.
작물을 비롯한 식물체들은 작물 생산량 감소에 중요한 요인인 고온 건조풍에 의해 영향을 받는다. 이러한 영향으로부터 식물체들을 보호할 수단으로 코팅재를 고려할 수 있다. 이 연구에서 다양한 요인들에 의해 일어나는 급격한 증산작용으로부터 작물을 보호할 코팅소재를 탐색하기 위한 실내 선발법들을 확립했다. 강낭콩 유묘 포트의 무게 변화를 6일 동안 측정한 시험에서 아비온 처리구는 무처리구에 비해 유의하게 무게 감소를 억제하였다(P = 0.05). 하지만 이 방법은 장시간이 소요되는 단점이 있어 보다 단순한 방법으로 염화코발트지가 수분 접촉 시 푸른색에서 붉은색으로 변화는 색 변화법을 이용하였다. 밀납, 구아검, 유동파라핀, 콩오일 및 PE-635가 처리 30분 및 1시간 후 각각 37%와 43%의 방수력을 나타냈다. 하지만 이들 소재들도 2시간 후에는 유의할만한 방수효과를 보이지 않았다. 비록 이들 방법들이 코팅 소재를 탐색하는데 적절하다 할지라도, 보다 과학적이고 객관적인 자료들을 도출해 낼 선발법이 필요하다. 그래서 고안한 방법이 광합성측정기를 이용하여 증산율을 측정하는 방법이었다. 야외에서 재배한 보리 잎을 이용한 시험에서 2% 콩오일과 아비온 10배 희석액 처리가 증산율 억제효과를 나타냈다. 또한 옥수수 유묘 및 살구나무 신초를 이용한 시험에서 2% 유동파라핀액과 살구씨오일, 아마씨오일, 올리브오일 및 콩오일과 같은 식물체 정유들이 유의할만한 증산율 억제효과를 나타냈다(P = 0.05). 특히, 유동파라핀 및 콩오일 2%를 출수 후 2주 이상된 벼에 처리하였을 때 비슷한 증산율 억제력을 보였다. 또한 2% 콩오일과 전착제 혼합물을 옥수수 유묘에 처리 시 전착제 단독으로 처리한 것에 비해 증산율 억제효과가 증가했다. 이는 전착제가 식물체 잎 표면에서 이들 소수성 소재들이 보다 더 균일하게 확산하는데 도움을 주기 때문으로 보인다. 이 소수성 소재가 잎 표면의 기공들을 효과적으로 잘 도포하고 있음도 전자현미경으로 확인하였다. 이상의 결과는 이들 소수성 소재들이 식물체 코팅재로서 활용될 수 있음을 시사한다.
고온 공기 공급시스템이 있는 시험장치는 분출냉각 소재를 개발하고 이를 실험적으로 평가하는데 필요한 장치이다. 본 연구에서 아크-플라즈마 발생기, 찬 공기가 공급되는 Plenum 챔버, 시험부로 구성된 시험장치를 설계하였으며, 내부 유동해석을 수행하였다. CFD 결과로부터 설계된 Plenum 챔버가 열적으로 안전하고 챔버 내부에서 초고온의 공기와 찬 공기가 잘 혼합되고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 시험부로 균질한 유동을 공급할 수 있는 구조로 시험장치가 설계되었음을 검증하였다.
우리나라를 비롯한 동양문화권에서는 천연 약용식물자원의 이용을 통하여 전통적으로 지역 보건향상을 도모해 왔으며 최근 성인병과 난치병 해결을 위한 대체의학에 대한 관심이 증가하면서 약용식물자원을 이용한 건강기능식품 분야가 주목되고 있다. 약용식물자원은 민간에서 약선음식 등에 널리 활용되고 있지만 원료 농산물을 그대로 이용하는 수준으로 광범위한 적용성을 가지는 약선식품용 소재화 기술개발은 약용식물자원의 소비촉진에 크게 기여할 것으로 기대된다. 본 연구에서는 약선식품용 식품소재 개발의 일환으로 약용식물자원의 배합비와 추출물의 제형이 품질특성에 미치는 영향을 조사하였다. 스트레스 경감기능을 보유하는 약용식물자원은 고문헌에 기초하여 선정하였으며 약선원리에 따라 소정의 조건으로 3종(CLP 1, CLP 2, CLP 3) 배합비를 설정하였다. 추출물은 온도를 달리한 열수에 추출하고 유동Ext, 분무건조분말 및 과립으로 제형화 하였고 품질특성은 폴리페놀함량, 용해도, 투과도 및 색도특성을 분석하였다. 약용식물자원 혼합 추출물의 수율은 CLP 2가 65%로 가장 많았으며 1차 추출에서 76%의 수율을 보였고 추출시간대비 수율은 상업적 추출의 경우가 가장 높았다. 유동 Ext의 폴리페놀함량은 CLP 2가 g 당 11~13 mg을 함유하여 가장 많았고 CLP1과 CLP 2는 동등한 수준을 나타냈다. 유동 Ext는 99%의 용해도를 보였으며 투과도는 CLP 3가 52~68%로 가장 낮았으며 추출조건에 따라 색도가 차이가 있었다. 분말형태의 경우 폴리페놀 함량은 분무건조로 제조한 CLIP 2가 15.40mg/g으로 가장 많았다. 부형제로 과립화한 CLP 3가 g당 1.7 mg으로 가장 적었다. 분무건조분말은 98~99%의 용해도를 보였으며 부형제를 사용하여 분무건조하거나 과립화한 시료는 투과도와 명도가 높았으며 적색도와 황색도 및 갈색도가 낮았다. 이상의 결과는 약용식물자원 혼합 추출물은 원료의 조합비와 추출물의 제형은 식품소재화에 따른 품질특성의 영향인자로 작용함을 나타낸다.
G-M극저온냉동기의 구동으로 인해 발생되는 크라이오 펌프의 진동 저감을 위해 각 요소에 해당하는 부품의 소재 및 모델 변경으로 설계에 반영하고자 한다. G-M극저온냉동기는 헬륨냉매를 사용하여 2개의 정압과정과 2개의 정적과정으로 구성되는 냉동사이클을 구성하는데, 구조적 특성상 내부 왕복기의 운동과 고저압변환에 따른 압력차이가 냉동기의 진동을 유발하므로 진공성능에 영향을 줄 수 있으므로, 이를 최소화하는 기술 개발이 필요하다. 헬륨냉매의 고압 유동에 따른 관로 압력증가로 인한 유동소음이 발생하는데, 이로 인한 소음을 줄이기 위해 관로의 최적화 설계/방진구조반영(DAMPER)으로 진동 안정화(Vibration Stabilization)설계를 수행 하고자 하며, 이에 따른 최적화 연구을 수행하고자 한다. 일차적으로, 기존 시스템의 진동측정을 통해 진동의 가진원을 밝히고 진동 전달경로를 파악하고자한다. 진동 가진원의 가진 최소화, 진동전달경로의 전달률 최소화, 고압유동에 따른 관로 설계 최적화를 진동해석, 탄성체 동역학해석, 그리고 유동해석을 통해 진동 및 소음의 최소화 방안을 도출하고자 한다. 해석결과를 토대로 진동가진원의 최소화를 위한 제품설계변경과 진동전달경로에 대한 방진을 위한 dmper 적용(전달률 최소화) 및 유동소음 최소화를 위한 damper나 관로 최적화 설계를 수행한다. 상기 기존시스템 측정/분석, CAE해석을 통한 진동/소음의 최적화방안도출 및 실제품 적용기술은 저진동 크라이오펌프 개발을 위한 기반 기술 확립에 크게 기여할것이며, 향후 크라이오펌프 고도화 및 최신 기술 제품 개발에 큰 기여가 기대된다.
The semi-solid processing is now becoming of great interest for the production of various parts by pressure die casting. Also, the rheolory casting has been substituted for thixo casting, because the rheology casting can control the solid particles to globular and non-dendritic solid phase. In the rheology casting process, the important thing is to control the solid particles behavior in semi-solid materials. So in this paper, to control solid particles behavior in semi-solid materials, we experimented about the die filling during the semi-solid die casting in 0.3, 0.4, 0.5, 0,6 solid fraction. The die filling in semi-solid die casting were simulated by MAGMAsoft/thixo module. By the die filling tests and computer simulation, the effect of solid particles behavior in rheology flow had been investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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