• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1285-1287
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• 2005

고온초전도 선재 중에서 YBCO 박막을 금속테이프에 증착하여 제조되는 coated conductor는 높은 자기장에서도 임계전류밀도의 감소가 크지 않아 고자장용 초전도 자석을 제조하는데 많이 활용될 것으로 기대되고 있다. coated conductor를 고자장용 초전도 자석제작에 활용하기 위해서는 긴 길이의 도체를 제조하는 것과 함께, 도체의 접합기술이 필요하다. 이는 초전도 자석을 영구전류모드로 운전하기 위해서는 도체의 접촉저항이 충분히 적어야 하기 때문이다. 그러나 박막형 coated conductor는 아직 긴 길이의 선재제조기술이 확립되어 있지 않고, 또 박막형 coated conductor의 형태와 사용되는 제조기술이 본질적으로 초전도 접합을 형성시키기에 매우 어려워서 아직 까지 초전도 접합에 대한 연구결과가 발표되지 않고 있으며, 접합 특성을 측정하는 기술도 개발되지 않았다. 본 연구에서는 coated conductor의 접합특성을 측정하기 위한 기본적인 시험방법을 제안하고, 전도성 금속접합재를 이용한 접합시료를 제작하여 그 특성을 평가한 결과를 발표한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.69-69
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• 2011

태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.

• 보존과학회지
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• 제32권3호
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• pp.377-384
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• 2016

철불의 개금 시 표면에 남아 있는 옻칠 제거 방법에는 물리적인 방법과 화학적인 방법을 사용하고 있으나, 표면 손상 및 약품 사용으로 인한 환경오염, 보존과학자의 건강에도 매우 유해하다. 그래서 본 연구에서는 비접촉식이고 친환경적인 Nd:YAG 레이저를 이용하여 옻칠 제거 실험을 실시하였다. 시편은 크기가 $5{\times}5cm$인 철제(Fe 99.9%)시편 표면을 균일하게 연마한 후 생칠을 도포 횟수를 달리하여 각각 $10{\mu}m$, $20{\mu}m$, $30{\mu}m$의 두께 차이로 제작하였다. 본 실험에서 사용된 레이저기기는 Nd:YAG 레이저로, 적외선 영역의 1064 nm(160~800 mJ)와 가시광선 영역인 532nm(50~350 mJ)의 두 가지 파장 모드를 이용하였다. 실험은 레이저 파장 에너지 조사 횟수 등에 따른 시편 표면의 변화를 조사하였다. 레이저 조사 전 후 표면을 실체현미경과 SEM 관찰, 비접촉 표면 조도 측정기, FT-IR 등을 이용하여 옻칠의 제거 및 잔류 여부를 알아보았다. 분석 결과 1064 nm 파장을 이용하여 $1.0J/cm^2$ 밀도에서 표면 손상 없이 $10{\mu}m$, $20{\mu}m$ 두께의 옻칠이 제거됨을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과를 통해 철불 개금 시 잔류하고 있는 옻칠 제거 방법으로 Nd:YAG 레이저가 효율적임을 본 실험을 통해 알 수 있었다. 향후 금속뿐만 아니라 목칠 가구 등 다양한 재질의 연구가 이루어지면 표면 손상 없이 옻칠을 제거 하는데 효과적으로 활용 가능할 것으로 본다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.89-89
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• 2011

도로의 가드레일 지주 근입깊이의 부족에 의한 자동차의 전락사고 이 후, 일본의 국토교통성 등의 관계자들이 그 대책 세우기에 부심해 왔으나, 기설 지주의 근입깊이를 측정할 수 있는 방법은 아직까지 알려져 있지 않으며, 현재로서는 작업의 전 과정을 비디오로 촬영하여 그 기록을 남기도록 되어있다. 그러나 그것은 상당히 비효율적인 작업으로 엄밀한 감시기능을 다하지 못하고 있으며, 감독자와 시공자의 양자로부터 계측 도구의 개발이 절실히 요구되고 있다. 일부의 초음파 측정기 업자가 가드레일 지주의 근입깊이를 측정할 수 있다고 주장하고 있으나, 시장에는 아직 나타나지 않고 있으며, 그 측정시스템의 측정여부와 성능의 검증이 이루어지지 않고 있는 상황이다. 지금까지 충격탄성파법 또는 초음파법을 이용하여, 매설된 가드레일 지주의 근입깊이를 측정한 성공사례가 정식으로 보고된 바는 없으며, 같은 강관주인 눈사태 방지책의 지주 파이프에 대한 근입깊이의 측정은 본 연구그룹의 의해 행하여진 바가 있다. 검사봉이나 해머 등으로 대상물을 두드려서 탄성파를 발생시키고, 그것을 가속도계 또는 속도계의 진동센서로 감지하여 그 파형을 분석함으로써 대상물의 치수 등을 측정하는 충격탄성파법은, 특히 콘크리트를 대상으로 공동 및 매설물 등의 탐사, 균열깊이의 측정 등에 폭 넓게 사용되고 있다. 하지만 이 측정방법을 가드레일의 지주의 근입깊이 측정에 적용할 경우, 일반적으로 행하여지는 방법, 즉 진동센서를 대상물의 상단부(캡)에 설치하는 방법으로는 접합부에 의한 탄성파의 손실과 캡의 휨 진동에 의한 노이즈 등을 해결하기가 곤란해진다. 또한 지반의 존재로 인한 진동 모드의 변화와 진동에너지의 감소 등의 문제점을 해결하지 않으면 안 된다. 본 연구는 충격탄성파법을 이용하여 지반에 설치된 눈사태 방지책이나 가드레일의 지주와 같은 강관 구조물의 근입깊이를 측정하고자 하는 연구이다. 이를 위해 진동센서를 캡이 아닌 측면부에 취부장치를 이용하여 설치함으로써 길이방향의 탄성파를 측정할 수 있도록 하고, 실제 구조물에 대해 측정을 실시하여 그 측정시스템의 성능과 유용성을 검토하고자 한다. 또한 다양한 길이의 실험용 강관 파이프를 매설하고 측정실험을 실시하여 측정시스템의 적용성에 대해서도 검토하였다. 본 연구를 통하여, 수신센서를 파이프의 측면에 선접촉하게 함으로서 종파를 감지하여 근입깊이를 포함한 파이프의 전 길이를 측정하는 본 측정시스템은 매설된 강관 구조물의 길이 측정에 기본적으로 적용 가능함을 확인할 수 있었다. 특히 오거 굴착으로 시공된 경우에는 높은 정도의 측정성능을 보여주었다. 또한 항타관입 파이프에 대해서는 지반의 영향을 고려함으로써 길이의 측정이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 오거 굴착 또는 항타 관입 등 시공방법에 따라 측정결과에 대한 지반의 영향 정도가 달라지며 파형 분석 및 길이 산정시 그 영향을 고려하여야 함을 확인하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제14권2호
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• pp.169-178
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• 2016

플라즈마토치 용융로에 있어서 내화물의 보수를 최소화하고 용융물의 배출을 원활하게 하기 위해서는 처리대상 폐기물의 물성을 충분히 고려하여야 한다. 원전에서 발생되는 비가연성 방사성폐기물 중 많은 비중을 차지하고 있는 콘크리트 조각, 유리, 모래 등에 대한 화학적 조성비를 조사하여 보면 산성산화물이 염기성산화물에 비해 압도적으로 많은 비중을 차지하고 있으므로 용융 시 염기도가 매우 낮은 산성 슬래그가 된다. 이 용융슬래그는 유동도가 낮아서 용융물의 배출특성이 좋지 않으며 내화물에 침식을 유발시키는 주된 요인이 된다. 경사형 구조의 측면 출탕구를 가진 플라즈마토치 용융로의 경우, 구조상 출탕 후 일정량의 금속성 용융물이 항상 용융로 내부 바닥과 출탕구에 남게 된다. 비중차에 의해 비금속 용융슬래그는 금속성 용융물 상부에 위치하게 되며 혼합형 플라즈마토치를 이행형 운전모드로 가동하게 되면 금속성 용융물과 비금속 용융물이 동시에 용융되므로 비금속 용융슬래그의 온도는 금속 용융온도 이상으로 유지가 된다. 내화물의 수명 향상을 위해 용융로 내부의 온도와 용융물과 접촉하는 부위와 접촉되지 않는 부위를 구별하여 내화물의 특성을 주지하고 가장 적합한 내화물을 부위별로 선정하였다. 산성 내화물과 염기성 내화물이 인접하지 않도록 하고 용융슬래그에 대한 저항성을 높이도록 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.166-173
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• 2014

본 연구에서는 레이저 가진을 이용한 초음파 전파 영상 기반 배관 비파괴 검사에 관해 다룬다. 손상의 영상화를 위해 갈바노미터 기반 레이저 미러 스캐너와 Q-Switch Nd: YAG 레이저 시스템을 사용하였다. 레이저 시스템을 가진원으로 사용하면 빠른 속도로 비접촉 초음파 가진이 가능하며, 온도의 변화가 급격한 환경이나 유해 물질이 포함된 환경에서도 대상 구조물의 원거리 가진이 가능하다. 또한 공간 해상도가 높으며, 입사각이 넓어 표면 형상이 복잡한 대상 구조물도 가진이 가능하다. 본 연구에서는 이러한 레이저 시스템으로부터 생성된 유도 초음파를 단일 PZT 센서를 사용하여 계측하고, 계측된 신호는 레이저 가진점에 해당하는 좌표점에 나열함으로써 2차원 공간좌표 및 시간축을 더한 초음파 전파 영상 생성을 위한 3차원 데이터를 구성한다. 이 데이터를 시간 축에 따라 연속적으로 반복 재생하면 초음파 전파 영상을 구할 수 있다. 이 때 웨이블릿 변환을 이용하여 계측 신호의 특정 주파수 성분을 추출해냄으로써 관찰하고자 하는 특정 유도 초음파 모드를 추출할 수 있다. 이러한 일련의 과정으로부터 획득한 초음파 전파 영상 데이터를 시간-공간 영역에서 주파수-wavenumber 영역으로 변환시켜줌으로써 손상 특성을 추출할 수 있다. 본 연구에서는 손상의 진단 및 위치 추정을 위해 wavenumber 필터링 기술을 적용하였으며, 시스템 검증을 위해 다양한 배관구조물 Testbed를 대상으로 실험을 수행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.85-93
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• 2016

본 논문에서는 범용유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 국내에서 사용되는 콘크리트벽돌을 조적채움벽으로 가진 철근콘크리트 골조를 대상으로 유한요소해석을 실시하였다. 해석대상은 순수골조, 채움벽의 두께가 0.5B인 골조, 두께가 1.0B인 골조의 3종류이다. 철근콘크리트 골조 및 채움벽의 재료특성은 재료시험 결과로부터 구하였으나 두께가 1.0B인 채움벽의 경우 벽돌의 쌓기방법의 차이에 의해 0.5B 두께의 실험체보다 4배 정도 증가된 인장강도를 사용하였다. 유한요소 해석결과는 실험을 통해 구한 하중-변위관계 및 변위각에 따른 균열양상을 상당히 정확하게 예측하였다. 유한요소해석 결과의 분석을 통해 조적채움벽과 골조사이의 접촉응력 및 골조의 전단력과 휨모멘트를 산정하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.275-282
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• 2024

최근 제안된 탄소감축을 위한 조립 해체가 용이한 접합부는 주기적 하중을 가력하여 시험하였다. 시험체의 거동을 더 잘 이해하기 위해 "Tied Model"(볼트 접촉 면이 묶여 있음)과 "Bolt-slip Model"(접촉 면이 미끄러지고 분리됨)을 사용하여 3차원 유한요소(3D-FE) 해석을 수행하였다. Tied Model은 제안된 접합부가 강 접합(Rigid Joint)으로 거동할 경우 보의 소성 힌지가 발생하는 것을 시사한다. 반면, Bolt-slip Model은 제안된 접합부가 적절히 제조(간극 없이) 및 조립된 경우 강성 접합부의 약 0.5배의 에너지를 소산할 수 있음을 시사한다. 그러나 시험 결과와 비교했을 때, 모멘트-회전 이력 곡선이 잘 맞지 않는 것으로 나타났으며, 이는 시험체의 제조 결함(약 5-10mm 간극)으로 인해 성능이 저하되었음을 시사한다. 그럼에도 불구하고 실험에서 관찰된 이력곡선의 핀칭 현상과 시험체의 파괴 모드는 서로 일치하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.843-850
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• 2020

본 연구의 목적은 국내 위험물 운송용 탱크화차의 충돌안전설계 가이드라인 제안을 위해 해외 충돌안전 기준에 따른 국내 위험물 운송화차에 대하여 비선형 충돌해석을 하여 위험성을 평가하고, 구조적 취약부를 분석하는데 있다. 유럽의 EN 12663-2에서 규정하는 화차의 완충시험 및 북미 49CFR179에서 규정하는 탱크 펑크시험기준을 분석하였으며, 상용 유한요소 해석 솔버인 LS-DYNA를 이용하여 각각 기준에 따른 비선형 유한요소모델을 모델링하였다. EN 규격의 완충시험 해석결과 충돌속도 6 km/h 이하에서는 소성변형이 발생하지 않을 것으로 예측하였지만, 8 km/h 이상의 충돌속도에서 중앙연결기를 통한 하중 전달으로 차체의 센터실 후방 및 탱크 중앙 지지부에서 소성변형을 확인하였다. 북미 법규의 탱크 펑크시험 해석결과 국내 탱크화차는 두부 충돌모드에서 충돌차량의 운동에너지를 4 % 이상 흡수시 두부의 코너부에서 탱크 외벽의 파괴가 발생하였으며, 측면 충돌모드에서 운동에너지 30 % 이상 흡수시에 충격체가 접촉하는 탱크 외벽의 파괴가 발생하여 내부 적재물의 누출을 예상하였다. 국내 유류 운송용 탱크화차의 해외 충돌안전 기준의 만족을 위해서는 차체 구조보강 설계 및 탱크 방호설계 수준을 향상시킬 필요가 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권3호
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• pp.511-518
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• 1997

The technique of fretting fatigue test was developed and fretting fatigue tests of A12024-T4 were conducted under several conditions. The newly developed calibration methods for measuring surface contact tractions showed good linearity and repeatability. The plate type specimen to which tow bridge type pads were attached and vision system was used to observe the crack behaviour. The oblieque cracks appeared in the early stage of crack growth and they became mode I cracks as they grow about 1 mm. The mode I transition points were found to be longer when surface tractions are higher or bulk stress is lower. Before the crack becomes mode I crack, 'well point' where crack grow about rate is minimum, was detected under every experimental condition. The crack behaviour was found to be affected by surface tractions, contact area, bulk stress. It was also found that partial slip and stick condition is most detrimental and the crack starts from the boundary of stick and slip. For gross slip crack started at the outside edge of pad. After crack mode transition, fretting fatigue cracks showed almost same behaviour of plain mode I fatigue cracks. Equivalent stress intensity factor was used to analyze the behaviour of fretting fatigue cracks and it was found that stress intensity factors can be applied to fretting fatigue cracks.