• Nuclear Engineering and Technology
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• v.23 no.1
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• pp.1-11
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• 1991

The objective of this study is to investigate the effect of weld line on the mechanical strengths and the process of weld line elimination in the Zircaloy-4 resistance upset welding for the fabrication of heavy water reactor fuel rods. The weld current and the amount of upset increased linearly with the main heat, in which two relations between them were derived. It was found that the threshold to obtain sound weld was 50% of main heat in terms of weld upset size, mechanical strengths and weld line elimination. The weld microstructure of resistance upset welds of Zircaloy-4 comprsied basketweave, Widmanstatten and martensite respectively by changing the main heats. Dimples on uniaxially fractured surface at weld line in the Zr-4 welds were larger and deeper compared with those on biaxially fractured surface. It was also found that the process of the weld line elimination in the resistance upset weld of Zircaloy-4 could be divided into three stages in terms of the presence of many pores, their shrinkage and elimination, and the shrinkage of the original weld interface with increasing weld currents.

• International Journal of Highway Engineering
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• v.13 no.4
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• pp.51-59
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• 2011

Tensile stress occurs and random crack develops in concrete pavement slab when it contracts by variation of temperature and humidity. The tensile stress decreases and the random crack is minimized by sawcutting the slab and inducing the crack with regular spacing. The random crack, joint damage, decrease of load transfer efficiency are caused by too wide joint spacing while too narrow joint spacing leads to increase of construction cost and decrease of comfort. A mechanistic-empirical joint spacing design method for the concrete pavement was developed in this study. Structurally and environmentally weakest sections were found among the sections showing good performance, and design strengths were determined by finite element analysis on the sections. The joint width for which the load transfer efficiency is suddenly lowered was determined as allowable joint with referring to existing research results. The maximum joint spacing for which the maximum tensile stress calculated by the finite element analysis did not exceed the design strength were found. And the maximum joint width expected by the maximum joint spacing were compared to the allowable joint width. The new method developed in this study was applied to two zones of Hamyang-Woolsan Expressway being designed. The same joint spacing as a test section constructed by 8.0m of joint spacing wider than usual was calculated by the design method. Very low cracking measured at 6 years after opening of the test section verified the design method developed in this study.

• Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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• 2008.04a
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• pp.909-912
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• 2008

Fiber is an important ingredient in strain-hardening cementitious composite (SHCC), which can control fracture of cementitious composite by bridging action. The properties of reinforcing fiber, as tensile strength, aspect ratio and elastic modulus, have great effect on the fracture behavior of SHCC. But SHCC has serious problem as drying shrinkage because silica powder is used to make SHCC in order to improve bond strength between reinforcing fibers and cement matrix. Therefore, curing method (period and temperature) is very important for SHCC to show high tensile performance. a variety of experiments have being performed to access the performance of SHCC recently. This research emphasis is on the mechanical properties of SHCC made in Polyvinyl alcohol (PVA), Polyethylene (PE) fibers and steel cord (SC), and how curing method affects the composite property, and ultimately its strain-hardening performance.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.73-73
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• 2010

합금원소가 다량 첨가된 고합금강, 스테인리스강, Ni기 초내열합금 등은 용접시 혹은 후열처리 동안 열영향부 (HAZ: heat-affected-zone)에서 결정립계를 따라서 액화균열이 종종 발생한다. 이러한 액화균열은 급속한 가열시 HAZ의 결정립계가 국부적으로 용융되어 액상필름을 형성하고, 냉각시 수축으로 인한 인장구속응력에 의해 필름을 따라서 균열이 발생하여 생성된다. HAZ 결정립계 액화는 탄화물, 황화물, 인화물, 보론계 화합물 등이 급가열시 기지와의 반응에 의해 표피 액상을 형성하는 조성적 액화 (constitutional liquation)에 의한 액상의 결정립계 침투로 설명되거나, 결정립계 자체의 용융점을 상당량 낮추는 보론(B), 인(P), 황(S)등의 편석에 의한 국부적 입계 용융으로 주로 연관 지어 해석한다. HAZ 액화균열은 고온 입계균열 현상이므로, 결정립계의 특성에 따라 크게 영향을 받으며 결정립계 character 설계에 의해 액화균열 저항성을 개선시킬 수 있음을 유추할 수 있다. 한편, 본 연구자들은 최근 Ni기 초내열합금에 있어 입계 serration 현상을 새롭게 발견하였으며, 이론적 접근법을 통해 serration을 위한 특별한 열처리 방법을 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, 보론 편석 및 HAZ 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. SIMS (secondary ion mass spectrometry)를 이용하여 열처리 직후 결정립계 보론편석 정도를 비교하였다. 파형입계 시편의 경우, 일반직선형 시편에 비해 결정립계에 보론편석 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다. 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세조직을 정량적으로 분석하였다. 파형입계 시편 및 일반직선형 시편 모두 최고온도 $1060^{\circ}C$이상부터 입계 탄화물이 기지내로 완전 용해되고 입계가 액화되기 시작하였다. 최고온도별로 입계액화비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 훨씬 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화된 필름이 입계를 따라 전파되지 않고 부분적으로 단락되어 있음이 관찰되었다. 액화시험 후 투과전자현미경을 이용한 EDS (energy dispersive spectrometry) 분석을 통해 결정립계 액화의 주요원인은 입계 $M_{23}C_6$의 조성적 액화반응 보다는 보론 편석 (원자 및 $M_{23}(CB)_6$)으로 인한 결정립계 국부용융이 더 유력함을 유추할 수 있었다. 따라서 상기 결과로부터 입계구조가 안정되어 계면에너지가 낮은 파형입계가 보론편석에 대한 저항성이 우수하였으며, 이러한 결과는 액화 저항성에 대응되어 영향을 미침을 알 수 있었다. 게다가 파형입계에 액상 필름이 생성되더라도 낮은 계면에너지에 의해 비롯된 상대적으로 낮은 적심성 (wettability)에 의해 필름이 쉽게 전파되지 않음을 'Smith 입계 wetting 이론'을 이용하여 해석할 수 있었다.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.25 no.6
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• pp.613-620
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• 2013

Concrete has been recognized as a material which is resistant to high temperatures, but chemicophysical property of concrete is changed by the high temperature. So, mechanical properties of concrete may be reduced. Because of this, standards and researches on the degradation of the mechanical properties of concrete at high temperatures have been presented. However, research data about the state that considering the loading condition and high-strength concrete is not much. Therefore, this study evaluated the high-temperature properties of high-strength concrete by loading condition and elevated temperature. The stress-strain, strain at peak stress, compressive strength, elastic modulus, thermal strain and the transient creep are evaluated under the non-loading and $0.25f_{cu}$ loading conditions on high strength concrete of W/B 12.5%, 14.5% and 20%. Result of the experiment, decrease in compressive strength due to high temperature becomes larger as the compressive strength increases, and residual rate of elastic modulus and compressive strength is high by the shrinkage caused by loading and thermal expansion due to high temperature are offset from each other, at a temperature above $500^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.185-185
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• 2013

최근 의료 영상 센서는 급속도로 발전을 이룩하여 미세 병변의 위치와 그 크기를 진단하는 데에 많은 이용이 되고 있다. 하지만 기존 flat panel형태의 의료영상 센서는 인체의 굴곡으로 인한 영상 왜곡으로 발전의 한계에 이르고 있는 실정이다. 이 영상 왜곡으로 인한 오진은 환자에게 불필요한 피폭, 수술적 요법, 약물치료 등 환자에게 치명적인 의료사고를 일으킬 수 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 flexible substrate을 이용한 투명전극들이 의료영상 센서로서의 적용을 연구 되어 졌다. IZO, ITO, FTO 등의 투명전극들 중 Indium Tin Oxide(ITO)는 다른 전극에 비해 높은 투명도와 낮은 저항으로 인하여 다양한 부분에서 널리 이용 되고 있다. 그러나 ITO를 flexible substrate로 적용 시 불충분한 resistivity와 기계적 강도를 지니고 있으며, 유연성을 위해 전극 재료의 두께를 감소시키면 전도성의 문제를 일으키는 단점이 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 문제점을 보완 및 해결하기 위하여 본 연구에서는 sputtering magnetron system를 이용하여 polyethylene terephthalate(PET) substrate 위에 ITO을 증착함으로써 전기적 특성을 알아보았다. PET 필름의 크기를 55 절단하였고 증착 온도는 고온에서 수축하는 PET 필름의 물성을 고려하여 $23^{\circ}C$로 설정 하였다. 가스의 분압 비를 Ar는 50ccm으로 고정하고 O2의 비율을 각각 0, 0.2, 0.4, 0.8, 1ccm으로 나눈 후, 비율에 따라 각각 30, 60, 90sec간 sputtering 증착을 하였다. 또한 각각 30, 60, 90sec간 sputtering 증착하여 O2 유량과 sputtering 증착 시간의 변화에 따른 ITO의 전도특성과 유연성에 대한 전도특성을 측정하였다. 유연성을 측정하기 위해선 bending 각도를 각각 $0^{\circ}$ $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$로 구부린 후, Two-point probe를 이용하여 변화된 저항을 통해 ITO의 전기적 성질의 변화를 측정 하였다. 측정결과 flexible ITO substrate의 전도특성은 sputtering 증착시간이 증가할수록 저항 값이 낮아지는 것을 확인하였지만, O2 유량이 증가 시 저항이 낮아지다가 다시 증가하는 결과를 알 수 있었다. 본 연구에서는 Ar:O2의 50:0.8의 조건에서 90sec동안 sputtering 증착한 ITO가 131 ${\Omega}/cm^2$의 저항 값이 측정 되었고 다른 조건에서는 164 ${\Omega}/cm^2$에서 4.7 $k{\Omega}/cm^2$까지 저항변화를 가져 Ar:O2의 50:0.8의 조건이 최적화에 좋은 조건이라 판단하였다. 또한 50:0.8의 조건의 ITO의 경우 bending test시에서도 131 ${\Omega}/cm^2$에서 316 ${\Omega}/cm^2$ 정도의 안정적인 저항변화를 가지는 반면 다른 조건에서는 128 ${\Omega}/cm^2$에서 6.63 $k{\Omega}/cm^2$까지의 변화를 나타나 기계적 형상변화에도 분압비가 영향을 주는 것을 확인 할 수 가 있었다. bending 각도에 따른 저항의 변화를 측정하였을 시, 각도 변화에 따라 중심부의 저항 값이 $60^{\circ}$에서 가장 높은 변화가 나타나 전기저항이 높아진 원인을 찾기 위해 Scanning Electron Microscope (SEM)촬영을 한 결과 저항값이 높아짐에 따라 ITO의 압축응력이 작용하는 부근에 Crack이 발생함을 알 수 있었다. 이러한 결과로 flexible ITO substrate의 Crack발생률을 최소화 시키고 bending시 전도성을 유지하기 위해서는 가스의 유량 최적화가 flexible substrate의 기계적형상변화에 대한 ITO의 내구성을 향상시킬 수 있는 해답이 될 것으로 사료된다.

• Korean Journal of Heritage: History & Science
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• v.50 no.4
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• pp.148-165
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• 2017

Mural paintings drawn inside ancient tombs are very sensitive to changes in the environment such as temperature and humidity, especially the finish layer of the tomb murals differ in preservability depending on the material properties and humidity conditions. In this study, I examined the mural painting of Songsan-ri Tomb No.6, where the finish layer was made of earth, and identified the physical changes that can occur due to drying, depending on the material properties of the finish layer. I found out through particle size analysis that the finish layer of the mural painting in Songsan-ri Tomb No.6 is about 85.0wt% below silt, about 14.0wt% clay therein, mostly composed of silt and below clay. I also found out through physical property evaluation that surface change rate of samples showed the largest change at 15.5% in reproduced finish layer sample made up of bentonite, followed by 7.8% of reproduced finish layer sample made up of celadon soil, 6.3% of reproduced finish layer sample made up of loess, 6.2% of reproduced finish layer sample composed of white clay and the same order of change in appearance was confirmed in each sample consisted of soil. In addition, it showed the same trend of surface change rate, and the bentonite condition showed the largest change, in the measurement of shrinkage rate and expansion rate. The experiment shows that the finish layer composed of soil is affected by cohesion among particles according to the content of fine parts and the relationship between the agglomeration due to the content of the differentiated part and the stress due to the expansibility depending on the kind of the clay mineral etc. Therefore, it can be concluded that the physical damage occurred in the mural painting finish layer of the Songsan-ri Tomb No.6 is related to the factors such as the material characteristics of the soil and the highly humid environmental change inside the tomb.