• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.29-35
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• 2012

척추관 협착증은 감압술과 융합술 그리고 인공추간판 치환술 등이 있으며, 2000년대 중반부터는 인공추간판 치환술이 널리 시술되고 있다. 인공추간판의 연구는 추간판의 자유도 및 추체의 굴곡-신전, 측굴전, 축회전에 대한 해석이 핵심기술이지만, 시술 후 수년이 경과하여 발생하는 피로파손이 새롭게 큰 문제점으로 대두되고 있다. 따라서 인공추간판 연구는 슬라이딩 코어의 피로특성 및 내구성 향상에 집중되어야 한다. 본 연구에서는 세계적으로 가장 많이 사용되는 인공추간판 제품(SB Charit$\acute{e}$ III)을 기초로 유한요소모델을 제작하고, 슬라이딩 코어의 곡률반경과 마찰계수의 변화가 von-Mises 응력과 접촉압력에 미치는 영향을 평가하였다. 이와 같은 결과를 바탕으로 새로운 인공추간판 모델들 (Model-I, -II, -III)을 제안하고 일정수명 후 발생할 수 있는 슬라이딩 코어의 피로파손 거동에 대해 SB Charit$\acute{e}$ III의 결과와 비교 평가하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.214-226
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• 1992

현재 산업계 각 분야에서 점용접은 사용하지 않는 곳이 거의 없을 정도로 박판구조물의 소재 연결분야에 광범위하게 응용되고 있어 피 공학적 및 공업적 중요성은 증가하고 있지만 이에 대한 피로거동을 연구한 예가 거의 없어 그것에 대한 자료의 축적이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 자동차업계에서 널리 사용되고 있는 복합조직인 고장력강판(High Strength Steel Sheet, HS)과 아연도금강판(Galvanized Steel Sheet, GA)을 선택하여 각 강판간의 점용접(点熔接) 피로특성(疲勞特性)을 규명하였다. 즉 두 종류의 동종(同種) 점용접재(点熔接材)($HS{\times}HS,\;GA{\times}GAB$)와 두 종류의 이종(異種) 점용접재(点熔接材)($HS{\times}GA,\;HS{\times}GAB$)간의 단점(單点) 점용접(点熔接) 시험편(試驗片)을 제작하여 상온하에서 정적 인장시험과 편진(片振) 인장 축하중 피로시험을 실시하여 각 재질간의 정적 인장특성과 피로특성(疲勞特性)을 파괴역학적으로 규명하였다. 위의 실험을 통하여 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. 동일 조건하에서 두 종류의 동종 및 이종 점용접재를 인장시험한 결과 강성의 차이에도 불구하고 비교적 그 차이가 적었다. 2. 저하중 장수명 영역에서는 피로균열이 너깃근처에서 생성되었지만 고하중 단수명 영역에서는 너깃에서 좀 더 멀리 떨어져 균열이 발생하였다. 3. 최대응력확대계수 Kmax와 각 용접재의 피로수명 $N_f$사이에는 거의 선형적인 관계를 나타내었고 log-log 좌표상에서 좁은 밴드내에 모였다. 이 관계는 다음과 같은 식으로 표현되었다. $Kmax=H{\cdot}{N_f}^{P}$ 여기서 H와 P는 재료상수이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 1998년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.19-20
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• 1998

오버레이용접에 의한 표면개질기술(Weld Surfacing or Hardfacing Technology)은 내식성, 내 마모성, 또는 내열성을 갖는 합금의 용접재료를 모재 표면에 균일하게 용착(오버레이:Ovedayer)시킴으로써 목적하는 재료의 표면성질을 향상시키는 표면처리의 한 방법이으로써 1922년 Stoody가 Steel Tube에 Cr합금 분말을 충진한 용접봉을 제조하여 석유시추용 회전드릴의 선단 표면을 오버 레이 용접시켜 내마모성을 획기적으로 개선시킴으로써 이루어 졌다. 초기 오버레이 용접기술은 발전설비I 제철설비I 시벤트설비, 그리고 제지설비 등 주로 설비 부품들의 표면부 내마모성을 개선시키는 방향으로 주로 연구 개발이 이루어졌으나, 기술개발의 진전으로 탈황설비 둥의 표면부 내식성 향상, 연속주조롤 표면부의 내산화성, 내열피로성, 내마모 성 향상 둥을 위해 점차 산업전반에 널리 이용되고 있으며, 설비의 고도화 및 장수명화가 요구되 면서 본 기술의 중요성 또한 점차 부각되고 있다. 그림 1은 연강의 모재 위에 셀프쉴드플럭스코어드와이어(Self-Shield Flux Cored Wire:SS-FCW, 이하 55-FCW라 기술함)를 사용하여 오버레이 용접올 하는 장면을 도식적으로 나 타낸 것이다. 모재와 전극재인 용접봉(S5-FCW) 사이에서 아크가 발생되고, 아크열에 의해서 용접 봉 및 모재 일부가 용융되면서 모재 표면에 새로운 오버레이 표면층이 형성된다. 통상 오버레이 층의 1층 두께는 2-6mm 내외이며, 단층 혹은 다충 오버레이를 자유롭게 실시한다. 오버레이층의 물성은 아크열에 의한 모재로의 용입정도에 따라 1층부에서는 모재의 영향을 크게 받지만 오버레 이충 수가 증가된 3층부에서 부터는 전적으로 용접봉의 성분에 좌우된다. 사진 1은 연강(55-41)의 모재위에 크롬탄화물이 다량 함유된 고크롬 탄화물형 내마모재가 오버 레이된 내마모 복합강판 (wear plate)의 단면 미세조직 사진으로써 모재부와 오버레이충을 함께 보여주고 있다. 모재와 오버레이 충간의 경계면은 모재 일부가 용융된 후 웅고하면서 형성됨으로 인해서 도금이나 용사층과는 달리 매우 견고하게 결합되어 있다. 따라서 계면부의 탈락이라는 문 제점은 거의 없어 심한 응력을 받는 기계구조물 및 부품에도 본 기술은 널리 적용되고 있다. 그리고 사진 1에서 알 수 있는 바와 같이 모재와는 전혀 상이한 재료를 자유로이 선택하여 표면 유효층 일부만 오버레이시키며I 주조 및 단조가 불가능한 재료까지도 표면부에 오버레이 시킴으로 서 부품 및 설비의 제조에 있어 재료비의 절감과 제품의 수명이 획기적으로 개선될 수 있다. 그리고 최근에는 도금 빛 용사 둥과 같은 표면처리를 할 경우임의 소재 표면에 도금 및 용 사에 용이한 재료를 오버레이용접시킨 후 표면처리를 함으로써 보다 고품질의 표면층을 얻기위한 시도가 이루어지고 있다. 따라서 국내, 외의 오버레이 용접기술의 적용현황 및 대표적인 적용사례, 오버레이 용접기술 및 용접재료의 개발현황 둥을 중심으로 살펴봄으로서 아직 국내에서는 널리 알려지지 않은 본 기 술의 활용을 넓이고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제24권4호
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• pp.84-92
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• 2020

대부분의 화학공장 내 설비는 유해물질을 취급하거나, 일상적으로 접할 수 있는 온도 및 압력의 범위를 벗어난 환경에서 가동되며 이러한 응력 및 환경조건으로 인하여 노후화에 취약하다. 이러한 조건에 노출된 설비는 지속적인 손상이 누적되어 고장이 발생할 가능성이 높아짐은 물론, 정비 및 교체를 하지 않는다면 사고로 이어진다. 전세계적으로 위험성기반검사(Risk Based Inspection)라는 권고지침이 통용되고 있다. 하지만 RBI는 이미 일정시간 경과한 설비에 대해서는 한계가 존재한다. 적절한 점검을 수행하는 우리나라 울산 산업단지의 노후화 실태 조사 결과, 많은 수의 설비들이 사용기간이 20년을 경과하였다. 또한, 사고가 일어난 설비 대부분이 20년 이상 운영해 왔다. 따라서 본 연구에서는 일정 사용기간이 초과된 장치를 노후설비로 분류하는 기준을 제시하였다. 또한, 이에 대하여 정량적 위험성평가를 진행하였다. 이로 인해 도출된 해당 노후설비의 위험성을 Economic index로 표현하여 손실비용을 산정하고 Risk를 감소하기 위하여 비용편익 분석 방법을 활용한 안전투자 방법을 제안하였다. 본 연구에서 제시한 정량적 위험성 평가를 이용한 노후설비의 비용편익 분석 방법을 활용하여 노후 설비의 성능 향상 및 수명 연장, 생산 효율성 및 설비 계통 신뢰도 향상, 안전관리 비용 인식 변화, 그리고 직원의 안정감 증대, 손실비용의 감소를 기대할 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권4호
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• pp.475-481
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• 2018

본 연구에서는 해상에서 빈번하게 발생하는 추진기 로프 감김 사고를 예방하기 위해 개발된 로프절단장치의 안전성 및 효용성에 대한 연구를 시도하였다. 먼저 이론식과 유한요소 해석을 통하여 실선 실험에 사용될 세 종류의 로프절단장치의 볼트의 강도 및 장치가 축계에 미치는 비틀림응력을 계산하였다. 그 결과 로프절단장치에 사용된 볼트는 안전수명설계 및 손상허용설계의 관점에서 적절하게 설계된 것으로 확인되었으며, locking-up 발생 시 축계에 미치는 영향도 미미하여 안전성 또한 만족할 수 있는 수준인 것으로 나타났다. 안전성 검증을 마친 세 종류의 절단장치가 설치된 선박을 활용하여 실제로 해상에서 로프 및 어망을 절단하는 실험을 진행하였으며, 그 결과 대체적으로 실험에 사용된 20~50 mm 굵기의 로프를 잘 절단하였으나, 소형 축계에 장착된 절단장치의 경우 굵은 로프를 절단할 때는 효용성이 저하함을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.901-908
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• 2018

흑연은 리튬이온전지에 사용 되는 대표적인 음극활물질이다. 그러나 최대 이론 용량이 $372mA\;h\;g^{-1}$으로 제한되기 때문에 고용량의 리튬이온전지 개발을 위해서는 새로운 음극 소재 활물질이 필요하다. 실리콘의 최대 이론 용량은 $4200mA\;h\;g^{-1}$으로 흑연보다 높은 값을 나타내지만 부피 팽창이 400%로 크기 때문에 음극 소재 활물질로 바로 적용하기에는 적합하지 않다. 따라서 부피 팽창으로 인한 방전 용량의 감소를 최소화하기 위해 건식 방법으로 실리콘을 분쇄 하여 기계적 응력 및 반응상의 체적 변화를 감소시키고 입도 제어 된 실리콘 입자에 탄소를 코팅하여 체적의 변화를 억제하였다. 그리고 탄소 섬유를 입자 표면에 실타래처럼 성장시켜 2차적으로 부피 팽창을 제어하고 전기전도성을 개선하였다. 실험 변수에 따른 재료들의 물리화학적 특성을 XRD, SEM 및 TEM을 사용하여 측정하였고 전기화학적 특성을 평가 하였다. 본 연구에서는 실리콘의 수명 특성을 향상시켜 음극 소재 활물질로 사용 할 수 있는 합성 방법에 대하여 알아보았다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권4호
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• pp.529-537
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• 2021

LNG 운반선은 선체와 화물창이 일체형인 멤브레인 타입을 적용한 대형선을 중심으로 건조되어 왔으나, 최근 친환경 연료인 LNG의 수요 증가 및 LNG 벙커링 인프라 확대로, 중소형 운반선에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 중소형 LNG 운반선에 IMO B 형식 탱크를 적용하고 설계의 안정성 및 적합성을 검증하는 것을 목표로 하였고, B 형식 탱크를 적용하는 경우 필수적으로 수반되는 파괴역학 기반의 균열 진전 해석 및 가스 누출을 대비하여 설치되는 부분 2차 방벽의 크기의 결정을 위한 내용을 소개하였다. LNG 운반선 적용에 적용되는 국제 규정인 IGC 코드를 이용하여 설계 수명동안 균열 진전 해석에 적용될 응력 분포를 산정하는 방법을 제시하였고, Paris 법칙과 British Standard 7910 (BS 79110) 기반의 균열 진전 해석 프로그램을 개발하여 표면 균열 진전 해석을 수행하였다. 다음으로 2차 방벽의 크기를 결정하기 위하여, 초기 관통 균열의 크기를 가정할 수 있는 방법론을 제시하고, 균열 감지 후 회항 가능 기간인 15일 동안의 관통 균열 진전 해석을 수행하여 국제 규정에서 요구하는 B 형식 화물 탱크의 안정성 및 적합성을 검증하였다. 더 정확한 피로 균열 진전 해석을 위하여 코드 기반에 더하여 직접 해석을 통한 해석 절차 개발 및 검증이 필요할 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.537-548
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• 2022

중하중의 교통하중은 포장체에 과도한 응력과 변형을 발생시키므로 이에 대응할 수 있는 포장 단면 설계가 중요하다. 항만 배후도로와 산업도로는 일반도로에 비해 중하중 교통의 비율이 높아 포장의 조기 파손으로 인한 문제가 다수 발생되고 있다. 국외의 경우 중차량의 통행이 많은 도로의 포장설계는 복합포장을 많이 적용하고 있다. 복합포장은 기존 포장의 설계수명을 2배 이상 증대시켜 보수비용 및 사용자 비용을 절감할 수 있는 경제적 포장 형식으로 인식되고 있다. 본 연구에서는 중하중 교통의 비율이 높은 산업도로와 항만 배후도로의 포장 장기 공용성을 확보할 수 있도록 롤러전압콘크리트 기층을 활용한 복합포장의 두께 설계 방안을 제안하고자 한다. 3차원 유한요소해석을 이용하여 포장의 재료물성 변화에 따른 역학적 거동과 장기 공용성을 검토하였으며, 계절별 컨테이너 트레일러에 의해 발생되는 롤러전압콘크리트 기층의 누적피로손상도을 고려하여 사용자가 쉽게 사용할 수 있는 카탈로그 설계를 제안하였다.