• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.146-146
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• 2016

최근 국민 소득향상과 더불어, 여가시간 증가에 따라 해양레저에 대한 관심이 크게 높아지고 있으며, 그에 따라 레저용 선박 수요도 증가하고 있다. 기존 국내 소형 선박의 경우 FRP(fiber-reinforced plastic)재료로 선박을 건조해 왔다. 그러나 해양환경 규제 강화로 FRP 선박의 건조가 감소하고 있으며, 친환경 선박에 대한 필요성이 대두되고 있다. 따라서 FRP재료를 대체하는 선박용 재료로 친환경적이고 가벼운 소재인 알루미늄 합금 재료가 선박건조 분야에서 각광을 받고 있다. 특히 5000계열 Al-Mg 합금은 가공성과 용접성이 우수하여 주로 구조용으로 많이 사용되고 있으나 경량화에 따른 빠른 선속이 유체충격을 증가시켜 선체에 캐비테이션 손상을 일으킬 수 있다. Al-Mg 합금의 경우에 부식성이 대단히 큰 해양환경에서 부식과 캐비테이션 침식이 복합적으로 일어나면 손상이 빠르게 증가되는 경향을 나타내어 선박의 수명을 현저히 단축시켜 경제적인 손실을 초래한다. 따라서 본 연구에서는 해수 내에서 Al-Mg 합금의 캐비테이션 저항성을 향상시키기 위해 알루미늄 합금 표면에 내식성 뿐만 아니라 경도 및 내마모성 등의 기계적 특성이 우수한 산화피막을 형성시키는 양극산화 기술을 적용하고, 다양한 봉공처리(sealing)방법에 따른 캐비테이션 특성을 평가하였다. 캐비테이션 실험은 압전(piezoelectric) 효과를 이용한 진동발생 장치를 사용하여 $30{\mu}m$ 진폭으로 일정하게 유지하였으며, 시편과 혼 팁 사이의 간격은 1mm로 하였다. 캐비테이션 실험 후에는 시편을 초음파 세척하여 진공 건조기에서 24시간 이상 건조한 후 정밀저울로 무게를 측정하였으며, 표면 손상 형상을 분석하기 위해 주사전자현미경(SEM)과 3D현미경을 이용하여 관찰하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.76-76
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• 2010

무연솔더 재료를 자동차 전장품에 적용하기 위해서는 고온환경에 대한 내구성 및 진동 인자에 대한 영향을 고려해야한다. 특히, ELV(End of Life Vehicles) 지침이 개정됨에 따라 고온용 무연솔더 재료에 대한 재평가가 반드시 필요한 시점이다. 이에 대해 본연구에서는 현재 상용화 된 Pb-free솔더의 재료들 중 총 4종의 Solder을 선정하여 자동차 환경에 부합하는 진동조건하에서 시험해보았다. 그리고 미세조직의 특성, 접합부 형성시의 기계적 강도 및 접합부의 신뢰성을 평가하여 보았다. 각각의 조성에 대한 CHIP type과 QFP type의 실장부품을 준비하였으며, 각각의 조성별로 솔더 페이스트로 Daisy Chain PCB에 접합하여 조성에 따른 비교 데이터를 구축할 수 있었다. 리플로우 공정후 초기의 미세조직 및 전당강도, 저항값을 측정하여 진동시험에 따른 데이터와 비교하였다. 주파수는 10Hz~1,000Hz였으며, 진동가속도는 $29.4m/s^2$, 20시간의 랜덤진동이 적용되는 동안 챔버내의 온도는 상온으로 유지되었다. 진동시험과 이에 따른 저항측정을 통하여 진동 주파수와 시간에 따른 실장 부품이 받는 진동 영향과 실시간 저항값을 측정하였으며, 이때의 미세조직 비교를 통해 진동특성을 평가하였다. 진동 주파수에 따른 저항값의 변화가 있었으며, 진동전후 전단강도에도 영향을 주었다. QFP type에서는 SAC105가 진동에 가장 취약하였으며, CHIP type에서는 SACX0307이 진동에 가장 취약하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2005년도 추계학술발표대회 개요집
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• pp.228-230
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• 2005

Sn-8wt%Zn-3wt%Bi (이하, Sn-8Zn-3Bi) 솔더의 장기 신뢰성을 평가하기 위하여 고용고습시험을 행하였다. 고온 고습 시험은 $85^{\circ}C$/85RH 조건에서 1000 시간 동안 하였다. 접합 기판으로는 각각 OSP (Organic Solderability Preservative), Sn 그리고 Ni/Au 처리를 한 PCB(Printed Circuit Board) 패드를 사용하였다. 접합에 사용한 부품은 1608Chip 으로 MLCC(Multi Layer Ceramic Capacitor 이하, 1608C) 와 Chip Resister(이하, 1608R)을 사용하였으며, 이 두 부품의 전극부위에 Sn-10wt%Pb(이하 Sn-l0PB), Sn을 각각 도금하였다. 솔더링 후 1608C 와 1608R의 전단 접합 강도와 솔더링부에서 Zn상의 변화를 관찰하였다. 측정결과, Sn-8Zn-3Bi 솔더의 초기 전단 접합 강도는 기판의 표면처리에 상관없이 약 40N 이었다. 그러나 고온 고습 시험 1000 시간 후에는 기판의 표면처리에 상관없이 약 30N 까지 감소하였다. 하지만 이는 reference인 Sn-37Pb 솔더의 강도값과 거의 유사하며, 이는 Sn-8Bi-3Zn 솔더의 고온 고습 시험 후 전단강도 특성은 기존 유연솔더와 비교하여 동등이상이라고 평가할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.4398-4404
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• 2015

스테인리스 강판은 동적기계구조물을 제작하기 위한 구조용 재료로 널리 사용된다. 또한 이들을 일체화 시키는 방법으로 가스용접을 많이 사용하게 되는데 가스용접에는 다양한 종류에 의해 구조물을 일체화 시킨다. 따라서 부재와 부재를 연결하는 용접부에 대한 응력분포 및 피로강도평가는 구조물의 건전성 및 수명을 연구하는데 매우 중요한 요소가 된다. 그래서 본 연구에서는 피로시험에 의해서 얻어지는 ${\Delta}P-N_f$ 관계를 유한요소해석법에 의해서 최대주응력으로 ${\Delta}{\sigma}-N_f$ 관계로 나타내어 피로설계기준을 정하였고, 이 결과를 이용해서 확률론적 통계해석기법을 적용해서 가속식을 추정하여 임의의 목표수명을 예측할 수 있는 신뢰성설계기술기법을 제시하고자 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권9호
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• pp.999-1004
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• 2014

본 연구에서는 마찰교반용접된 AA7075-T651 판재의 피로균열전파저항의 공간적 불규칙성에 미치는 초기균열위치의 영향에 대하여 고찰되었다. 본 연구의 목적은 3가지 다른 초기균열위치에 따른 피로균열전파저항의 통계적 성질을 특성화하는 것이다. 본 연구에서는 피로균열전파저항 계수를 하나의 확률과정으로 취급하였다. 본 연구를 통하여 모든 초기균열위치의 시험편에 대한 피로균열전파저항 계수는 2-파라메터 Weibull 분포에 잘 따름을 알 수 있었다. 피로균열전파저항 계수의 확률분포의 형상 파라메터는 BM-ICL 시험편이 7.50으로 가장 크게 나타났으며, WM-ICL 시험편이 2.61로 가장 낮았다. 또한 피로균열전파저항 계수의 자기상관함수는 초기균열위치 시험편에 관계없이 모두 지수함수로 평가될 수 있음을 알았다.

• 한국가스학회지
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• 제2권1호
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• pp.7-13
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• 1998

본 연구에서는 LNG 저장탱크의 안전성을 확보하기 위한 연구의 일환으로서, 실제 탱크의 건설에서와 같은 조건으로 SMAW(Shielded Metal Arc Welding) 방식으로 용접된 $9\%$ Ni강의 X-개선 후판용접부내의 파괴인성의 변화를 평가하고 미세조직을 분석하였다. 이때 파괴인성의 평가는 본 연구자들이 제안한 '개선한 CTOD(crack tip opening displacement) 시험법'으로 행하였으며 열영향부내의 미세조직 및 파면은 광학현미경, 주사전자현미경 및 X-선 회절 분석기로 관찰하였다. 결과로부터 열영향부 내의 CTOD 값은, 평가위치가 용융선(Fusion Line-F.L.)으로 접근할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 잔류 오스테나이트의 양이 줄어들고 결정립 미세화 효과가 없어지는 영역인 결정립 조대화영역이 열영향 부내에서 차지하는 분율이 증가함에 따른 것이다. 한편, 잔류 오스테나이트의 열적 안정성이 상대적으로 감소하게 되는 F.L.${\~}$F.L.+3mm에서 온도감소에 따른 인성감소의 정도가 F.L.+5mm${\~}$F.L.+7mm보다 상대적으로 매우 큼을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.644-649
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• 2017

자동차 산업에서는 환경 문제와 국제 유가 상승 등으로 인한 차량 경량화에 대한 요구가 증대되고 있다. 이에 따라 알루미늄 합금과 특수 소재 등이 차량 중량을 줄이는데 활용되고 있지만 비용과 강도 측면에서 철강소재를 극복하기 에는 여전히 많은 어려움이 있다. 따라서 강도와 성형성이 좋은 AHSS(Advanced High Strength Steel) 소재의 적용이 증가하고 있다. 특히 운전자 보호를 위한 안전 규제가 강화되면서 센터필러 (Center Pillar), 루프레일 (Roof Rail) 부분에 1.2GPa급 초고강도 강재의 적용이 점차 늘어나고 있으며 이종강재에 대한 자동차 차체 적용 또한 점차 증가하고 있다. 본 연구에서는 SGAFC1180 1.2t 강재의 저항 점용접성 및 용접부의 특성을 파악하였다. 시뮬레이션을 이용하여 너깃의 생성 및 성장 거동을 관찰하였으며 예측 성능은 오차율 10% 이내에서 유사한 경향을 나타내었다. 또한 이러한 거동이 공정변수인 동저항에 미치는 영향을 파악하였고 전단인장강도 및 너깃 직경과의 상관관계를 고찰하였다. 본 연구를 통하여 동저항의 패턴을 인식하여 패턴의 형태에 따라 용접 상태를 분류하고 용접 품질을 판단하는 시스템도 제안할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.77-77
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• 2009

ELV(; End of Life Vehicles)를 비롯한 최근 환경 동향은 자동차 전장 모듈에 대하여 다양한 무연 솔더 적용을 요구하고 있다. 특히 자동차 엔진룸과 트랜스미션은 가동 중 고온 및 진동의 지속적인 영향을 받기 때문에 이와 유사한 환경에서의 신뢰성 연구가 필요한 시점이다. 이에 본 연구에서는 Sn3.5Ag, Sn0.7Cu, Sn5.0Sb 솔더 조성에 대하여 복합환경 조건하에서 접합부 신뢰성을 평가하였다. 복합환경을 구현하기 위하여 $-40{\sim}150^{\circ}C$ 범위의 온도 사이클과 랜덤 진동을 동시에 인가하였으며, 진동 가속도 3G, 진동주파수는 10~1000Hz 로 설정하여 자동차 환경을 충족하였다. 복합시험의 1 cycle 은 20 시간이며, 총 120 시간의 시험 동안 진동의 영향 및 진동과 고온이 동시에 작용하였을 경우의 영향에 대해 비교하였다. 테스트 모듈 제작을 위해 450 um 의 솔더볼이 적용되었으며, 각 조성의 솔더볼을 이용하여 BGA test chip 제작하였고, 제작된 BGA test chip 은 다시 daisy chain PCB 위에 실장 및 리플로우 공정을 통해 접합되었다. 테스트 동안 In-situ 로 저항의 변화를 관찰하여 파단의 유무를 판단하였고 전자주사현미경을 통해 파괴 기전을 평가하였다. 복합시험 시간에 따른 전단강도를 측정하였으며, 각 조성에 대하여 상이한 전단강도 변화를 관찰하였다. 계면 IMC 형상은 전단강도 변화에 영향을 주었으며, 특히 높은 온도가 IMC 성장을 촉진시켜 전단강도 감소에 영향을 주었다. 본 복합환경 시험 조건에서는 Sn0.7Cu 가 가장 안정적이었으며, 파단면을 관찰한 결과 연성파괴 모드가 관찰되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권4호
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• pp.123-128
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• 2018

플럭스의 활성제 종류에 따른 솔더페이스트의 인쇄성 및 젖음성을 평가하였다. 활성제는 디카르복실산 계열로 탄소기의 개수가 0인 옥살산, 1인 말론산, 2인 숙신산, 3인 글루타르산, 4인 아디프산, 5인 피메릭산이 사용되었다. SMT scope로 $250^{\circ}C$에서 용융솔더를 실시간 관찰했을 때, 글루타르산을 사용한 솔더가 가장 매끈한 표면을 갖고, 젖음성도 우수함을 알 수 있었다. 슬럼프율은 탄소기 개수가 1, 2, 3인 말론산, 숙신산, 글루타르산을 활성제로 사용했을 때 작았고, 퍼짐성은 활성제의 탄소기 개수가 2 이상인 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피메릭산을 사용했을 때 우수하였다. 웨팅밸런스로 젖음성을 분석한 결과 탄소기 개수가 3이상일 때, 제로크로스타임이 1초 이하로 우수함을 알 수 있었다. 탄소기 개수가 0, 1인 옥살산, 말론산을 플럭스 활성제로 사용하였을 때, 제로크로스 타임이 길고 최대 젖음력이 낮았다. DSC와 TGA를 통해 옥살산과 말론산을 활성제로 사용한 플럭스는 솔더링 시 분해가 발생되고, 이로 인해 활성도가 떨어져서 디웨팅 등이 발생하였다. 글루타르산은 재산화가 적고, 높은 젖음성과 낮은 슬럼프 특성을 보여 주었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.101-108
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• 2012

강바닥판 교량은 비교적 얇은 강판이 사용되며, 가로 세로리브 및 가로보 등의 구조부재가 용접에 의해 복잡한 형상으로 조립되므로 용접에 의한 변형과 결함이 발생할 가능성이 매우 높고, 용접연결부에서의 응력 상태가 매우 복잡하다. 또한 실제 강바닥판 교량에서의 피로균열은 주부재보다 2차부재와의 용접연결부에서 발생되고 있다. 그러나 강바닥판교량 설계시에는 대부분 주부재에 대한 응력 평가가 이루어지고 있으며, 피로균열이 발생하는 구조상세에 대한 상세 응력 평가 및 특성 분석은 거의 검토되고 있지 있다. 본 연구에서는 공용년수 29년된 개단면 세로리브를 가진 강바닥판을 대상으로 피로균열의 원인을 조사하고, 재하시험 및 실교통류 흐름하에서의 현장계측을 통하여 대상 교량의 피로안전성을 검토하였다. 또한 피로균열이 발생된 세로리브 및 다이아프램의 용접부를 대상으로 격자해석 및 상세해석 모델을 사용하여, 이들 구조상세에 대한 영향면해석을 이용하여 이동하중에 따른 거동 특성을 조사하고, 대상교량의 피로균열 발생 원인을 규명하였다.