• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.136-136
• /
• 1999

박막의 탄성특성을 평가하는 방법으로 nano-indentation, Brillouin light scattering measurement, ultrasonic surface wave measurement, bulge test, vibration membrane method 등 여러 가지가 제시되어 왔다. 최근에는 탄성특성을 평가할 수 있는 간단한 방법으로 기판 식각 기법을 이용한 freehang, bridge 방법이 제시되었다. 이중에서 bridge 방법은 간단한 식각 기법을 이용하여 얇은 박막에서도 탄성 특성을 평가할 수 있는 방법으로 제시되었다. 그러나 식각 과정에서 발생하는 patch 부분의 under-cut으로 인해 정확한 bridge의 길이를 측정할 수 없게 되어 오차가 발생하고 있다. 본 연구에서는 bridge 방법에서 발생하는 오차를 줄이기 위한 방법으로, patch 부분에 etch-stop을 제작해 줌으로서 식각 과정에서 발생하는 under-cut을 효과적으로 제거시켰다. Etch-stop은 2장의 mask를 align key를 이용하여 제작하였다. 먼저 산화막이 형성되어 있는 Si 기판위에 mask 1을 이용하여 patch 부분을 lithography 작업하고, 습식 식각 공정을 한 뒤 DLC 필름을 증착시킨다. 다음으로 mask 2를 이용하여 bridge pattern을 제작하고, DLC 필름을 증착시킨 후 lift-off 기술과 산화막 등방식각 공정을 통해 bridge를 제작하였다. 이렇게 제작된 bridge를 통해 필름이 기판에 부착되기 위해 필요한 변형률을 측정하고, 독립적으로 측정된 필름의 잔류응력과 함께 박막의 응력-변형률 관계식에 적용시켜 biaxial elastic modulus, E/(1-v)를 구할 수 있었다. Sidl 첨가된 DLC 필름은 rf-PACVD 장비를 이용하여 증착하였다. 이때 전극과 플라즈마 사이의 바이어스 음전압은 -400V로 합성압력은 10mTorr로 고정하였다. 사용한 반응가스는 벤젠(C6H6)과 희석된 실렌(SiH4:2H=10:90)이며, 희석된 실렌의 첨가량을 조절하여 필름 내에 함유된 Si의 양을 조절하였다. 각각의 조건에서 증착시간을 조절하여 필름의 두께를 조절하였다. 필름의 잔류응력은 압축잔류 응력에 의해 발생한 필름/기판 복합체의 곡률을 laser 반사법을 이용하여 측정하고, 이 결과를 Brenner 등에 의해 유도된 식을 대입하여 계산하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.127-127
• /
• 2000

다이아몬드상 카본(Diamond-like Carbon, DLC) 필름은 비정질 재료로서 다이아몬드와 유사한 높은 경도, 내마모성, 화학적 안정성, 그리고 광학적 특성을 가지고 있으며, 낮은 마찰계수와 높은 탄성률 등으로 인해 많은 분야에서 응용이 연구되고 있는 재료이다. 그러나 DLC 필름이 이러한 우수한 특성이 가지고 있음에도 불구하고 수 GPa에 이르는 높은 압축 잔류 응력으로 인해 응용에 제약을 받고 있다. 이러한 압축 잔류 응력이 상당한 값에 이르게 되면 기판의 구속에서 벗어나게 되어, 기판으로부터 떨어지게 되고 굽힘을 받게 되는 delamination buckling 현상이 일어나기도 한다. 본 연구에서는 높은 잔류 응력으로 인해 자연적으로 발생하는 buckling 현상과 식각 과정을 통해 인위적으로 기판의 제한으로부터 필름을 완화시키는 freehang 방법을 이용하여 필름이 기판에 접착되는데 필요한 에너지를 평가하려고 한다. 본 실험에서는 rf-PACVD 장비를 이용하여 필름을 증착하였다. 이때 전극과 플라즈마 사이의 바이어스 음전압은 -100~700 Vb로 변화를 주었으며, 합성압력은 9mTorr로 고정하였다. 사용한 반응 가스는 메탄(CH4)이고, 아르곤(Ar)을 이용하여 모든 실험에서 동일하게 기판을 전처리 하였다. buckling 현상을 관찰하기 위해 사용된 기판은 slide glass이고, freehang을 제작하기 위해 사용된 기판은 (100) p-type Si wafer 이다. freehang 제작시 사용한 식각 용액은 KOH(5.6mol)이며 외부 요인을 제거하기 위해 7$0^{\circ}C$ 항온조를 사용하였다. Buckling 된 필름과 freehang은 광학 현미경과 전자 주사 현미경에 의해 관찰되었으며, 사인 함수 형태의 곡면을 가지고 있었다. 또한 freehang 제작시 각각의 주기와 진폭을 통해, 필름과 기판사이의 계면에너지와 buckling 되면서 새로 생성된 두 표면에너지 차이를 구할 수 있게 되고, 이를 통해 접착에너지를 평가할 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제41권6호
• /
• pp.535-543
• /
• 2013

본 연구에서 국산 낙엽송재의 공학목재로의 이용가능성, 특히 교호집성재 라미나로서의 이용가능성을 확인하기 위하여 열기건조 중과 건조 후 판재 내 잔류응력을 분석하였다. 연구결과를 통해 이쿼라이징 처리에 의한 함수율 동일화 효과가 증명되었고, 컨디셔닝 처리에 의한 잔류응력의 감소효과가 정량화되었다. 건조 중 목재 내 잔류응력 분석을 위하여 프롱법과 슬라이스법을 실시하였다. 프롱 제작 후 표면경화율을 측정하였고, 슬라이스의 절단 후 탄성변형량을 기준으로 표면으로부터 약 10 mm 깊이까지의 건조응력을 정량적으로 분석하였다. T10-C4와 T12-D5 열기건조 스케줄 적용 시 열기건조 중 판재 표면의 인장응력과 압축응력은 모두 2.2 MPa을 넘지 않음을 확인하였다. 낙엽송의 횡단방향 인장강도와 압축강도가 평균 2.65 MPa, 4.60 MPa인 점을 고려하면, 더욱 강한 건조스케줄 적용이 추천된다. 건조 후처리에 의해 폭굽음과 비틀림을 약 40% 줄일 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제16권1호통권68호
• /
• pp.33-42
• /
• 2004

SN 강재를 건축구조용으로 사용하기 위해서는 설계기준강도가 제정되어야 한다. 선행 연구로써, SN400B/490B 후판재로 재판한 SN400B/490B 원형강관과 SPAP235/325 및 SPAR295 각형강관의 물성을 평가하였다. SN400B/490B 후판재와 비교했을 때 STKN400B/490B 원형강관의 항복인장 및 인장강도는 상승하였지만, 제조 프로세스에 무관하게 STKN400B/490B 원형강관의 규격을 만족 하였다. 그러나 SPAP235/325 각형강관 모서리부에서의 항복인장 및 인장강도는 규격을 벗어났다. 이것은 SPAP235/325 각형강관 규격에서 정하고 있는 값이 모서리부에서의 값이 아니라 변에서의 값이기 때문이다. STKN490B 원형강관에 발생한 최대 인장잔류응력은 모재 항복강도 수준이며, 최대 압축잔류응력은 모재 항복강도의 40% 수준이었다. 또한 SPAP325 각형강관에 발생한 최대 인장잔류응력과 최대 압축잔류응력은 모두 모재 항복강도의 80% 수준이었다. 중심압축실험을 한 결과 STKN490B 원형강관의 좌굴강도는 제조 프로세스에 관계없이 별 차이를 보이지 않았다. 그러나 각형강관의 경우는 SPAP325 각형강관이 SN490B로 built-up한 각형강관보다 좌굴강도가 높게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.1900-1907
• /
• 2012

일반적으로 활용되고 있는 원통형 단면쉘 구조로 이루어진 타워구조의 대형화에 한계가 있어 다각형 단면쉘 기둥구조의 활용이 대두되고 있다. 현재 대형 다각형 단면쉘 기둥구조의 국부좌굴강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 이에 3차원 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용한 다양한 변수해석 모델을 수립하여 탄성좌굴 및 비선형비탄성 변수해석을 수행하였다. 이 때, 단면제원은 대형 풍력발전타워 기둥구조에 적용하는 것을 가정하여 선정하였고, 다각형의 각형 수, 잔류응력의 크기 및 분포특성, 강재 항복강도 등의 변수를 고려한 해석결과를 토대로 다각형 단면쉘 기둥구조의 국부좌굴 특성을 분석하였다. 본 변수해석 연구결과로부터 세부적인 잔류응력 분포양상 보다는 잔류응력의 최대크기가 축방향 압축을 받는 다각형 쉘의 국부좌굴강도에 중요한 영향인자인 것을 알 수 있다. 다각형 단면 쉘 구조의 국부좌굴강도는 4변 단순지지된 평판구조의 기준을 적용하여 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국가스학회:학술대회논문집
• /
• 한국가스학회 2003년도 추계학술발표회 논문집
• /
• pp.53-58
• /
• 2003

API 5L X65 배관에 50mm이상의 단관을 삽입하여 용접하였을 경우, 삽입된 단관 길이 변화에 따른 용접부 기계적 특성 평가 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 단관삽입 용접부위의 거시적 조직관찰, 미소경도측정, 인장시험, 굽힘시험을 수행한 결과, 단관삽입 용접부의 건전성에는 문제가 없는 것으로 평가되었다. 2. 단관삽입 용접부의 원주방향 최대 인장 잔류응력의 크기는 단관 삽입 길이에 관계없이 약 150MPa로서 그리고 최대 압축 잔류응축은 약 300MPa로 측정되었다. 모재의 항복강도가 492MPa인 것과 비교하여보면 단관 삽입 용접에 의한 잔류응력의 영향은 매우 작은 것으로 평가되었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제12권4호
• /
• pp.7-15
• /
• 2008

항공기 제작 시 중요한 요소는 항공기 구조의 안전성과 경량화라 할 수 있다. 자긴가공 공정을 통하여 고압의 항공기 부품을 신뢰성 증대와 함께 재료의 경량화도 같이 얻을 수 있다. 이 방법은 주로 단일 실린더에 적용되었다. 그러나 바우싱거 효과에 의하여 자긴가공의 유용함이 줄어든다. 바우싱거 효과를 줄이기 위한 억지 끼워맞춤과 자긴가공을 이용한 복합실린더에 대한 관심이 증대하고 있다. 본 연구에서 동일한 치수를 가진 단일 및 복합실린더를 고려하였다. 복합실린더에서 억지 끼워맞춤에 의하여 경계면에서 낮은 압축 잔류응력이 유도되며, 내경에서 보다 낮은 소성 변형률이 유도된다. 이는 바우싱거 효과를 줄여, 내경에서 더욱 유용한 잔류응력을 얻을 수 있음을 의미한다.

• 한국생산제조학회지
• /
• 제6권2호
• /
• pp.26-33
• /
• 1997

In this study effect of residual stress and its redistribution in weldment on the fatigue crack propagation was investigated. Fatigue tests were conducted by the center notched specimens machined with welded plate. The residual stress and its redistribution after the crack growth were measured by the magnetizing stress indicator and hole-drilling method. Fatigue crack propagation was estimated by the specimens having residual stress redistributed after the cracks growth and having the effects of crack closure. Crack growth rates were predicted and compared with experimental results. It had been found that the predicted crack propagation rates have a good agreement with experimental results when the redistribution of residual stress was considered.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제27권4호
• /
• pp.377-386
• /
• 2015

본 연구에서는 공칭인장강도 800MPa급 고강도강재(HSA800)로 제작된 중간주의 중심압축실험을 통해 좌굴강도를 평가하여 현행 구조설계기준(KBC2009, 2010 AISC-LRFD) 기둥곡선의 비탄성영역 적용성 여부를 검토하였다. 강도로 무차원화한 판폭두께비와 판단부 지지조건 및 기둥 세장비를 변수로 하였으며, 고강도강재와 일반강재의 좌굴거동 차이 여부를 확인하기 위해 일반강재(SM490)로 제작된 비교실험체를 포함시켰다. 실험결과 중심압축을 받는 모든 HSA800 중간주 실험체는 현행 강구조기준의 설계좌굴강도를 충분히 발휘하였으나 일부 SM490 실험체는 설계강도를 하회하였다. 이는 고강도강재의 잔류응력에 의한 강도저하가 일반강재에 비해 작기 때문으로 판단된다.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제6권2호
• /
• pp.34-40
• /
• 2007

Antifatigue failure technology take an important part of current industries. Currently, the shot peening is used for removing the defect from the surface of steel and improving the fatigue strength on surface. Therefore, this paper the effect of compressive residual stress and corrosion of spring steel(SAE 5155)by shot-peening on fatigue crack growth characteristics in stress ratio(R=0.05)was investigated with considering fracture mechanics. By using the methods mentioned above, We arrived at the following conclusions. The fatigue crack growth rate(da/dN) of the shot-peening material was lower than that of the un-peening material. And in stage I, ${\Delta}Kth$, the threshold stress intensity factor, of the shot-peen processed material is high in critical parts unlike the un-peening material. Also m, fatigue crack growth exponent and number of cycle of the shot-peening material was higher than that of the un-peening material. That is concluded from effect of da/dN. Finally fracture of shot-peening material and un-peening material was identified and discussed in this study.