• 대한조선학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.49-60
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• 2002

용접법은 선박 생산 공정에 있어서 금속 접합을 위해 가장 많이 사용되고 있다. 용접은 금속 접합을 위해 유용한 방법이지만 국부적 가열, 용융, 냉각으로 이어지는 열하중에 의하여 잔류응력과 잔류변형을 발생시킨다. 잔류응력은 구조물의 강도에 부정적인 영향을 끼치고, 잔류변형은 조립 작업에 부정적인 영향을 끼치게 된다. 그러므로 역학적 방법에 의한 잔류응력과 잔류변형의 예측은 이들을 제어할 수 있는 방법을 작업 전에 제시할 수 있도록 하므로, 선체 강도 확보와 선박 생산성 향상을 위하여 매우 중요한 문제라고 볼 수 있다. 본 논문에서는 이러한 배경에서 용접 현상을 가장 잘 시뮬레이션할 수 있는 방법인 유한요소법을 이용한 3차원 열탄소성 해석을 이용하였다. 열탄소성 해석을 위하여 온도분포를 계산한 후 계산된 온도분포를 이용하여 용접변형 및 응력을 순차적으로 계산하였다. 온도분포 계산을 위하여 용융과정을 엔탈피 방법을 이용하여 구현하였으며, 용접비드의 용입은 요소생성법을 이용하여 구현하였다. 본 연구에서 제안된 해석과정은 기존 연구에서 제시한 실험결과와 정성적으로 일치하는 결과를 주는 것을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.104-112
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• 1997

선각의 곡면 가공을 위한 선상가열법은 숙련된 기능공의 경험에 전적으로 의존하고 있으며, 각 조선소에서는 생산성 향상을 위한 자동화 기술을 절실히 요구하고 있다. 선상가열에 의한 곡면형성 과정을 역학적으로 시뮬레이션 하기 위해서는 초고속 컴퓨터를 이용하더라도 수십시간의 방대한 계산이 요구되는 대변형 열탄소성 해석이 필요하다. 본 연구에서는 선상가열에 의한 판의 변형을 효율적으로 정확하게 계산하기 위한 간이 열탄소성 해석 기법을 개발하고, 일련의 선상가열 실험을 통해 그 정확성을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.145-153
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• 1994

용접 조립보의 생산시에는 용접에 의해 종변형이 발생하여, 생산성 향상과 품질 향상의 장애 요인이 되고 있는데, 본 연구에서는 용접 조립보 생산 자동화의 기초가 되는 변형 제어를 위해 용접 변형을 간단한 식으로 예측할 수 있는 간이 열탄소성 해석 기법을 제안하고 실험을 통해 그 유용성을 입증하였다. 간이 열탄소성 해석을 통해 본 연구에서 정의한 변형 계수는 조립 변수의 함수임을 밝혔으며, 제시한 변형량 추정식은 조립보 생산 과정의 시뮬레이션시에 활용 될 수 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.69-80
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• 2002

선박의 곡외판은 냉간가공과 열간가공(선상가열) 과정을 거쳐 제작된다. 선상가열의 자동화 및 기계화에 대한 연구가 다양하게 수행되어 오고 있다. 특히 가열조건과 잔류 변형 사이의 관계규명은 자동화 및 기계화를 위한 주요 요소로 생각된다. 본 연구는 그러한 관계를 규명하기 위하여 일련의 체계적인 과정을 제시하고 관계식을 제안하였다. 선상가열에 의한 변형은 3차원 열탄소성 변형현상으로 정식화될 수 있으며, 열탄소성 변형현상을 유한요소해석을 이용하여 다양한 가열조건에 대한 수치해석을 수행하였다. 유한요소법의 유용성을 검증하기 위하여 실험을 수행하였고 그 유용성을 확인하였다 변형관계식에 사용된 입력변수는 차원해석을 통하여 선정하였다. 유한요소법을 이용하여 얻어진 결과를 활용하여 선상가열에 의한 변형관계식을 추정하기 위하여 다변수해석과 다차원 보관과정을 예시하였다. 일련의 과정을 통하여 본 연구는 선상가열의 가열조건과 잔류 변형 사이의 관계식을 선정하기 위한 방법을 제안하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.116-127
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• 1999

선체 외판의 곡가공에 사용되는 선상가열법은 역학적으로 대변형 열탄소성 문제라 할 수 있으며 문제의 난해함으로 인해 자동화 기술의 개발에 큰 어려움이 따르고 있다. 이의 해소를 위한 한 방법으로 장 등[1]은 선상가열에 의한 판의 변형을 효율적으로 계산하기 위한 간이 열탄소성 해석기법을 제안한 바 있다. 본 논문에서는 이를 개선하여 온도하강 과정에서의 인장항복을 고려한 새로운 해석기법을 제시하고 실험 결과와 비교 검증하였다. 또한 열탄소성 해석에 의해 구해진 고유변형도가 초기변형도로서 존재하는 탄성 대변형 문제를 다루기 위해 MITC4 응축 쉘요소를 이용한 FEA 프로그램을 구현하였다. 제안된 방법은 곡가공 자동화를 위한 변형의 예측 및 제어에 유용하게 사용될 수 있다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.99-99
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• 2009

마그네슘은 지구상에서 존재하는 금속 중 가장 가벼운 실용화 금속이다. 따라서 최근 산업 전반적으로 대두되는 경량화에 대응하는 데 중요한 소재로 각광받고 있으며 그 활용이 활발하게 추진되고 있다. 본 연구에서는 이러한 동향에 대응하는 일환으로 POSCO에서 생산되고 있는 압연 마그네슘판재를 적용하였다. 적용 대상은 철도 분야의 경량화를 위한 전장품을 선정하고, 실물 크기로 제작하였다. 제작은 두께 3.5 mm 의 판재를 사용하였으며 용접은 Friction Stir Welding 및 GTAW 를 사용하였다. 그림1에 제작이 완료된 형상을 나타낸다. 그리고 제작중의 용접과정에 대하여 3차원 열탄소성 해석을 수행하여 변형 과정에 대한 검토를 수행하였다. 그림2에 해석과정의 한 예를 나타낸다.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.75-83
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• 1995

생산현장의 판굽힘가공 자동화를 위한 기초연구로서 강판의 선상가열 변형을 역학적 측면에서 고찰하고 3차원 비선형 과도 열탄소성 유한요소해석을 통한 수치 시뮬레이션을 시도하였다. 가스토치에 의해 가열되는 평판의 비정상 열전달 문제를 해석하며 온도분포의 시간이력을 계산하였고 이를 바탕으로 평판의 과도 열변형과정을 해석하였으며 그 결과를 상세히 고찰하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.127-136
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• 2000

선박 건조 시 발생하는 용접변형은 블록의 정도를 떨어뜨리고 교정작업으로 인한 생산성 저하의 요인이 되고 있다. 따라서 설계 단계에서 변형을 최소화 할 수 있는 작업기준을 마련한다면 생산성 증대는 물론 품질의 향상을 가져올 수 있을 것이다. 여기에는 먼저 블록의 조립과정에 따른 변형을 예측할 수 있는 정확하고 효율적인 방법이 마련되어야 한다. 본 논문에서는 고유변형도 이론과 유한요소 해석을 결합한 효율적인 변형예측 기법을 제안하였다. 고유변형도는 간이 열탄소성 해석 결과 최고온도 분포와 구속도에 의해 결정된다. 따라서 용접 열전도 해석과 구조물의 조립과정에 따른 구속도 계산을 수행하여 실제 구조물에 발생하는 고유변형도를 정확히 구하고자 하였다. 이를 이용하여 보강판의 변형 예측을 구현하였고 간단한 선체 블록에 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.110-121
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• 2000

선상가열의 열원으로는 가스 가열법, 고주파 유도 가열법, 그리고 레이저 가열법 등이 사용될 수 있다. 가스 가열법은 많은 조선소등에서 사용되고 있으나 가열 후 얻어지는 잔류변형을 제어하는데 많은 어려움이 있다. 고주파 유도 가열법은 비교적 정확한 변형량 제어가 가능하다는 장점을 가지고 있어서 새로운 선상가열 열원으로서 활용될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 고주파 유도가 열법을 이용한 선상 가열의 변형 특성 및 가열장치의 특성을 파악하기 위한 기본단계로써 고주파 유도가열에 의한 열변형 과정에 대한 해석을 시도하였다. 전자장 해석과 와전류 해석, 와전류에 의하여 판에 발생하는 온도 분포, 그리고 열탄소성 변형 해석을 수행하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제17권1호
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• pp.104-115
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• 1999

판재의 비드 용접과정에서 열응력과 각변형의 발생기구 및 크기를 판재 단면에 대한 2차원 유한 요소해석을 통해 규명하고자 할 때 판재의 3차원 특성을 판재 길이의 크기효과로 간주하여, 구속경계조 건으로 설정함으로써 2차원 해석으로도 더욱 실제에 근접한 현상해석이 가능함을 제안하고자 하였다. 먼저 용접 입열에 의한 판재 내부의 천이 온도분포를 해석하였고, 이를 열응력 해석에 활용하였다. 2차 원 열응력 해석에 있어, 용접도중에 단면 전체가 길이 방향으로 동일한 크기의 변위를 한다고 가정하여 일정 변위를 길이 방향 경계조건으로 설정하고, 판재의 길이에 따라 각변형의 발생이 구속된다고 가정 하여, 판재의 길이에 의한 구속효과를 상당 구속력으로 간주하여 이를 단면 부재의 회전방향에 대한 경 계조건으로 설정함으로써 판재의 3차원 특성을 고려하고자 하였다. 제안된 방법에 의한 응력 분포 형태, 각변형 크기 등의 해석 결과가 기존의 2차원 해석 결과에 비해 실제에 더 근접함을 보여 주었다.