• 기계와재료
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• 제22권3호
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• pp.96-109
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• 2010

자동차는 다양한 형상과 기능을 가진 부품소재의 집합체라 할 수 있다. 자동차의 고출력화에 의한 연비향상과 각국의 환경규제 강화 요건을 충족시키기 위해 자동차 엔진의 작동온도와 이에 따른 배기가스의 온도가 꾸준히 높아지는 추세이다. 따라서 고온재료의 선택과 사용이 보다 중요해 지고 있다. 자동차에 사용되는 고온 부품은 설계사양에 맞추어 그리고 경제적인 측면을 고려하여 내열재료를 사용하는 방법과 표면처리를 하는 두 가지 방법이 주로 채택되고 있다. 내열재료를 사용하는 대표적인 부품은 엔진을 구성하는 부품과 연소실로부터 나오는 고온 고압의 배기가스가 이동하는 배기계 부품이다. 엔진을 구성하는 부품 중에는 냉각수에 의해 온도가 제어되는 부분은 경제적인 소재가 사용되나 밸브와 같은 부품은 고온재료가 채용된다. 가장 높은 온도에서 사용되는 배기계 부품에는 경제성이 감안되면서도 높은 열적, 기계적 안정성이 동시에 요구되고 있다. 전통적으로 배기부품에는 구상흑연주철이 널리 사용되어 왔고 현재에도 원가 측면의 강점을 이용해 대부분의 차량에 적용되고 있으나 일부 고출력, 고배기량 엔진의 경우에는 주철의 한계온도 이상의 배기온도가 요구되어 스테인리스 강을 도입하고 있다. 또한 내열 타이타늄 합금, 금속간화합물과 같은 고온재료가 개발됨에 따라 고가의 차종에는 신재료가 이들 부품으로 채용되고 있다. 이 글에서는 배기계 부품의 설계적인 요소에 의한 열적, 기계적 측면의 내구 특성을 살펴보고, 이들 부품에 보편적으로 적용되는 고온 금속재료의 종류 및 기계적 특성을 소개하였다. 아울러 미래의 환경친화적 자동차용 고온 부품을 개발하기 위하여 연구되고 있는 Super Si+MO, 스테인리스 강, TiAl, 고온 타이타늄 합금 등과 같은 자동차 내열 부품으로 사용되는 신소재의 연구개발 동향에 관하여 기술하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권10호
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• pp.1676-1685
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• 2003

Tensile and low cycle fatigue tests on prior cold worked 3l6L stainless steel were carried out at various temperatures ftom room temperature to 650$^{\circ}C$. Fatigue resistance was decreased with increasing temperature and decreasing strain rate. Cyclic plastic deformation, creep, oxidation and interactions with each other are thought to be responsible for the reduction in fatigue resistance. Currently favored life prediction models were examined and it was found that it is important to select a proper life prediction parameter since stress-strain relation strongly depends on temperature. A phenomenological life prediction model was proposed to account for the influence of temperature on fatigue life and assessed by comparing with experimental result. LCF failure mechanism was investigated by observing fracture surfaces of LCF failed specimens with SEM.

• Composites Research
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• 제22권3호
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• pp.29-34
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• 2009

본 논문에서는 유한요소해석을 이용하여 경극 골절부의 변형률 분포를 계산하였다. 16주에 걸친 골절 회복기간 동안 최적의 가골 형성의 조건을 찾기 위해 스테인리스 강 고정판과 다양한 적층순서를 가지는 복합재료 고정판이 고려되었다. 이 연구를 통해 골절부 가골 형성을 촉진하는 $2{\sim}10%$ 변형률을 유발하는 최적 하중 조건을 계산하였다. 해석결과로부터 복합재료 고정판의 경우 최적의 변형률을 가지게 하는 하중조건은 스테인리스 강 고정판의 경우보다 낮았으며, 응력방패 현상을 감소시켜 골절치료에 유리함을 가지는 것을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.7-12
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• 2007

본 논문에서는 골절치료의 효율을 높이기 위해 기존에 사용되는 고정판을 복합재료를 이용하여 설계하는 연구를 수행하였다. 복합재료 고정판의 크기와 모양은 기존 시술에 가장 많이 쓰이는 스테인리스 강 고정판의 한 제품과 동일하게 설계하여 연구를 수행하였다. 기존의 스테인리스 강 고정판과 복합재료의 고정판이 골절 부위에 시술되었을 경우 고정판의 재질에 따른 골절 계면부에 발생하는 변형률 분포의 변화를 계산하고 비교하였다. 각각의 계면부의 하중분포와 변형률은 유한요소해석을 통해 계산하였으며, 고정판이 사람의 하지에 시술된 후 환자가 보행하는 경우를 고려하여 하중조건을 부가하였다. 유한요소해석 결과 복합재료 고정판은 골절 부위의 변형률 분포를 보다 고르게 하며, 가골 형성을 촉진할 수 있는 환경을 제공하는 것을 밝혀내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권4호
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• pp.428-434
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• 2006

Pulse laser welding of AISI 304 stainless steel plate was simulated to find optimal welding conditions by using commercial finite element code MARC. Due to geometric symmetry, a half model of AISI 304 stainless steel plate was considered and user subroutines were applied to boundary condition for the heat transfer. Material properties such as conductivity, specific heat, mass density and latent heat were given as a function of temperature. A moving heat source was designed on the basis of experimental data. As a result, Nd:YAG laser welding for AISI 304 stainless steel was successfully simulated and it should be useful to determine optimal welding condition.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1058-1062
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• 2004

High-temperature cylindrical stainless steel/sodium heat pipe was manufactured and tested under long-term operation. The container material was stainless steel 316L and the working fluid was sodium. The heat pipe was 25.4 mm in diameter and 1000 mm in length with a two-layer screen mesh wick. The evaporator part was 600 mm and the condenser part was 300 mm in length. Total measurement points on heat pipe were 15 points and 12 points were located in condenser part. The heat pipe was heated for 142 days(3400 hours) at $800^{\circ}C$. In the test period, the maximum temperature difference was increased from $18^{\circ}C$ o $28^{\circ}C$ and the maximum thermal resistance was as low as $0.015^{\circ}CW$.

• 오토저널
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• 제13권6호
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• pp.39-47
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• 1991

본 연구논문의 내용은 현재 국내 자동차 업계에서 자동차 배기부품으로 전량 수입되고 있는 STS 409L 스테인레스강을 국산화하기 위한 개발연구에 대한 내용으로서 배기관용 스테인레스강 409L의 제조기술과 관련된 국내외 기술개발 동향과 포항제철 스테인레스 제조설비에 맞는 적정합금성분계와 조업조건을 도출하기 위하여 실험적으로 시험조사하여 품질 제특성을 평가한 연구결과이다. 주요 내용으로서 합금원소가 열연 및 냉연 소둔조업조건에 미치는 영향을 조사하기 위하여, C, N과 Ti 또는 Ti+Nb 원소 첨가를 변화시킨 409L 계열강에 있어서 소둔조업조건에 따른 재결정과 상변태 거동을 조사하엿으며, TIG용접에 의한 용접부의 기계적 특성과 가공성 그리고 고온부식 및 응축수 부식 시험을 통한 내식성 등의 품질 특성 평가를 조사 서술하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.723-724
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• 2012

• 대한기계학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.1183-1192
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• 1989

본 논문에서는 평면변형률 상태하에서 안정하게 성장하는 균열선단에 집중 되어있는 강소성역의 해석에 역점을 두어 재결정법과 탄.소성유한요소법을 도입하여 안정 성장균열 선단에 형성되는 균열 성장저항에 직접적인 영향을 미치고 있는 소성 역의 크기나 형태에 대한 실험 및 해석을 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.387-387
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• 2010

식품산업 및 가정의 주방에 이르기까지 다양한 분야에서 식품을 가공 조리하는 곳에는 보건 건강을 위하여 비닐장갑은 반드시 필요하다. 최근에는 다양한 소재를 이용하여 위생 비닐장갑을 개발을 하고 있으나 일회용성으로 저가의 물품으로 인식되어 생활에 중요성에 비해 개발이 미흡한 실정이다. 위생 비닐장갑은 다양한 산업에서 필수품으로 활용되고 있는 만큼 위생적이고 내구성이 높은 제품의 개발이 절실히 요구되는 실정이다. 이에 본 연구에서는 봉합면의 측면이 사용중 터지지 않도록 하기 위하여 봉합선의 폭을 기존의 0.1 mm 대신에 1 mm정도로 넓게 하는 기술과 무균성 위생 비닐장갑의 제조 공정 자동화에 주력함으로써, 고품위 무균성 위생비닐장갑을 열공정 안정화 자동화 공정으로 제작코자 하였다. 본 연구의 수행시 당면한 가장 큰 문제점은 봉합선의 폭이 넓어짐에 따라서 knife 형태를 갖는 가열된 금형의 칼날이 비닐과 접촉되어 실링을 하는 단계에서 금형에 비닐이 녹아서 붙어버리는 sticking 현상이 발생하였다. 이는 현장에서 심각한 문제로 더 이상 상용화가 불가능함을 의미한다. 이에 본 연구에서는 금형(die) 재료로 2가지의 서로 다른 소재를 선택해서 상온 상압플라즈마 처리를 함으로써 금형과 비닐사이에 발생하던 sticking 문제를 해결하고자 하였다. 금형으로 사용한 소재는 스테인리스(STS304)와 공구강(SCM)을 사용하였다. 두 시편에 대하여 상온상압 플라즈마 처리를 수행한 뒤 증류수와 Diiodomethane를 이용하여 접촉각과 표면에너지를 측정하였다. 상온 상압플라즈마 처리 시간은 0 ~ 9초로 하였다. 스테인리스의 경우 접촉각이 증류수를 이용하였을 때 $69.7^{\circ}$, $32.2^{\circ}$, $16.7^{\circ}$였으며 Diiodomethane을 이용하였을 때는 $37.3^{\circ}$, $17.6^{\circ}$, $10.6^{\circ}$였다. 표면에너지(surface energy)의 경우 48.13 mN/m, 72.06 mN/m, 78.66 mN/m로 플라즈마 처리시간이 길어질수록 표면 에너지 값이 증가하였다. 공구강의 경우는 증류수를 이용하였을 때 접촉각이 $70.2^{\circ}$, $36.8^{\circ}$, $28.9^{\circ}$였으며 Diiodomethane를 이용하였을 때는 $38.65^{\circ}$, $22.8^{\circ}$, $20.2^{\circ}$였다. 표면에너지의 경우 47.43 mN/m, 69 mN/m, 73.15 mN/m로 스테인리스와 같이 표면에너지 값이 커지는 것을 확인할 수 있었다. 학술대회에서는 금형의 표면에너지를 증기시키거나 감소시키는 방법에 대한 연구결과를 발표할 예정이다.