• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.114-114
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• 2009

최근 국내외에서 자동차 연비와 성능 향상을 위하여 고부가가치 자동변속기의 개발이 적극적으로 추진되고 있다. 특히, 유럽(ZF)과 일본(JATCO, AISIN)을 비롯한 변속기 부품의 기술선진국에서는 전자빔 용접을 적용한 고부가가치 자동변속기 제품이 개발되어 다양한 고급차 모델에 적용되고 있으며 2010년까지 8속 자동변속기를 출시할 예정으로 개발을 추진하고 있다. 이러한 자동변속기를 개발하기 위하여 부품의 성형 및 가공정밀도 관리가 중요하며, 최종 조립되는 부품의 전처리(연질화처리, 탈지, 이물질 제거등)와 용접시 용접변형을 최소화하기 위한 공정조건의 엄격한 관리가 요구되고 있다. 변속기 부품으로 사용되는 소재는 성형성 확보를 위한 연질재(SPCC)와 강도를 확보하기 위한 고강도강(SAPH400, SPFH590)으로 서로 다른 두께의 재질이 조립되어 최종단계에서 용접공정에 의해 제작되고 있다. 특히, 연질재는 복잡한 형상으로 성형한 다음, 가공을 거쳐 경화를 위한 연질화처리가 요구되기 때문에 건전한 용접을 하기 위해서는 용접면에 접한 연질화 처리부는 연질화 처리재가 잔존하지 않도록 완전한 제거할 필요가 있다. 만약 전처리 공정에서 충분한 세척과 가공품의 정도관리가 확보되지 않으면 전자빔 용접시 고온에서 이물질 증발과 잔류, 스패터 발생등에 의한 용접부 결함발생이나 용접변형으로 인하여 제품불량이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 최종 조립공정인 용접작업시 발생되는 결함을 방지하고 이 두께 및 이종소재의 전자빔 용접비드 형상(비드 폭, 용입깊이)을 최적화 함으로서 용접부 변형을 최소화하고 충분한 강도를 확보하고자 전자빔 용접전류와 속도에 따른 비드형상을 비교검토 하고자 하였다. 그리고 실차적용시 신뢰성을 확보하기 위하여 전자빔 용접한 자동차 변속기 부품의 비틀림 시험을 실시하였으며 전자빔 용접 전, 후의 변형량을 측정하여 변속기 부품으로서의 적용성을 검증하고자 하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.68-68
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• 2009

최근에 자동차 차체 경량화를 목적으로 개발된 고장력강의 용접품질 향상을 위해 인버터 DC 점용접기가 많이 사용되어지고 있다. 본 연구에서는 국내에서 개발된 인버터 DC 용접기를 사용하여 자동차용 590MPa 고장력 냉연강판(CR, SPFC 590RA)과 아연 도금 강판 (GA- EZFFC 590RA)의 용접품질을 평가하였다. 용접에 사용된 기본 조건은 인장 전단 시험을 통하여 결정하였으며, 동저항, 압흔 자국과 너겟 지름, 인장강도와의 관계를 통계적 방법으로 분석하였으며, 이를 활용하여 고장력 강판의 동저항과 압흔 자국에 따라 너겟 지름과 용접강도를 예측하는 비파괴적 용접 품질 평가 방법을 제시하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.116-116
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• 2009

마그네슘 합금은 구조용으로 사용 가능한 금속 재료 중 가장 가벼운 소재이며, 동시에 비강도 및 비강성과 같은 기계적 특성이 우수하여 알루미늄 합금의 뒤를 이을 차세대 경량 재료로써 주목을 받고 있다. 더욱이 석유자원의 대부분을 소비하고 있는 운송기기 분야에서는 경량화를 통한 연비향상과 배출가스 저감이 가장 큰 과제이며, 이 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로 최경량 소재인 마그네슘 합금의 사용량은 더욱 증가할 것으로 기대된다. 한편 기존의 마그네슘 합금 관련 연구는 새로운 합금의 개발에 치우쳐 있었으며, 상대적으로 이들 합금을 활용하기 위한 가공기술, 특히 용접에 대한 연구는 아직까지 많이 부족한 실정이다. 이는 철강재와 비교하여 마그네슘 합금의 고유물성이 용접의 관점에서는 상당히 열악하기 때문으로, 마그네슘은 융점 및 비점은 낮은 반면, 증기압과 열전도율은 높고 표면장력 및 점성은 낮은 특성을 가지고 있다. 그러므로 타 공법에 비해 상대적으로 입열이 적고 고속용접이 가능한 레이저의 적용이 최적으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 Nd:YAG 레이저를 사용하여 압연판재로 상용화되어 있는 AZ31B 마그네슘 합금의 맞대기 용접성을 조사하였으며, 용접부의 미세조직과 용접조건에 따른 용접부의 기계적 특성을 비교 및 검토하였다. 용접부의 기계적 특성은 인장 및 경도시험을 통해 평가하였다. 그 결과 레이저 출력 1.2kW를 적용한 경우에 안정적인 강도를 얻을 수 있었으며 레이저 출력 1.5kW, 용접속도 80mm/sec의 조건에서 모재 인장강도 대비 103% 그리고 연신율 대비 47.1%의 최적의 결과가 얻어졌다. 또한 용접부의 경도는 모재와 동등하거나 다소 높은 수준이었다. 이는 용접시 용접부내 잔류하는 알루미늄에 의한 고용 강화 효과와 금속간화합물의 석출 빈도 증가, 그리고 레이저 용접의 특징인 급열급랭 공정에 기인한 결정립 미세화의 영향 때문으로 사료된다. 한편 용접부 미세조직을 관찰한 결과, 열영향부의 존재는 두드러지지 않았으며 용융경계부에서는 주상정이, 그리고 용접부 가운데에서는 등축정이 관찰되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권12호
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• pp.1655-1662
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• 2011

본 연구는 레이저를 이용한 스테인리스강의 용접성 평가에 대한 연구이다. 사용된 금속인 스테인리스 스틸은 녹 및 열적변형이 우수하여 다양한 적용 분야를 가지고 있다. 본 연구는 50 W 레이저 열원에 자기장을 적용하여 스테인리스 스틸에 기계적 성질을 향상 시키는데 목적을 두고 있다. 이에 따른 기계적 성질을 분석하기 위하여 수치적 해석, 인장강도, 형상 및 미세조직, 경도 시험 등을 수행하였다. 결과적으로 수치적 해석을 통한 금속 용융점에서의 속도 증가, 인장강도 약 16 MPa 상승, 용융부에 섞임, 경도 약 7 Hv 상승으로 기계적 성질이 향상 되었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.17-20
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• 2008

본 연구는 플랫 플레이트의 전단보강체에 관한 연구의 일부이고, 슬래브-기둥 접합부의 수직전단력 실험에서 보강체의 종류에 따라 뚫림전단강도에 대한 영향을 확인하는 것을 목표로 한다. 제안된 4개의 보강체는 s/s bar, c/s bar, wiremesh, CFS이다. 전체 5개의 실험체를 제작하고 실험을 행하였으며, 슬래브의 제원은 $2.63{\ast}2.725.0.18m$이며, 중앙에 0.6${\ast}$0.8m의 단면을 가진 기둥을 가지고 있다. 실험결과를 요약하면 CFS 전단보강체는 콘크리트와의 부착이 충분히 되지 않아서 보강체가 보강력을 발휘하기 전에 보강체와 콘크리트가 분리되어 보강효과를 발휘하지 못하였다. CFS를 제외한 3개의 전단보강체는 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단 저항력을 증가시켜 높은 보강효과를 나타내었다. 전단보강이 되지 않은 실험체에 비하여 강도면에서는 16${\sim}$35%의 증가율을 보였고, 변형능력면에서는 35${\sim}$63%의 증가율을 보였다.

• Composites Research
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• 제32권2호
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• pp.113-119
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• 2019

본 연구의 목적은 자동차용 부품에 적용하기 위한 알루미늄 접합 제진 패널에 대한 기계적 특성 및 진동 특성을 도출하기 위한 것이며, 이를 위해서 알루미늄 하이브리드 소재와 알루미늄 원소재의 시험 및 시뮬레이션 결과가 상호 비교되었다. 알루미늄 제진 패널 및 알루미늄 원소재의 인장강도 평가를 통해서 알루미늄 하이브리드 소재의 인장강도 및 인장탄성계수가 알루미늄 원소재 대비 약 10% 내외로 낮음을 확인할 수 있었다. 소재 단위의 해석 및 시험을 통해서 하이브리드 소재가 원소재 대비 낮은 고유진동수를 나타냄을 확인하였고, 하이브리드 소재를 구성하는 수지의 두께가 높아질수록 손실계수가 상승됨을 확인하였다. 또한, 기계적 특성 평가 모사 시뮬레이션을 통해 시험결과와 시뮬레이션 결과가 잘 일치하며, 유한요소해석을 통한 소재의 성능예측이 가능함을 확인할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권4호
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• pp.111-118
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• 2018

강성도가 서로 다른 두 polydimethylsiloxane (PDMS) 탄성고분자와 flexible printed circuit board (FPCB)로 이루어진 soft PDMS/hard PDMS/FPCB 구조의 강성도 국부변환 신축기판을 개발하기 위해 PDMS와 FPCB를 acrylic-silicone 양면테이프를 사용하여 접합한 후 접합공정에 따른 PDMS/FPCB 계면접착력을 분석하였다. 완전 경화된 PDMS에 acrylic-silicone 양면테이프의 silicone 접착제로 접착한 FPCB의 pull 강도는 259 kPa이었으며, pull 시험시 PDMS와 silicone 접착제 사이에서 박리가 발생하였다. 반면에 $60^{\circ}C$에서 15~20분 유지하여 반경화시킨 PDMS에 acrylic-silicone 양면테이프의 silicone 접착제로 FPCB를 접착 후 $60^{\circ}C$에서 12시간 유지하여 PDMS를 완전 경화시키면 pull 강도가 1,007~1,094 kPa로 크게 향상되었으며, pull 시험시 계면 박리가 acrylic-silicone 양면테이프의 acrylic 접착제와 FPCB 사이에서 발생하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.62-62
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• 2009

석탄화력발전소의 CO2배출량 감소와 고효율, 대용량화로 인해 초초임계압(USC:Ultra Super Critical) 화력발전소의 건설이 증가하고 있다. USC 발전소는 효율향상을 위한 증기온도와 압력의 상승 때문에 보일러 고온고압부에 기존의 소재에 비해 고온강도와 내산화성의 재료물성이 향상된 신소재 적용이 불가피하다. 특히 사용된 신소재 중에서 보일러 본체를 구성하는 수냉벽관(Water wall), 과열기와, 재열기용 튜브 및 후육부인 헤더와 배관재로 기존의 2.25Cr-1Mo강을 개량한 2.25Cr-1.6W계 내열강이 적용되고 있다. 2.25Cr-1.6W강은 SMI와 MHI가 공동개발한 소재로 1995년 튜브제품이, 1999년에 단조, 파이프재, 플레이트제품이 ASME code case로 등재되었고, 2009년 ASME code case 2199-4로 개정되어 사용 중이다. 이 소재는 2.25Cr-1Mo강에 고온강도 개선을 위해 석출강화효과가 있는 V과 Nb을 첨가하였고, 탄화물의 열적안정성과 고용강화효과 증대를 위해 W을 첨가하였다. 그리고 제작성과 용접성 및 재료의 인성 향상을 위해 B첨가와 C함량을 낮추었다. 합금성분의 첨가와 조정에 의해 고온강도는 개선되었지만, 보일러 설치 및 보수를 위한 용접과정에서 용접금속과 CGHAZ(Coarse Grain HAZ)에서 용접균열이 발생하였다. 대부분의 용접균열은 용접결함이나 고온 혹은 저온균열이 아닌 2.25Cr-1.6W계강의 강도 개선을 위해 첨가한 V과 Nb이 용접후열처리 도중 입내에 MX형태의 미세석출로 입내를 강화시킴으로서 발생한 재열균열 민감성 증대에 기인된 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서 용접 및 후열처리 과정에서 용접금속과 HAZ에서 발생하는 용접금속의 응력분포를 전산해석을 통해 확인하고 실제 후육파이프 용접부에서 잔류응력을 측정해 비교하였다. 용접부 응력분포는 SYSWELD 프로그램을 사용해 해석을 수행하였고, 발전소 실배관재의 용접부 응력측정은 수평부 측정이 용이하도록 지그를 부착한 Potable 잔류응력측정기를 사용해 Hole Drilling Method(HDM)를 적용하여 잔류응력을 측정하였다. 해석 결과 CGHAZ부위의 잔류응력이 용접금속과 기타 부위에 비해 높은 응력분포를 나타냈으며, 이는 CGHAZ와 용접용융선 부근에서 균열이 발생하는 실제값과 일치하는 결과를 보였다. 실제 배관재 용접부에서 측정한 잔류응력값은 항복응력의 약 50% 이하 응력값을 나타냈다. 배관 구조에 기인한 시스템응력의 영향을 제거하기 위해 배관재 용접부를 중심으로 양끝단을 절단 후 용접부에서 측정한 응력은 항복응력 대비 25%수준의 낮은값을 보였다. 그러나 배관재가 장기간 고온환경에 노출되었고 용접금속 내부의 균열이 발생한 상태에서 측정하였기 때문에 용접잔류응력은 상당부분 해소되어 상대적으로 낮은 응력값이 얻어진 것으로 판단된다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.92-92
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• 2009

조선업을 포함한 다양한 산업 분야에서 후판 강재의 수요량 증가와 함께 사용 범위 또한 폭넓게 되고 있다. 특히, 선박의 수송효율의 극대화를 위하여 컨테이너선의 대형화가 급속하게 진행되고 있으며, 2009년 현재1,300TEU 이상의 초대형 컨테이너선이 건조되고 이다. 이처럼 용접구조물의 초대형화에 따른 사용강재 또한 고강도 극후물화 되고 있다. 현재 선박에 적용중인 고강도 강재는 EH47 강재로 YP 460MPa 급의 강재가 Hatch Coamming부에 적용중에 있으며, 강재의 두께 또한 70mm 이상이다. 이러한 고강도 극후물재의 강구조물에 적용에 따른 선급협회에서는 용접부에서의 취성균열 전파에 의한 취성파괴의 위험성이 있으므로 강재의 두께를 제한하고 더욱 엄격한 파괴인성값을 요구하고 있다. 일본선급협회(NK)를 중심으로 취성균열의 정지를 위한 모재의 요구 성능등에 관한 연구들이 진행되고 있다. 이 연구의 대부분의 전제 조건은 선박의 블럭과 블럭의 조립시에 용접부가 직선형이 아닌 계단형(Butt shift)를 하는 것으로 하고 있으므로, 국내의 조선건조 공법의 현실과는 거리감이 있다. 본 연구에서는 국내 조선사에서 수행중인 직선 이음부에 대한 시공 공법에서 취성균열이 발생하여 진전 되더라도 균열을 정지 시킬 수 있는 기술에 관한 연구를 수행하였다. 균열의 진전은 대부부의 연속면에서는 정지를 시키지 못하고 직진 전파 하여서 파괴에 도달하게 된다. 따라서 뭔가의 불연속적인 면을 임의로 생성하여야 균열을 정지 시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 균열의 정지 방법으로 형상적인 측면과 재료적인 측면에서 검토를 수행하였다. 형상적인 측면에서는 균열을 정지 시키고자 하는 위치에 불연속적인 면을 만들기 위하여 일정 크기의 hole을 만들어서 균열을 정지시켰으며, 재료적인 측면에서는 고인성의 용접재료를 사용하여서 취성균열이 진행하는 경로에 인성을 높은 재료를 적용하여 불연속적인 면의 생성과 함께 인성을 높여서 균열을 정지 시키는 기술을 개발하였다. 이러한 기술의 개발을 통하여 취성균열의 전파에 의한 파괴를 방지 할 수 있으며, 용접구조물의 안전성 확보를 가능하게 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.605-612
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• 2012

표준공으로 고장력볼트를 체결한 인장부재는 구조내력은 증가하지만 시공성이나 경제성 측면에서 문제점을 야기시키게 된다. 본 연구에서는 인장부재의 고장력볼트 체결부를 표준공 및 과대공으로 하는 총 28개의 시험편을 제작하여 인장시험을 실시하였다. 시험결과로부터 얻어진 표준공 및 과대공 시험편의 인장하중을 순단면 및 연단거리에 의한 설계강도와 비교하여 연결부의 강도변화를 확인하였다. 과대공으로 제작된 시험편의 인장하중은 표준공으로 제작된 시험편의 인장하중보다 감소하였으나, 현행 설계기준의 설계강도를 상회하였으며 과대공으로 인하여 다소의 강도저하는 부득이하지만 안전성을 만족하였다.