• Journal of Welding and Joining
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• v.20 no.4
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• pp.407-413
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• 2002

용접기술은 두 가지 재료를 효율적으로 신뢰성 있게 접합시킬 수 있기 때문에 다른 어떤 기술보다 널리 사용되고 있으며, 높은 부가가치를 가져다 준다. 용접계에서는 용접이 국내 산업에 아주 중요한 역할을 담당하고 있다고 생각하고 있으며, 이제 21세기에 접어들어서 우리 용접계의 현위치를 파악하고 새로운 장을 열어야 할 때이다. 미국에서도 이러한 준비의 일환으로 에너지성(Department of Energy)의 주도하에 Welding Vision 2020라는 명제를 걸 고 용접분야의 장래에 대한 심포지움과 토의를 하였다. 이 토의의 중심 주제는 20년 후의 용접계의 위상을 그려보며 장기적 연구 분야, 산학계의 정책 방향 등을 모색하였다 여기서 모아진 의견은, 용접계의 발전적인 진전을 위해서는 향후 2020년까지 다음과 같은 숙제들을 극복해야 된다는 것이었다 많은 산업분야에서 용접이 생산 분야의 주된 작업으로 인식시키는 것 - 용접이 용접 기능사의 재능에 의존도를 줄이고 과학적인 용접 기술 도입과 용접 기능사의 체계적 훈련 - 용접 작업환경 개선 - 용접을 과학적 고기술이라는 것으로 일반인들의 인식을 변화 시킴 - 신소재 개발연구시 용접이 같이 고려될 수 있는 환경 조성 - 훌륭한 인재 양성 및 재교육. 본고에서는 미국 용접계에서 분석한 자료들과 장래 연구되어져야 할 방향 및 분야들을 소개하고 현재 진행중인 자료 수집 및 분석의 진행 상황 및 용접계의 현 위치를 파악할 수 있는 몇 가지 자료들을 소개한다. 아울러, 용접계에서 리더쉽을 발휘해야 될 분야중의 하나이며 현재 많은 전문연구가 필요한 용접 역학(Welding Mechnics) 중의 용 접부의 안정성 평가(Integrity Assessment of Welded Joint)에 대한 과제와 연구 동향을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.112-112
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• 2009

레이저 용접은 아크 용접에 비해 상대적으로 빠른 용접과 깊은 용입이 가능하며, 낮은 열입력을 가지는 장점이 있다. 하지만 알루미늄 합금 용접 시 균열 감수성의 증가 및 용접강도가 저하되는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하는 방법으로 모재의 화학조성을 제어하는 방법과 부가적인 용접와이어를 공급하는 방법이 제안되었으나 레이저 용접에 적용하기 쉽지 않다. 아크 용접과 전자빔 용접에서는 열원에 오실레이션을 적용하여 결정립 구조를 제어하여 용접강도를 증가하는 방법이 제안되었다. 따라서 본 연구에서는 알루미늄 합금 5J32-T4의 용접균열 저감 및 용접강도 향상을 위해 레이저 위빙을 적용하였다. 1mm 두께의 알루미늄 5J32-T4를 사용하였으며, 4kW급 디스크 레이저와 레이저용 스케너를 이용하여 레이저 위빙을 구현하였다. 고온균열을 평가하기 위해 자기구속형 균열 평가방법을 사용하였으며, 용접강도를 평가하기 위해 겹치기 용접을 수행한 시편을 이용하였다. 고온균열 실험결과 레이저 위빙 적용 시 직선 용접에 비해 균열 감수성이 감소한 것을 확인하였다. 전단인장강도 측정결과 레이저 위빙의 적용에 따라 직선 용접에 비해 높은 전단인장강도의 확보가 가능하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.8 no.2
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• pp.1-12
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• 1990

본 고에서는 알루미늄 점용접시의 용접품질 및 용접봉 수명에 미치는 요소와 점용접부 설계방법에 대하여 간략히 설명하였다. 점 용접방법은 알루미늄 뿐만 아니라 steel의 박판용접에도 많이 사용되고 있으며, 특히 최근 공정자동화에 맞추어 가장 쉽게 자동화할 수 있는 용접 방법 중의 하나이다. 그러나 아직까지는 용접품질을 보증할 수 있는 비파괴 검사방법이 없기 때문에 새로운 비파괴 검사방법 개발 혹은 컴퓨터를 이용한 용접품질 추적방법에 대한 많은 연구가 요청된다. 한편 용접부 설계 관점에서는 조그만 단순 시편이 아닌 설계구조물을 이용한 용접강도 해석방법에 대한 연구가 미약하므로 이에 대한 많은 연구도 요청되고 있다.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2004.05a
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• pp.185-190
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• 2004

현장 용접 실무자의 경우 익숙한 업무라 하더라도 때로는 시행착오를 겪을 수 있고, 또는 익숙한 용접 작업을 벗어나 새로운 조건으로 용접을 수행해야 하는 경우도 있다. 이 경우 복잡한 용접 기준과 방법을 전산 정보화 하여 마른 시간에 가장 적합한 용접 방법과 용접 조건을 제공해 줄 수 있다면 현장작업의 합리화에 기여 할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이러한 시도로서 연강용접에 국한하여 용접 조건 설정에 관한 전문가의 지식을 전산 정보화 하여 현장 용접 실무자가 쉽게 새로운 용접 조건을 찾는데 도움을 주는 지적 결정 시스템을 구축하고자 하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.9 no.3
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• pp.10-17
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• 1991

용접구조물에서 용접이음부가 차지하는 비율은 매우 작은 경우가 많지만 용접이음부에는 각종 초기결함(이들 결함으로부터 진전하는 피로 균열, 환경에 의한 균열등을 포함) 및 용접 초기의 부정형을 비롯해서 형상적 불연속 등에서 유기되는 국부적인 응력, 변형률의 집중, 잔류응력, 구속응력, 용접금속이 갖는 숙명적인 야금적 특성의 불균일, bond부 및 HAZ부에서의 용접열 싸이클에 의한 재질의 국부적 강도저하등 용접부의 강도를 저하시키는 인자들이 복합되기 쉽고, 용접구조물 전체의 내파괴 건전성평가에서 용접부가 파괴 강도는 매우 중요하다. 용접구조물의 설계, 시공의 목적은 소요성능의 확보에 있고 구조물이 사용중에 성능손실이나 불안정 파괴가 발생하지 않도록 하는 것이 주요요건이 될 것이다. 현재의 제강기술수준에서 볼 때 모재의 강 도보다 오히려 용접부의 강도 특히 피로강도 및 파괴 인성을 적절하고 합리적으로 평가하는 것이 매우 중요하다고 해도 과언이 아닐 것이다. 용접부의 강도를 평가하는데 있어서 용접부에 발 생하는 용접결함에 대한 평가는 매우 중요하며 이들 결함에 대한 허용결함한계를 평가하여 보수 여부 및 용접구조물의 신뢰성을 평가 할 필요가 있다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.3 no.2
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• pp.102-104
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• 1986

최근 레이저 가공에 대한 관심이나 인식이 높아지고 재료가공분야에서 급속한 기술혁 신이 추진되고 있다. 여러 종류의 재료 가공 분야중 용접분야의 기술발전은 용접을 할때 사용되는 열원의 발전에 크게 영향을 받아 왔다. 현재 공업적으로 용접에 이용되고 있는 가장 발전 된 열원으로는 레이저 빔과 전자 빔이 있으나, 전자 빔 용접은 작업 환경과 피용 접물의 조건에 제한이 있으므로 레이저 빔 용접에 비하여 불리하다. 레이저 용접은 1960 년대에 전자부품의 용접에 적용된 이후 기술적으로 상업적으로 미약하던 레이저 용접 응용 과 1971 년 Brown과 Banas에 의해 수kw급 $Co_2$ 레이저로 심층 침투 용접이 발표된 이후 크게 증가하였다. 레이저 빔의 특성을 이용하여 전자 빔만으로 할 수 있었던 특수 정밀용접 을 해야하는 용접하기 어려운 재료의 용접에 레이저 빔을 이용하는 많은 실험이 행해져 오고 있다. 여기서는 레이저 용접의 특징, 용접 품질에 영향을 미치는 각 변수들, 레이저 용접의 응용사례에 대하여 개설하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2016.10a
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• pp.674-675
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• 2016

원자번호 22번에 해당하는 티타늄(titanium)은 매우 단단하며 가볍고, 부식에도 강한 금속이다. 티타늄은 비슷한 강도의 강철에 비해서 가볍고 알루미늄 합금에 비해 2배나 강력하다. 뿐만 아니라 티타늄은 바닷물에도 부식되지 않아 선박이다 해양플랜트 산업에서 많이 쓰이는 금속이기도 하다. 본 연구는 해양플랜트 건설 사업에 쓰이는 티타늄 용접에 대한 모니터링 시스템을 연구하는데 있다. 티타늄 용접공정에 사용되는 용접 파라메타는 용접 전압, 전류, 용접 토치의 위빙속도 및 와이어 공급 속도로 선정하였으며, 이러한 용접 파라메타를 계측할 수 있는 MCU 기반의 계측 보드를 설계하여 TCP/IP 통신을 기반으로 원격지로 용접 데이터를 전송하도록 하였으며, 이러한 데이터를 실시간으로 데이터를 그래프로 표현하도록 개발하였다. 이러한 용접 데이터에 대한 모니터링을 통하여 용접 시 발생하는 다양한 현상을 파악할 수 있도록 하였다. 본 연구를 통해서 티타늄 용접 시 발생하는 각종 데이터를 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 개발하였으며, 데이터베이스에 저장된 기록을 통해서 용접 시 발생한 전체적인 용접 과정을 날짜와 시간별로 저장하여 용접과정에서 발생하는 전 과정을 관리할 수 있도록 하여 어떤 부분에서 잘못된 용접이 발생했는지 파악할 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.20-20
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• 2010

GTA (Gas Tungsten Arc)용접은 불활성 분위기에서 용접이 이루어지기 때문에 타 아크용접법에 비해 용접부 품질이 우수하여 고품질이 요구되는 산업분야에 널리 이용되고 있다. 하지만 스테인리스강으로 pipe를 제조하기 위해 GTA 용접을 적용할 경우, Laser 및 고주파 용접 (HFIW)에 비해 용접부 품질 및 용접속도가 낮기 때문에 pipe를 제조하는 산업에서 적용에 제한을 받고 있다. 하지만, GTA는 laser 혹은 HFIW에 비해 가격이 1/10수준으로 낮고, 용접부 gap tolerance 및 용접면 관리범위가 넓은 장점이 있기 때문에 GTA의 용접속도 및 용접품질을 향상시키기 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 일반적으로 스테인리스강 GTA용접 시 용접속도를 향상시키기 위해, 모재의 성분 제어 (합금성분 최적화-Al, S, Se, O등), Flux 도포 기술 (산화물을 용접전에 도포하여 용접속도 향상) 및 혼합보호가스 적용 등이 있다. 스테인리스강 용접 시 보호가스로는 용접부 품질을 확보하기 위해 Ar을 주로 사용하고 있다. 하지만 용입 특성을 향상시키기 위해 아크의 온도를 높일 수 있는 He, 혹은 $H_2$ gas를 단독 혹은 혼합하여 사용하고 있다. 오스테나이트계 스테인리스의 경우 용입특성을 향상시키기 위해 Ar에 $H_2$를 2~10%정도 혼합하여 사용하고 있다. 페라이트계 스테인리스강은 수소에 대한 고용도가 상대적으로 작아 용접부 수소 취화를 일으킬 수 있기 때문에 적용에 제한을 받고 있어 그 대안으로 산소를 극히 소량을 혼합하여 용입성 향상에 대한 연구가 보고 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 페라이트계 스테인리스강의 용입특성을 향상시킬 목적으로 Ar에 산소를 미량 첨가 (1%미만) 하여 용접전류 및 산소 함량에 따른 용입특성의 변화에 대해 연구하였다. 또한 기계적인 물성 및 부식특성을 평가하였고, 최종적으로 실용화 가능성을 파악하기 위해 용접전극의 수명 테스트를 실시하였다. 실시한 결과, 산소가 첨가량 증가 할수록 용입특성은 상승하였으며, 기계적인 물성 또한 산소를 첨가하지 않은 경우에 비해 거의 유사한 값을 얻을 수 있었다, 하지만 산소함량이 증가 할수록 전극의 수명은 감소하여 교체주기가 증가함을 알 수 있다. 본 연구를 통해 얻어진 기술을 상용화시키기에는 극복해야할 문제가 있지만, 소재 합금성분 설계 시 용접생산성 향상위한 산소성분 범위를 제시할 수 있으리라 판단된다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.42-42
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• 2010

알루미늄 합금은 질량 대비 강도가 우수하고 내식성 및 저온 특성이 양호하여 구조재로서 널리 사용되고 있다. 또한 그 사용 추세가 점점 증가 하고 있으며 알루미늄 합금의 용접을 위해 현재까지 다양한 용접 공정이 적용되었다. 일반적으로 GMAW, GTAW 등의 아크 용접과 박판의 경우 저항 점용접, 그 외의 $CO_2$ laser, Nd:YAG laser와 같은 고밀도 에너지 용접 공정에 의한 연구 결과들이 많이 발표 되었다. 하지만 알루미늄 합금의 특성 상 용접부에 기공과 균열과 같은 결함들이 각 공정에서 많이 발생하며 이러한 결함을 감소시키기 위한 용접기술에 관해 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 GMAW, Plasma-GMAW 공정을 적용하여 알루미늄 합금의 용접특성을 비교하였다. 알루미늄 합금 Al 5052, Al 6061 4mm 두께 모재에 대해 BOP(Bead On Plate) 용접실험을 실시하였으며 생산성 측면에서 각 공정에 따라 완전 용입 시 최대 용접 속도를 측정하여 비교하였다. 용접 품질 측면에서는 비드 표면 및 단면을 검사하고 인장시험을 수행하였으며, 용접 기공과 균열을 X-ray 촬영을 통해 비교하였다. 또한 고속카메라 촬영을 통해 용접 중 플라즈마로 인한 산화막 제거 효과를 확인하고 각 공정별 용접 시작부의 아크 안정성을 평가하였다. 인장시험 결과 모든 모드에서 모재에서 파단됨을 확인 하였고, Plasma-GMAW 공정의 경우 플라즈마의 예열효과로 인하여 GMAW 보다 완전용입 기준 용접속도가 빨랐으며, 청정작용도 우수한 것으로 확인되었다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.119-119
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• 2009

인버터 DC 저항용접의 적용성 증대 : 인버터 DC 저항용접 공법이 SPOT, PROJECTON, SEAM, BUTT 등의 공정에 다양하게 적용되어 저항용접 현장에서 고효율, 친환경적 용접 환경을 만드는데 일조 하고 있다. 특히 자동차의 경량화, 충돌내성 증대, 진동 및 내구성 증대, 공간활용 극대화, 새로운 Design 개념 적용 등의 산업전반에 걸쳐 나타나는 신 Trends로 고 장력 철재의 적용 범위가 확대되고 HSS(High Strength Steel), EHSS(Extra High Strength Steel), UHSS (Ultra High strength Steel ; Hot - Formed Steel )등 다양한 철판의 SPOT 저항용접이 필요하게 되었다. 기존의 AC 단상용접의 전력 특성 상 통전 중 무 통전 시간 과 높은 PEAK 전력, 단상 대 전력 소모로 인한 전력 DROP 등의 문제로 인하여 신소재의 용접 시 매우 많은 Spatter가 발생하고, 높은 용접품질의 확보가 어려워 지므로 이를 대체하기 위한 공법으로 MFDC ( 인버터 DC 저항용접공법 )이 적용되고 있다. 인버터 DC 저항용접의 적응제어 : MFDC라는 높은 효율의 용접 전력원이 확보 됨에도 불구하고 용접현장에서는 원 자재, 도금 등의 품질 산포, 프레스 물의 가공산포, 공기압 산포, 전극 과열 및 마모 등의 요인에 의하여 저항용접 산포가 발생하고 있다. 이는 인위적인 조작이 어렵고 불규칙적이며, 어디서나 산재하고 있는 문제이다. 이를 용접전력 제어 법으로 개선하여 일정한 용접성을 확보하기 위한 노력이 적응제어 기법이다. 정 전류, 정 전력 제어는 정량 제어로 용접 물을 비롯한 용접부의 변화와는 관계없이 설정된 일정량의 전력을 공급하기만 하는데 반하여 적응제어는 적절한 용접 작업 시의 용접 물의 상태, 전극의 가압, 표면 상태 등에 따른 변화 페턴을 기억하고 이후 진행되는 용접에 대하여 정상 페턴과의 차이를 감지 이를 보상하므로 고품질의 용접성을 보장하는 제어기법이다. 따라서 다양한 용접 산포 유발 요인에 의해 용접부의 변화가 발생한다 하여도 그 변화를 감지 하고 적절한 용접전력을 공급한다면 고품질의 용접성을 확보하는데 유용한 공법이 될 수 있다. 인버터 DC 저항용접의 SPC 관리 : SPOT 용접 시 획득할 수 있는 다양한 파라메터에 대하여 모니터링 하고 이 자료를 data 화 하여 품질 관리에 응용하게 되면 양산라인에서 반복적으로 발생되는 문제점을 확인 할 수 있고 이를 통계적 방법으로 추적 개선해 나간다면 용접 불량 감소 및 생산성 향상에 도움이 되며 작업자의 공정 능력 향상 및 기업의 기술축적에도 높은 기여를 할 수 있을 것이다. 용접 적응제어와 다양한 파라메터 모니터링이 한 system에서 이루어 질 때 높은 용접성 확보와 불량률 감소, 원가절감, 생산성 향상 등의 효과가 극대화 될 것이다.