• 한국강구조학회 논문집
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• 제9권4호통권33호
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• pp.543-555
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• 1997

일반적으로 합성형 교량에 있어서 강판형과 콘크리트 슬래브 사이의 일체성은 강재와 콘크리트라는 이질재료의 접합부 사이에 위치한 전단연결재의 강성과 배치간격에 의해 영향을 받게 된다. 따라서 전단연결재는 두 재료가 일체로 거동할 수 있도록 충분한 강성을 가져야만 하며, 강성이 부족하게 되면 접촉면에서 미끄러짐이 발생한다. 이때, 미끄러짐의 발생을 고려한 것을 불완전합성형이라 한다. 본 논문에서는 불완전합성형의 해석에서 복잡한 계산과정을 거치지 않고 불완전율에 따라서 전단연결재의 강성과 간격을 산정하는 간이추정법에 대하여 연구하였으며, 단면과 지간에 따른 형특성, 불완전율, 하중작용점에 따라서 전단연결재에 작용하는 수평전단력, 축력 등의 변화양상을 간단한 영향선으로 나타내었다. 또한, 해석 예로서 Newmark의 partial interaction theory이론을 기초로 한 블완전합성형의 기초미분방정식을 적용하여 불완전율에 따라서 1) 스프링상수와의 관계 2) 축력 및 수평전단력과의 관계 3) 응력 및 중립축과의 관계를 고찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.306-307
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• 2011

Franz Keldysh Oscillation (FKO)은 p-n 접합 구조의 공핍층(depletion zone)에서 전기장(electric field)에 의해 발생되며, Photoreflectance (PR) spectroscopy를 통하여 관측된다. InAs/GaAs 양자점 태양전지(Quantum Dot Solar Cells, QDSCs)에서 PR 신호에 대한 Fast Fourier Transform (FFT)을 통하여 FKO 주파수들을 관측할 수 있고, 각각의 FKO 주파수들은 태양전지 구조에 대응하는 표면 및 내부전기장(internal electric field) 들로 분류할 수 있다. InAs/GaAs 양자점 태양전지에서 AlGaAs potential barrier의 두께에 따른 내부전기장의 변화를 조사하기 위해, GaAs-matrix에 8주기의 InAs 양자점 층이 삽입된 태양전지를 molecular beam epitaxy (MBE) 방법으로 성장하였다. 양자점의 크기는 2.0 monolayer (ML)이며, 각 양자점 층은 1.6 nm에서 6.0 nm의 AlGaAs potential barrier들로 분리되어 있다. 또한 양자점 층의 위치에 따라 내부전기장 변화를 조사하기 위해, p-i-n 구조에서 양자점 층이 공핍층 내에 위치한 경우와 p+-n-n+ 구조에서 양자점 층이 공핍 층으로부터 멀리 떨어진 n-base 영역에 삽입하여 실험결과를 비교분석하였다. PR 실험결과로부터, p-i-n 구조에서 InAs 양자점 태양전지의 내부전기장 변화는 potential barrier 두께에 따라 다소 복잡한 변화를 보였으며, 이는 양자점 층이 공핍층 내에 위치함으로써 격자 불일치(lattice mismatch)로 발생된 응력(strain)의 영향으로 설명할 수 있다. 이러한 결과들을 각각의 태양전지 구조에서 표면 및 내부전기장에 대해 계산된 값들에 근거하여, p+-n-n+ 구조에서 양자점 층이 공핍 층으로부터 멀리 떨어진 영역에 삽입된 경우의 결과와 비교해 보면 내부전기장의 변화는 더욱 분명해진다. 즉, 양자점 층의 potential barrier의 두께를 조절하거나, 양자점 층의 위치를 변화시킴으로써 양자점 태양전지의 내부전기장을 조작할 수 있으며, 이는 PR 실험을 통해 FKO를 관측함으로써 확인할 수 있다.

• 한국재료학회지
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• 제8권6호
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• pp.538-544
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• 1998

열차폐코팅층의 박리는 세라믹/금속접합층 계면에서 취성이 큰 스피텔의 생성, 금속과 세라믹의 열팽창계수의 차이, 세라믹층의 상변태, 코팅층의 잔류응력에 기인한다. 본 연구에서는 인코넬 713C에 전자빔 코팅 및 플라즈마 용사법으로 코팅된 안정화지르코니아/CoNiCrAIY 계면의 산화거동을 조사하기 위하여 $900^{\circ}C$에서 등온산화시험동안 생성되는 산화막층과 스피넬 생성 거동을 관찰, 분석하였다. 코팅 직후 코팅층에 고르게 분포하고 있는 Co,Ni,Cr,AI,Zr의 원소들이 산화시간에 따라 확산하여 산화반응을 하였다. 초기 20시간의 산화기시간에 안정화지르코니아/CoNiCrAIY 계면에 주요 성분이 $\alpha$-$AI_2O_3$인 산화막층이 생성되었고, CoNiCrAIY층에는 AI의 외부확산으로 인한 AI 결핍지역이 생성되었다. 산화시험동안 $\alpha$-AI2O층이 임계두께까지 성장한 후에 산화막층의 성장속도는 감소하였고, 안정화지르코니아/산화막층 계면에 스피넬, $Cr_2O_3$, $CO_2CrO_4$의 형성으로 인한 크랙이 관찰되었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권3호
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• pp.295-301
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• 2000

뼈의 성장에 미치는 많은 요소들 중에서 implant의 상대적인 미세운동(relative micromotion)은 뼈의 implant와의 접합을 방해하는 것으로 알려져 왔다. 그런데 이러한 상대적인 운동 및 spinal stability에 직접적으로 영향을 주는 하중조건, spinal material의 물성치, spinal geometry 및 뼈와 implant의 접촉면에서의 마찰계수를 고려하기 위하여, 하나의 titanium interbody cage 가 삽입된 human lumbar segments (L4-L5)의 유한요소 모델이 개발되었다. 이러한 유한요소 모델의 해석을 통하여 상대적인 미세운동, Posterior의 수직적인 변위, von Mises 응력 및 마찰력이 예측되었다. Cancellous bone. annulus fibers 및 ligaments의 기계적인 물성치의 감소 또는 접촉면에서의 마찰계수의 감소는 상대적인 미세운동 (relative micromotion or slip distance)을 증가 시켰다. 접촉면에서의 normal force는 뼈의 밀도 (cancellous bone density) 가 감소하거나 접촉마찰계수가 증가하면 감소했다. 특히 하중조건에 있어서, compressive preload에 대한 torsion의 추가는 접촉면의 anterior부위에서 상대적인 미세운동을 증가 시켰다. 하지만 디스크면적이 증가할수록 상대적인 미세운동은 감소했다. 결론적으로, 접촉면의 기계공학적 거동 (Relative micromotion, stress response, posterior axial displacement and contact normal force)은 접촉면의 마찰계수 뼈의 밀도, 하중조건 및 노화에 따른 형상/물성의 변화에 매우 민감함을 보이고있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권3호
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• pp.63-67
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• 2016

본 논문에서는 폴리머 기반의 유연 기판 위 적층 된 다양한 필름의 굽힘 탄성계수의 간접 측정법을 소개한다. 패키징 기판의 다양한 적층 재료들의 탄성계수는 기계적으로 신뢰성 있는 전자기기 개발에 결정적이지만, 기판과 매우 견고히 접합하고 있는 적층 필름을 온전히 떼어 내어 자유지지형(free-standing) 시편을 만들기 어렵기 때문에 그 측정이 쉽지 않다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 필름-기판의 복합체 시편에 대한 3점 굽힘을 진행하였고 시편 단면에 면적 변환법(area transformation rule)을 적용한 응력 해석을 수행하였다. 탄성계수를 알고 있는 기판에 대하여, 굽힘 시험으로 얻은 다층 시편의 강성으로부터 필름과 기판의 탄성계수 비를 계산하였으며, 전기 도금 구리 시편을 이용하여 양면 적층, 단면 적층의 두 가지 해석 모델이 실험 평가되었다. 또한 주요 절연체 적층 재료인 prepreg (PPG)와 dry film solder resist (DF SR)의 굽힘 탄성계수가 양면 적층 시편 형태로 측정 되었다. 결과로써 구리 110.3 GPa, PPG 22.3 GPa, DF SR 5.0 GPa이 낮은 측정 편차로 측정 됨으로써 본 측정법의 정밀도와 범용성을 검증하였다.

• 한국재료학회지
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• 제18권10호
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• pp.547-551
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• 2008

Crack-free joining of $Si_3N_4\;and\;Al_2O_3$ using 15 layers has been achieved by a unique approach introducing Sialon polytypoids as a functionally graded materials (FGMs) bonding layer. In the past, hot press sintering of multilayered FGMs with 20 layers of thickness $500{\mu}m$ each has been fabricated successfully. In this study, the number of layers for FGM was reduced to 15 layers from 20 layers for optimization. For fabrication, model was hot pressed at 38 MPa while heating up to $1700^{\circ}$, and it was cooled at $2^{\circ}$/min to minimize residual stress during sintering. Initially, FGM with 15 layers had cracks near 90 wt.% 12H / 10 wt.% $Al_2O_3$ and 90 wt.% 12H/10 wt.% $Si_3N_4$ layers. To solve this problem, FEM (finite element method) program based on the maximum tensile stress theory was applied to design optimized FGM layers of crack free joint. The sample is 3-dimensional cylindrical shape where this has been transformed to 2-dimensional axisymmetric mode. Based on the simulation, crack-free FGM sample was obtained by designing axial, hoop and radial stresses less than tensile strength values across all the layers of FGM. Therefore, we were able to predict and prevent the damage by calculating its thermal stress using its elastic modulus and coefficient of thermal expansion. Such analyses are especially useful for FGM samples where the residual stresses are very difficult to measure experimentally.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권2호
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• pp.155-164
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• 2014

탄소섬유강화 복합재료(carbon fiber reinforced plastics; 이하 CFRP)는 금속재료에 비해 중량이 가벼우면서도 비강도와 비강성이 높은 재료로 항공기, 자동차, 선박 등의 다양한 분야에서 적용이 증가하고 있다. CFRP는 정적부하에 대해서는 우수한 역학적 특성을 가진 반면에 고온 다습한 환경에서는 우수한 역학적 특성을 기대할 수 없고, 복합재료의 유용한 기계적 성질이 장시간 주위 환경에 놓여 있어도 충분히 유지되어야 하지만 온도, 습도 등과 같은 환경적 요인으로 수분이 복합재료 내로 침투하여 기지의 분자 배열 및 화학적 성질을 변화시키고 복합재료의 계면 특성 및 구성 재질의 기계적 성질을 저하시킨다. 항공기의 경우 운항 시에 CFRP가 고온 다습한 환경조건에 장시간 노출되게 되면 CFRP 내부로 수분이 흡수되게 되는데 CFRP 내부에 흡수된 수분은 체적팽창을 야기시키고 내부 응력상태를 변화시킬 뿐만 아니라 섬유와 기지의 화학적 결합을 분리시킴으로써 접합강도를 급격히 저하시키게 된다. 따라서 CFRP를 사용하는 항공기의 구조 건전성 확보를 위하여 실제 환경에서의 특성 변화를 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 공기결합 초음파탐상검사(air coupled ultrasonic testing; 이하 ACUT) 시스템을 이용하여 흡습된 CFRP의 비파괴적 특성을 평가하고자 하였다. CFRP 시험편을 직접 제작한 후 고온다습한 환경을 설정하기 위해 항온수조를 이용하여 $75^{\circ}C$의 증류수에 30일, 60일, 120일간 침지하였고, ACUT를 이용하여 흡습에 의한 CFRP 시험편의 특성 변화를 초음파 C-scan 이미지와 흡습 전과 후의 신호의 전파시간 변화를 통해 초음파 신호 특성 변화를 고찰하였다. 또한 전단강도 평가를 통해 흡습에 의한 기계적 특성 변화를 실험적으로 검증하였다.

• Composites Research
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• 제33권6호
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• pp.371-376
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• 2020

접착강도는 표면처리 기술을 통해 향상시킬 수 있다. 가장 일반적인 방법은 기계적인 결합력을 향상시킬 수 있는 접착 표면의 변화이다. 본 연구는 접착면의 레이저 표면 처리가 기계적 결합력에 미치는 영향과 탄소섬유 강화 복합재료(CFRP)의 접착 결합에 대해 설명한다. 1064 nm의 레이저를 활용하여 표면 조도를 패턴화했다. 레이저 샷의 수, 패턴의 방향, 길이가 CFRP/CFRP 단일 조인트의 접착력에 미치는 영향을 인장 시험을 통해 조사했다. ASTM D5868에 따른 시험을 수행하였으며, 파단 후 손상된 표면을 분석하여 결합 메커니즘을 결정했다. 접착 강도의 증가를 위해서는 CFRP 표면에 최적화된 레이저 샷의 수와 조도 깊이가 구성되어야 한다. 인장방향에서의 전단응력을 고려할 때, 접착층의 파단 경로를 길어지게 하는 45°의 방향의 조도가 접착강도의 증가를 야기했다. 그러나 레이저에 의한 조도의 길이는 접착 강도에 크게 영향을 주지 못했다. 레이저를 이용한 접착면의 표면처리는 기계적 결합 메커니즘을 확보하고 CFRP 접착 조인트의 접착 강도를 향상시키는 적합한 방법이라는 결론을 도출할 수 있다. 레이저 처리를 이용한 이점을 완전히 이용하기 위해서는 최적화된 레이저 공정 변수에 대한 연구가 반드시 필요하다.

• 디자인학연구
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• 제17권4호
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• pp.241-250
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• 2004

이 논문은 현재에 통용되고 있는 동합금판 C2200, C5210, C7701, C8113 등의 특징 및 용도와 소재의 재질적 특성을 data화하였고, 그 표현의 가능성을 조사하여 수치화하였고, 그 기법실험의 1단계로서 일반접합과 TIG 접합에 대하여, 2단계 실험으로서 망상조직기법과 전해주조기법에 대하여 농하였으며, 이 기법을 응용한, 연구작품의 3가지 사례를 다루었다. 이 때 사용한 동합금은 (주)풍산금속 소재기술연구소 이동우 박사가 지원한 4가지 동합금, 즉 단동, 스프링용 인청동, 스프링용 양백, 백동을 사용하여, 적층기법, 망상조직기법, 융합기법, 전해주조기법을 작품에 따라서 통합 또는 부분적으로 적용시켰다. C2200 의 경우, 황동은 2mm이하의 박판(薄板)에서는 교류 TIG 용접법이 좋으며 그 이상에서는 직류 정극성 TIG 용접법으로, 용접에 의한 잔류 응력부식을 열처리를 250~300도에서 행한다. C5210 의 경우는 고온의 환원성기(還元性氣)중에서도 수소(水素) 취성이 없고 고온에서 O를 흡수하지 않으며, 경화(輕化) 온도도 약간 높아, 용접용으로 매우 적합하다. 일반적으로 Sn을 2-9% P를 0.03-0.4%정도 포함하고 있는데, Sn의 함유량이 증가함에 따라 응고 온도 범위가 광범위해졌으며 용접후의 냉각 시, 열분열 방지에는 TIG용접의 용접속도를 빠르게, 용융지(溶融池)를 작게, 예열 온도는 200도로 하는 것이 좋다. C7701의 경우는 조성범위가 10-20% Ni, 15-30% Zn의 것이 많이 사용된다. 약 30% Zn 이상이 되면(${\alpha}+{\beta}$) 조직이 되어 점성이 낮아지고 냉간 가공성은 저하하나 열간 가공성은 좋다. 양백은 또한 전기저항이 높고 내열, 내식성이 좋다. C8113의 경우는 내해수성, 내마모성이 우수하며 고온 강도가 높고 백동은 10-30% 니켈을 포함하며 완전히 고용(固溶)해서 단상(單相)이 된다. 이 때문에 결정입(結晶粒)도 크게 되기 쉬우며, 구속이 강한 경우 미량의 Pb, P, S라는 분열 감수성이 높아진다.

• 대한치과교정학회지
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• 제36권3호
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• pp.188-197
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• 2006

교정 치료 시 사용되는 섬유 강화 컴포지트(FRC, fiber reinforced composite)는 구강 내에서 저작압 등의 지속적인 응력과 수분 흡수 등의 이유로 파절이 일어나는 경우가 있다. 이 때 모든 FRC를 제거하지 않고 수리(repair)하는 경우에 적절한 강도를 얻기 위해 첨가해야 할 FRC의 양 및 그 파절 양상을 알아보고자 하였다. 두 개의 FRC strips를 1, 2, 3, 그리고 4mm 만큼 겹쳐(E1, E2, E3, E4군) 시편을 만드는 방법으로 수리를 재현한 후 light emitting diode 광중합기로 중합하고, 3점 굽힘 실험을 시행하여 겹침 길이와 접합 강도간의 관계에 대해 조사하였다. 최대 하중치는 E4군에서 2.67N으로 최대였고, 대조군(2.39N), E3군(2.35N), E2군(2.10N), 그리고 E1군(1.75N)의 순이었다. 강성 역시 최대 하중치와 같이 E4군(2.32 N/mm)에서 최대치를 기록하였으나, E3군(2.06N/mm)의 강성이 대조군(1.88N/mm)보다 더 큰 값을 보였다. 겹침 길이가 길수록 완전히 두 조각으로 파절되기 보다 가운데 또는 critical section 에서 굽힘 양상을 보였다. 반면 겹침 길이가 짧은 경우 두 조각으로 부러지는 파절 양상을 보였다. 이상의 실험에서 길이 10 mm인 연결자 형태의 FRC의 수리 시 적절한 강도를 얻기 위해서는 최소 3 mm의 strips를 겹쳐야 하고, 이 때 주로 나타나는 실패 양상인 굽힘을 최소화하기 위해 연결 부위에 바로 인접하여 두께가 급격하게 변하는 critical section의 보강이 필요할 것으로 사료된다.