• 융합정보논문지
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• 제9권7호
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• pp.94-99
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• 2019

마찰교반용접법(Friction Stir Welding, FSW)은 1991년에 영국 용접연구소 TWI(The Welding Institute)에서 최초 개발된 후 여러 산업분야에 걸쳐 적용연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 철도차량 차체의 주요 구성 소재인 알루미늄 합금 (Al-6005-T6) 평판 압출재에 대한 마찰교반접합 적용 기초연구를 수행하였다. 접합속도를 500 mm/min으로 고정한 채 회전공구의 회전속도를 600-1600 rpm으로 변화될 때 미세구조와 기계적 물성 변화에 미치는 영향에 대해 평가하였다. 경도 측정 결과 nugget부는 모재의 70% 수준의 경도값을 가지며 설정된 범위 내의 공구 회전속도와 연관성은 관찰되지 않았으며 용접계면에서 약 5 mm 벗어나게 되면 모재의 경도값을 가지는 것으로 확인되었다. 인장시험 결과 회전속도가 올라갈수록 항복강도와 인장강도가 소폭 하락하는 경향을 보였으며 연신률의 변화는 관찰되지 않았다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.50-50
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• 2009

본 연구에서는 차체 부품의 경량소재 대체에 따른 Panel Assembly Rear Seat Back 부품 제작에 최신 저입열 미그용접공정을 적용한 TWB(Tailor Welded Blank) 공정기술을 확보하기 위해 최적 용접조건 도출에 관한 연구를 진행하였다. 용접 후 성형이 이뤄지는 제조공정의 특성 상 성형강도에 중점을 둔 실험을 진행하였으며, 이를 위해 각 와이어에 따른 용접부의 기계/금속학적 특성이 평가되었다. 대상 시편은 6천계열 열처리형 합금이며, 두께는 각각 1.6t, 1.4t로 이를 맞대기 용접 후 그 특성을 평가하였다. 용접은 저입열 GMA용접 공법 중 하나인 CMT 용접법(Cold Metal Transfer)을 사용하였으며, 평가 대상 와이어로는 4043, 4047, 5183 및 5356이 사용되었다. 특성평가는 마크로 및 마이크로 조직, 경도, 인장강도, 기공 및 결함, 성형강도 등에 대해 이뤄졌으며, 희석된 와이어의 조성이 용접부 특성에 미치는 영향에 대해서도 검토되었다. 실험 결과, 5천계열 와이어가 성형강도에 비교적 더 강인한 결과를 나타냈으며 성형강도는 용접조건 및 초기 갭에 대한 영향은 받았으나, 비드형상과 강도간의 연관성은 찾을 수 없었다. 이에 따라 TWB 적용을 위한 와이어로는 5356이 가장 우수한 것으로 판명되었다.

• 한국생산제조학회지
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• 제18권4호
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• pp.337-347
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• 2009

Generally, finite element models used in structural analysis have some uncertainties of the geometric dimensions, applied loads and boundary conditions, as well as in material properties due to the manufacturability of aluminum intensive body. Therefore, it is very important to refine or update a finite element model by correlating it with dynamic and static tests. The structural optimization problems of automotive body are considered for mechanical structures with initial stiffness due to preloading and in operation condition or manufacturing. As the mean compliance and deflection under preloading are chosen as the objective function and constraints, their sensitivities must be derived. The optimization problem is iteratively solved by a sequential convex approximation method in the commercial software. The design variables are corrected by the strain energy scale factor in the element levels. This paper presents an updated method based on the sensitivities of structural responses and the residual error vectors between experimental and simulation models.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.68-78
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• 2003

Recently, low speed vehicle (LSV) is beginning to appear for various usages. The body of the LSV is usually made of the aluminum space frame (ASF) type rather than the monocoque or unitary construction type. A pa.1 of the reason is that it is easier to reduce mass efficiently while the required stiffness and strength are maintained. A design flow for LSV is proposed. Design specifications for structural performances of LSV do not exist yet. Therefore, they are defined through a comparative study with general passenger automobiles. An optimization problem is formulated by the defined specifications. At first, one pillar which has an important role in structural performances is selected and the reinforcements of the pillar are determined from topology optimization to maximize the stiffness. At second, the thicknesses of cross sections are determined to minimize the mass of the body while design specifications are satisfied. The optimum solution is compared with an existing design. The optimization process has been performed using a commercial optimization software system, GENESIS 7.0.

• 한국표면공학회지
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• 제27권4호
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• pp.207-214
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• 1994

In consideration of global environmental protection and fuel saving, aluminum alloy sheets for auto body panels such as hood, fender etc., are expected one of the most promising materials for weight saving of cars. The chemical conversion coating is required to prevent the filiform corrosion occurring on painted aluminum. However the conventional process for the composited material mixed with aluminum and steel is complexs; aluminum part is chromated and assembled to the body, and then the steel body undergoes Zn phosphating. In order to overcome the low productivity due to the complex process and the environmental problem with a conventional process, a simultaneous zinc phosphating process for alsuminum and steel in an assembled condition is demanded. Newly developed phosphate solution has been investigated to characterize the phosphating behavior under various conditions. The optimum conditions of the phosphating solution for the application of the paint treatment derived as follows : about 0.3 for the ratio of Zn to $PO_4$, , 200~500 ppm for the concentration of fluoride ion, and 2.5~4.0 for pH. The concentration of dissolved aluminum ion must be kept below 2--ppm and suitable accelerator is found to be a mixture of 1g/$\ell$ $NO_2\;^-$, and 6g/$\ell$ $NO_3\;^-$.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2003년도 추계학술대회 논문집(III)
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• pp.287-294
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• 2003

본 논문은 철도차량의 출입문과 역사의 플랫홈 사이에서 승객의 승하차시에 발생할 수 있는 안전사고를 방지하기 위한 안전발판장치에 관한 것으로서, 특히 출입문의 개폐작동에 따라 연동하여 작동되는 안전발판을 구비하는 것에 의해 별도의 동력과 제어장치를 필요로 하지 않음은 물론, 오작동 없이 정확하게 동작되도록 한 철도차량의 안전발판장치에 관한 것이다. 일반적으로, 지하철 역사의 플랫홈과 철도차량 간에는 열차의 원활한 안전주행을 위해 일정한 간격(이하 "연단간격"이라 함)이 유지된다. 이러한 연단간격은 가능한 한 좁게 형성되도록 구축되는 것이 바람직하나 그러기 위해서는 역사를 직선으로 건설해야 하지만, 통상 지하철은 도심의 인구집중지역의 기존 대로를 따라 노선이 결정되어 공사가 이루어지므로 도시가스배관, 도로주변의 고층대형건물, 기존도로의 형상 및 지하수와 같은 여러 가지 조건에 의해 많은 역사들이 곡선부분을 포함하여 건설될 수밖에 없다. 이 때문에, 철도차량과 플랫홈 간의 연단간격이 크게 벌어지는 구간이 형성되어 짧은 정차시간에 많은 사람들이 승하차하면서 연단간격으로 승객의 발이 빠지는 등의 안전사고가 빈번히 발생하고 있다. 이와 같이, 연단간격이 커짐에 따른 사고발생을 줄이기 위하여 연단간격이 큰 부분에 경고등을 설치하거나 경보음을 발생시키는 방법을 사용하였다. 이러한 경보장치는 차량이 지정된 궤도로 진입하면, 경고등에서 빛을 발산하여 차량과 플랫홈 사이의 공간에 대한 위험성을 승객에게 주의시키면서 경보나 안내방송이 나오게 하고, 차량이 역사를 출발하여 궤도를 지나면 그 작동이 멈추는 장치이다. 그러나, 이러한 경보장치는 위험성을 승객에게 알려 승객 스스로가 위험에 대처하도록 하는 주의정보제공의 기능만을 가지는 장치로서, 바쁜 출퇴근 시간이나 혼잡한 상황에서는 만족할 만한 효과를 기대하기 어려웠고, 특히 위험 대처능력이 떨어지는 어린아이나 노약자에게는 위험성이 그대로 상존하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점으로 인하여 경전철이 있는 나라에서는 경전철용 차량에 승객이 안전하게 승하차할 수 있도록 계단식 발판을 설치하는 차량용 발판이 제공되어 있으나, 국내 지하철에 적용하기에는 차체 및 역사의 구조상 불가능하였다. 차량의 바닥이 플랫홈과 거의 동일 레벨상에 위치하므로 안전발판이 차량의 바닥과 수평이 되도록 작동되어야 하고, 차량에 있어서도 스테인레스 차량인 경우 사이드 빔(Side beam), 알루미늄 차량인 경우 솔바(Sole bar)에 구멍을 뚫으면 전체적인 차체의 강도 및 구조상의 문제가 발생되기 때문이다. 본 논문에서 이전에 개발된 국내외 안전발판장치를 소개하고 연단간격과, 차량 플랫홈의 높이의 차이에서 발생하는 문제를 함께 해결하는 안전발판장치를 해결책으로 제시하고자 한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권4호
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• pp.44-49
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• 2023

탄소중립을 위한 세계적인 노력 속에서 전기자동차의 사용이 급속하게 증가함에 따라 배터리에 대한 수요도 증가하고 있다. 따라서, 전기자동차의 높은 효율을 달성하기 위해 차체 무게 감소와 배터리에 대한 고려가 중요한 요소로 부각되고 있다. 경량 소재로 알려진 구리와 알루미늄은 레이저 용접을 통해 효과적으로 접합될 수 있다. 그러나 두 소재의 물리적 특성이 서로 다르기 때문에 이를 접합하는 것은 여전히 기술적인 어려움이 존재한다. 본 연구에서는 구리와 알루미늄을 레이저 용접으로 접합하기 위한 최적의 레이저 파라미터를 찾기 위해 시뮬레이션을 수행하였다. 또한, 결과를 시각적으로 제시하기 위해서 Python 언어를 활용하여 GUI(Graphic User Interface) 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 기계 학습 이미지 데이터를 활용하여 접합 성공을 예측하며, 안전하고 효율적인 레이저 용접 가이드로 활용될 것으로 예상되어, 전기차 배터리 조립 공정의 안전성과 효율성에 기여할 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권2호
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• pp.203-209
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• 2010

본 연구는 철도차량에 적용되는 직물 유리섬유/에폭시 적층 복합재의 피로특성 및 피로수명에 대해 평가하였다. 이때, 피로시험은 0.1의 응력비(R)와 5Hz의 주파수에서 인장-인장 하중 조건이 고려되었으며, 시험편은 카본/에폭시 플라이가 보강된 시험편과 보강되지 않은 시험편 두 가지 타입을 고려하였다. 또한, 직물 유리섬유/에폭시 적층 복합재의 피로수명을 평가하기 위해 철도차량 차체와 언더프레임에 주로 사용되는 알루미늄 6005와 비교하였다. 본 연구를 통하여 3장의 카본/에폭시 플라이가 보강된 직물 유리섬유/에폭시 적층 복합재 시험편이 보강되지 않은 기본 시험편보다 피로강도 및 피로수명이 크게 향상됨을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권10호
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• pp.963-970
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• 2015

다양한 분야에서 금속 재료의 우수한 기계적 특성을 위해 경량화는 필수적이다. 최근에는 보다 효율적인 차체 경량화와 함께 내충격성 강화를 위하여 금속 부품 대신에 섬유 금속 적층판을 이용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 경량화를 위해서 자동차 및 항공기에서 복합재료나 샌드위치 구조로 이루어진 섬유 금속 적층판이 유용하다. 하지만, 섬유 금속 적층판 형태에 따른 기계적 특성이 도출되지 않은 실정이다. 본 논문에서는 적층판 두께 조합에 따른 특성 비교를 위하여 두께를 인자로 하고, 섬유 금속 적층판의 완전 요인 배치법으로 실험을 계획한다. 또한 유한요소 해석을 사용하여 알루미늄 판과 섬유 금속 적층판을 탄성과 소성 해석을 한다. 이를 통해 적층판 두께 조합에 따른 섬유 금속 적층판 형태에 따른 기계적 특성을 분석하고, 굽힘 대변형 거동을 예측하는 유한요소 해석모델을 구축한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.997-1006
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• 2010

차체 경량화를 위해 알루미늄과 같은 경량금속의 사용은 이종소재 사용은 새로운 접합기술을 요구한다. 클린칭 접합은 이종소재 접합기술 중의 하나로 접합소재의 강도차이에 의해 접합특성이 달라진다. 본 연구에서는 Al5052 합금소재에 대한 고장력강판(SPFC440, 590, 780)에 대한 클린칭 접합특성을 평가하였다. 유한요소해석과 인장전단시험을 통해 클린칭 접합특성인 클린칭 접합의 기학적 구속량과 접합강도를 평가하였다. 상부소재가 고장력강판인 경우, SPFC780 은 상부소재의 네킹으로 클린칭 접합이 불가능하였다. 또한 상부소재의 강도가 증가함에 따라 접합강도가 증가하는 특성을 나타내었다. 하부소재가 고장력강판인 경우, 기하학적 구속량인 목두께 및 언더컷과 접합강도는 하부소재의 강도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다.