• 한국지구과학회지
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• 제28권4호
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• pp.462-477
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• 2007

이 연구에서는 제주도 동부지역 섭지코지 일원에 분포하는 선돌 분석구와 그 주변의 현무암질 화산암류를 주 대상으로, 암석기재, 주원소 및 미량원소의 특성 등을 분석하여 선돌 분석구의 화산과정과 현무암의 암석학적 특징을 검토하였다. 선돌 분석구의 하부는 스패터 위주로, 그 상부는 적갈색 화산탄을 포함하는 화성쇄설물질이 우세하며 최상부 표층부에는 흑색의 스코리아가 다량 분포한다. 이들 화산작용은 스트롬볼리 분출상에 의해 진행되었으며 마지막에는 하와이 용암 분출상으로 용암이 분화구를 충진한 후 동북쪽으로 흘러넘치면서 분석구를 파괴하고 북쪽으로 흘러 용암 델타를 형성하였다. 분석구 중심부의 암경은 현무암으로 채워져 있다. 이 지역의 화산활동 시기는 대략 $95\;{\pm}\;3\;ka$에 해당한다. 연구 지역의 현무암은 전이 현무암으로 분류될 수 있으며, 감람석과 단사휘석의 정출이 분화작용에 주된 영향을 미쳤음을 보여주며, 동일마그마에서 기원하였음을 보여주고 있다. 이들은 판내부 현무암에 해당한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권8호
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• pp.1885-1898
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• 2000

Welding quality is closely related to the arc state. So, it is very important to estimate the arc state in real time. In the short circuit transfer region of CO2 are welding, the spatter , as it is well known, is mainly generated on an instance of short circuit or on an instance that the are is ignited after short circuit, or on the cases of an instantaneous short circuit. If the short circuit period or the arc time is irregular, the spatter is generated more than it is regular. Thus there is a close relationship of the amount of the spatter generation with the arc stability. In this paper, to develop the index for estimating the arc stability in short circuit transfer range Of CO2 arc welding, the welding current and are voltage waveforms were measured and the spatter generated was captured and measured. The correlation analysis of the measured amount of the spatter with the factors (the components and the standard deviations of the components) was performed, and the factors that have a considerable influence on the spatter generation among all factors were selected. And some cases of models consisted of the factors were presented, and a mathematical index model which can make an estimation the amount of the spatter from these models with multiple regression analysis. Also, it was compared how much the amount of the spatter generated under the selected welding conditions do these index models fit, and the index model to estimate the arc stability which represent the spatter generation most appropriately was developed

• Journal of Welding and Joining
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• 제17권4호
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• pp.85-92
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• 1999

In GMAW, the spatter is generated because of the variation of the arc state. If the arc state is quantitatively assessed, the control method to make the spatter be reduced is able to develop. This study was attempted to develop the optimal model that could estimate the arc state quantitatively. To do this, the generated spatters was captured under the limited welding conditions, and the waveforms of the arc voltage and of the welding current were collected. From the collected waveforms, the waveform factors and their standard deviations were produced, and the linear and non-linear regression models constituted using the factors and their standard deviations are proposed to estimate the arc state. the performance test to the proposed models was practiced. Obtained results are as follow. From the results of correlation analysis between the factors and the amount of the generated spatters, the standard deviations of the waveform factors have more the multiple regression coefficients than the waveform factors. Because the correlation coefficient between T and {TEX}$T_{a}${/TEX}, and s[T] and s[{TEX}$T_{a}${/TEX}] was nearly one, it was found that these factors have the same effect to the spatter generation. In the regression models to estimate the arc state, it was fond that the linear and the non linear models were also consisted of similar factors. In addition, the linear regression model was assessed the optimal model for estimating the arc state because the variance of data was narrow and multiple regression coefficient was highest among the models. But in the welding conditions which the amount of the generated spatters were small, it was found that the non linear regression model had better the estimation performance for the spatter generation than the linear.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.114-114
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• 2009

최근 국내외에서 자동차 연비와 성능 향상을 위하여 고부가가치 자동변속기의 개발이 적극적으로 추진되고 있다. 특히, 유럽(ZF)과 일본(JATCO, AISIN)을 비롯한 변속기 부품의 기술선진국에서는 전자빔 용접을 적용한 고부가가치 자동변속기 제품이 개발되어 다양한 고급차 모델에 적용되고 있으며 2010년까지 8속 자동변속기를 출시할 예정으로 개발을 추진하고 있다. 이러한 자동변속기를 개발하기 위하여 부품의 성형 및 가공정밀도 관리가 중요하며, 최종 조립되는 부품의 전처리(연질화처리, 탈지, 이물질 제거등)와 용접시 용접변형을 최소화하기 위한 공정조건의 엄격한 관리가 요구되고 있다. 변속기 부품으로 사용되는 소재는 성형성 확보를 위한 연질재(SPCC)와 강도를 확보하기 위한 고강도강(SAPH400, SPFH590)으로 서로 다른 두께의 재질이 조립되어 최종단계에서 용접공정에 의해 제작되고 있다. 특히, 연질재는 복잡한 형상으로 성형한 다음, 가공을 거쳐 경화를 위한 연질화처리가 요구되기 때문에 건전한 용접을 하기 위해서는 용접면에 접한 연질화 처리부는 연질화 처리재가 잔존하지 않도록 완전한 제거할 필요가 있다. 만약 전처리 공정에서 충분한 세척과 가공품의 정도관리가 확보되지 않으면 전자빔 용접시 고온에서 이물질 증발과 잔류, 스패터 발생등에 의한 용접부 결함발생이나 용접변형으로 인하여 제품불량이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 최종 조립공정인 용접작업시 발생되는 결함을 방지하고 이 두께 및 이종소재의 전자빔 용접비드 형상(비드 폭, 용입깊이)을 최적화 함으로서 용접부 변형을 최소화하고 충분한 강도를 확보하고자 전자빔 용접전류와 속도에 따른 비드형상을 비교검토 하고자 하였다. 그리고 실차적용시 신뢰성을 확보하기 위하여 전자빔 용접한 자동차 변속기 부품의 비틀림 시험을 실시하였으며 전자빔 용접 전, 후의 변형량을 측정하여 변속기 부품으로서의 적용성을 검증하고자 하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.21-21
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• 2009

현장의 GMA 용접기는 일반적으로 용접기 본체로부터 와이어 송급장치까지의 거리가 약 50m 정도 떨어져 있고 송급장치로부터 토치까지의 거리는 약 3~5m 정도이다. 특히 국산 GMA 용접기의 와이어 송급장치는 DC 모터의 일종인 프린트모터를 사용하고 있으며 제어기는 오픈루프 제어를 하고 있다. 따라서 와이어 송급속도의 변동을 보상할 수 있는 어떤 수단도 장착되어 있지 않다. 또한 송급장치와 토치간 와이어를 안내하는 케이블 도관의 마찰 때문에 토치 끝단에서의 와이어 송급속도가 불규칙해질 수밖에 없다. 용접 시 와이어 송급속도의 순간적인 변동 때문에 용접부의 전류 파형이 매우 불규칙해지고 이 때문에 용융된 용적이 용융풀로 이행하지 못하고 스패터로 비산하는 현상을 발생시킨다. 본 연구에서는 이를 해결하고자 국산 SCR 용접기 및 인버터 용접기와 호환 가능한 디지털 제어형 와이어 송급장치와 Push-Pull 용접 토치를 개발하였다. 또한, 개발된 시스템을 이용하여 정 역 방향 제어기술을 적용하였고 아크 발생 시의 스패터 최소화 공정을 제안하였다. 실험은 SM490A 강재를 사용하여 BOP(Bead On Plate) 용접을 실행하였다. 용접 중 LabVIEW를 이용하여 아크 발생 초기 전류, 전압 그리고 와이어 송급속도를 측정하였고, 고속 카메라를 이용하여 용접현상을 분석하였다. 본 연구를 통해 아크 발생 초기의 스패터를 최소화하는 공정을 도출할 수 있었다. 용접공정 변수인 아크 발생 초기의 와이어 송급속도, 와이어의 역송급 진행거리 그리고 역송급 판단 시점의 용접 전류 값은 실험을 통해 얻을 수 있었다. 또한, 이 연구를 통해 개발된 시스템의 성능을 평가하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제16권4호
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• pp.39-46
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• 1998

$CO_2$ gas shielded arc welding has been characterized with its harsh arc compared to Ar-based shielding gases and with its high level of spattere specially in welding current range of 250~300 amperes. In this range of welding current, the metal transfer mode showed to be changed from short circuit to globular with the increase of welding voltage resulting in so-called the transitional mode in which both modes of transfer appeared together. To characterize the transitional mode, the short circuit events were divided into two groups, i.e. normal short circuit (N.S.C) which has short circuit time $(t_s)$ over 2msec and instantaneous short circuit (I.S.C) of $t_s$$\leq$2msec. The experimental results showed that the number of N.S.C decreased almost linearly with the increase of welding voltage and appeared to be not related with spatter generation rate. However I.S.C became to be pronounced in the transitional condition and its number reached the maximum value at around 29.0 volts. Considering the relation with the spatter generation rate, it was found that the number of I.S.C had a very strong correlation with the spatter generation rate of the transitional condition. It was further demonstrated that spatter generation rate decreased quite linearly with the decrease of I.S.C frequency. It implies that I.S.C is the most important waveform factor controlling the spatter generation of the transitional mode, i.e. in the middle range of welding current. Based on these results, It was discussed that in the transitional mode the basic concept of waveform control for suppressing spatter generation would be different from the one applied for typical short circuit transfer mode of low welding current.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.65-65
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• 2009

철강 재료의 GMA 용접 시, 보호가스로 $CO_2$ 가스를 사용하면 가격이 저렴하고 용입이 깊다는 장점이 있어 국내에서 광범위하게 사용되어 왔다. 그러나 일반적으로 활성가스인 $CO_2$를 사용한 GMA용접은 아크가 불안정하고 스패터가 많이 발생한다는 단점이 있어 아크 안정성 개선의 필요성이 부각되었다. 거기다 용접 자동화 및 용접 품질의 고급화 추세로 아크 안정성이 $CO_2$용접에서 점점 중요해지면서, 아크 안정화 및 스패터 저감을 위한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 본 연구에서는 GMA 용접 재료인 solid wire의 표면에 이온화 에너지가 낮은 금속인 인듐(In)을 전해 도금하여 중전류의 $CO_2$ 용접에 적용하였다. 고속 촬영과 아크 모니터링 분석을 통하여 금속 이행 모드 및 아크 안정화에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 동일 전압, 전류 조건에서 도금 두께를 달리하여 용접을 실시, 도금 두께에 따른 아크 안정성의 경향을 분석하였다. 그 결과 도금 두께가 두꺼워짐에 따라 아크가 넓어지는 것을 확인하였으며, 이는 아크 내에 이온화도가 높은 인듐 이온이 다량 포함됨으로써 이온의 양이 증가하기 때문인 것으로 생각된다. 또한 도금 두께가 일정 이상이 되면, 이행 모드가 용적의 아래에서 아크가 발생하는 반발 이행 모드에서 용적의 윗부분에서 아크가 발생하는 입상 용적 이행 모드로 바뀌었으며, 이때 단락 수가 현저히 줄어들어 아크가 안정해졌다. 이에 따라 인듐 도금 와이어는 기존보다 낮은 전류 영역에서도 안정적인 아크와 금속 이행 모드를 가지게 됨을 확인하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.45-45
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• 2009

원가 측면에서 유리한 저항점용접(Resistance Spot Welding)이 차체 용접에 80%이상으로 가장 많이 적용되고 있다. 첨단고강도강(Advanced High Strength Steel)의 저항점용접성 및 용접부 특성에 미치는 공정 변수의 영향에 대한 연구결과는 많으나, 합금원소의 영향에 대해서는 전무하다. 특히, Si는 DP(Dual Phase)강에 첨가 시 균일한 마르텐사이트의 분포를 촉진하는 원소로 저항 점용접성 및 용접부 특성에 영향을 미칠 것으로 예상되며, 이에 대한 연구는 보고된바 없다. 본 연구에서는 냉연 DP강의 저항 점용접시 중요한 인자 중 하나인 너깃경과 전단인장강도에 미치는 Si함유량의 영향을 검토하였다. 사용된 강재 및 용접기는 1.2mm 두께의 Si함유량(0, 0.5, 1.0, 1.5wt%)이 다른 인장강도 780~1000MPa급 냉연 DP강과 단상 AC용접기를 사용하였다. 용접조건은 ISO 18278-2규격에 따라 가압력 4kA, 초기가압시간 40cycle, 유지시간 17cycle로 고정하고, 용접전류만 변화하여 용접을 실시하였다. 너깃경은 용접부 단면을 컷팅 후 폴리싱 하여, 광학현미경과 Image Pro plus를 이용하여 측정했으며, 인장시편규격은 JIS Z 3137를 이용하였다. Si함유량이 증가에 따라 스패터 발생 전류는 감소했고, 너깃경은 직선적으로 증가했다. Si함유량 증가에 따른 너깃경 증가 이유는 저항(R) 측정결과, Si함유량 증가에 따라 모재의 저항이 높아져, 따라서 입열량($Q=I^2Rt$)이 많아지기 때문으로 판단되었다. 인정전단강도는 Si함유량 증가에 따라 직선적으로 증가했다. 이러한 이유는 Si함유량 증가에 따라 너깃경이 증가되기 때문으로 판단되었고, 너깃경과 인장전단강도 사이에 직선적 관계(PL(kN)=$3.2N_{dia.}$-0.81, $R^2$=0.93)를 가지고 있었다. 파단양상은 Si함유량에 상관없이 5.4kA이하에서는 계면파단이 일어났고, 6.0kA이상에서는 풀 아웃 파단이 일어났다. 계면파단주원인은 용접부 가장자리에 지름이 약 $5{\mu}m$이하의 예리한 노치가 존재하여 노치응력집중과 HAZ계면 근처에 미접합부가 존재하기 때문으로 판단되었다. 6.0kA이상에서는 예리한 노치가 없었고, HAZ부가 완전히 접합되어 있기 때문에 풀 아웃 파단이 일어난 것으로 판단되었다. 따라서, Si함유량 증가에 따라 적정용접전류 구간은 감소했고, 너깃경은 직선적으로 증가했다. 또한, Si함유량 증가에 따라 인장전간강도는 증가 했으며, 너깃경과 인장전단강도 사이에 직선적 관계를 가지고 있었다. 파단 양상은 Si함유량에 상관없이 5.2kA이하에서는 계면파단이, 6.0kA이상에서는 풀 아웃 파단이 일어났다.

• 암석학회지
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• 제7권1호
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• pp.1-14
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• 1998

당산봉 화산은 제주도 서쪽 끝 해안에 위치하며, 응회구, 분석구, 용암대지 및 애추층 등으로 구성된다. 이들의 암상과 층서는 써제이언분출, 스트롬볼리언분출, 하와이언분출 순으로 전개되는 화산 과정과 외력쇄설 지표과정을 나타낸다. 당산봉 응회구는 마그마와 해수가 상호작용하여 스팀폭발함으로서 형성되는 써쩨이언분출에 의한 구조물이다. 이 분출은 초기에 습윤한 테프라수지상분사 활동상이었고, 중기에 보다 덜 습윤한 테프라의 연속분승 활동상과 테프라수지상분사 활동상이 교대로 진행되었으며, 후기에 보다 건조한 초써쩨이언분사 활동상으로 전환되었다. 분석구는 응회구의 축조로 외부 물의 완전한 제한으로 인해 써제이언분출이 종식되고 스트롬볼리안분출로 전환됨으로써 형성되었다. 이 분출은 초기에 분석 위주로 포출하였으며 후기에 스패터 위주로 포출하는 활동상으로 변화되었다. 용암대지는 화도내 마그마 개스의 고갈로 폭발력이 소진되어 하와이언분출로 전환되므로써 형성되었다. 이 분출은 초기에 용암분천 활동상 위주로 진행되었으나 후기에 용암분류 활동상으로 변화되었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.67-67
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• 2009

알루미늄 합금 재질은 무게의 경량화와 기계적강도가 우수하며 다른 비철금속에 비하여 값이 저렴한 장점이 있다. 현재 산업현장에서 활용하는 가장 흔한 접합법으로 TIG, RSW 등과 같은 용융 용접법을 현재는 많이 사용 하고 있지만 열전도도가 높아 열 확산이 빠르고, 이에 따라 모재의 팽창이 일어나 열변형을 유발하며, 산화피막은 그 내부에 함유된 결정수가 아크용접 중 분해되어 수소를 방출함으로 기공이 발생하여 부도체로 저항용접시 전도성을 방해하는 등의 문제를 발생시킨다. 또한 철에 비해 4배정도 큰 전기전도율에 따라 저항용접시 대전류를 사용해야 하는 등의 문제점이 발생하고 있다. 이와 같은 알루미늄 합금의 용융용접 과정에서 발생하는 단점을 극복하는 기술로 고상접합 방법인 마찰교반용접법(Friction Stir Welding)이 활용되고 있다. FSW는 1991년 영국의 TWI에서 개발된 최신 용접법으로 모재를 용융점 아래에서 고상용접시키는 방법으로 용융에 따른 열변형과 흄가스(hume gas)와 스패터(spatter)를 억제시켜 주는 친환경적인 용접법이다. 이러한 마찰교반용접의 기술은 그동안 특허에 따른 로열티가 산업현장에서 사용하는데 문제가 되었으나 특허보호 기간인 20년이 1년정도의 기간밖에 남지 않은 상황에서 그 사용은 날로 증가하리라 본다. 이러한 마찰교반용접부의 결함을 평가하는 방법에는 UT, RT 등이 활용되고 있으나 얇은 박판에서의 결함검출은 용이하지 않다. 이리한 문제점을 해결하기위하여 초음파 가진을 이용한 적외선 열화상 검출 기법을 이용하여 마찰교반용접부의 결함 검출 가능성을 연구하였다. 20kHz의 주파수를 400Watt로 가진시켜 겹치기(lap joint) 마찰교반용접이된 A6061-T6의 용접부에 초음파를 입사하였을 때 발생하는 열을 적외선 열화상 카메라를 이용하여 측정함으로써 마찰교반겹치기 용접부의 결함 검출에 활용하였다. 용접부에 초음파를 입사하였을 때 부분적으로 온도차이가 발생하였고, 그에 따른 열화상을 검출 할 수 있었다. 이러한 열화상과 실제 시험편의 용접부의 강도를 평가하기 위하여 인장시험을 하였다. 그 결과 초음파 적외선 열화상 검출에서 발열부위가 나타난 부분이 인장시험에서 낮은 인장강도를 보였다.